浮箍浮鞋自动试压装置的设计研究
浮箍浮鞋是固井作业中的专用元件,其作用是在下套管过程中防止井底浆体倒流,使套管顺利下井.浮箍浮鞋使得固井作业变得更加安全可靠.由于浮箍、浮鞋的特殊作用,需要在出厂时,检测产品的承压强度和密封性,保证浮箍、浮鞋产品的质量和可靠性.为满足不同尺寸浮箍、浮鞋的正、反向试压要求和克服在高压下试压产生的密封不严、结构应力大等问题,对试压装置的结构进行了设计研究.浮箍浮鞋试压装置主要包括机械主体、液压驱动装置、水压装置、控制装置,而其中的机械主体由承载机架、螺旋传动、齿轮传动、T形槽斜面夹紧机构、径向环抱式密封机构、剪叉式升降和斜面式输送组成的传送机构等组成.为满足试压工作流程,试压装置的各部分协调工作,高效自动完成浮箍浮鞋试压任务.试压设备整体布局采用机架腹部悬空结构,设计出对称闭框式自承载结构,提高了试压设备可靠性.以试件在设备中放置的位置和试压载荷为出发点,对承载结构主体中螺旋传动进行了受力分析计算,设计确定了结构参数;对夹紧结构进行方案分析以及结构工况下的力学建模分析;设计了齿轮传动结构,并进行了强度校核分析;根据试件静水试压的特点和密封方式,设计密封头结构、密封圈结构、定位元件结构、伸长管结构、导流管结构和排气阀结构.在主体结构确定的情况下,对承载机架、齿轮箱和相关的辅助机构进行设计.按照试压设备的布局和试件本身的结构以及试压的需要,把传送台设计成倾斜角度为2°的传输槽.为缩短试压周期和减小结构空间,升降台伸缩方式采用液压缸驱动剪叉式连杆结构,并对其结构进行受力分析.由于试压装置的试压值较大,密封结构和所受反作用力的结构需要较高的耐压强度,因此以ANSYS软件为应用平台,主要对密封机构的结构和挡板进行有限元分析.
- 作者：
- 张常明
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 机械制造及其自动化
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 谭英杰
- 中图分类号：
- TE925.2
- 关键词：
- 浮箍、浮鞋；试压装置；结构设计；力学分析
- float collar and float shoe； pressure test device； structure design； mechanical analysis