大口径环形防喷器胶芯密封性能分析及设计

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作者 马国良 王健刚 冯定 《石油机械》 北大核心 2024年第5期47-52,共6页

基于常规胶芯在井控过程中翻胶、撕裂的状态,设计了一种适用于大口径环形防喷器的密封胶芯。基于虚功原理,结合Blatz-Ko材料超弹性模型的本构方程,建立了球形胶芯密封有限元模型,模拟了胶芯受活塞推动下的变形-密封过程(初始变形、大变... 基于常规胶芯在井控过程中翻胶、撕裂的状态,设计了一种适用于大口径环形防喷器的密封胶芯。基于虚功原理,结合Blatz-Ko材料超弹性模型的本构方程,建立了球形胶芯密封有限元模型,模拟了胶芯受活塞推动下的变形-密封过程(初始变形、大变形阶段和密封接触),开展了不同剪切模量和活塞行程下的胶芯密封性能研究。同时结合国标GB/T 20174—2019和API 16A的技术要求对胶芯进行了试验验证。研究结果表明:球形胶芯密封性能受材料的剪切模量影响较大,随着剪切模量增大,接触压力先增大后减小,变形量随着剪切模量的增大而减小;在防喷器结构参数方面,活塞推进行程越大,胶芯接触压力和变形量随之增大。试验过程中密封部位无渗漏,证明研制的胶芯密封性能满足要求。研究方法和结果可为防喷器胶芯设计及密封性能增强提供参考。 展开更多

关键词 环形防喷器 球形胶芯 密封性能 虚功原理 接触压力 有限元模拟

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基于PTC Creo的环形防喷器Top-down设计 被引量：4

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作者 刘承杰 刘鹏 +3 位作者 袁茂松 黎伟 周然 李坤汶 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第2期50-55,共6页

为实现防喷器参数化和系列化设计,提升设计质量和效率,在PTC Creo软件平台上,运用Top-down方法设计球形胶芯环形防喷器。通过概念设计、骨架模型设计和组装设计,实现设计参数从顶层(布局)向底层(模型)的无缝传递,进而实现设计参数对模... 为实现防喷器参数化和系列化设计,提升设计质量和效率,在PTC Creo软件平台上,运用Top-down方法设计球形胶芯环形防喷器。通过概念设计、骨架模型设计和组装设计,实现设计参数从顶层(布局)向底层(模型)的无缝传递,进而实现设计参数对模型几何的控制。利用PTC Mathcad软件完成防喷器设计计算并与PTC Creo进行数据交换。在此基础上,通过建立参数表实现对35 MPa的某系列球形胶芯环形防喷器系列化设计。设计表明,Top-down方法具有更高的效率,更易于参数的修改,更有利于系列化产品的快速开发。 展开更多

关键词 环形防喷器 TOP-DOWN PTC Creo 布局 骨架模型

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环形防喷器封井过程的数值模拟 被引量：5

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作者 张宝生 陈家庆 +1 位作者 许宏奇 苏尚文 《石油机械》 北大核心 2007年第7期10-13,78,共5页

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程... 环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。 展开更多

关键词 环形防喷器 封井 有限元模型 数值模拟

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FHZ28-105环形防喷器的研制 被引量：4

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作者 王冬雪 赵荣军 孟庆荣 《机械设计》 CSCD 北大核心 2013年第3期99-101,共3页

根据超深井油气开发的需求以及各界不断重视井控装备的安全性,提高设备配置安全系数的要求,研制了105 MPa超高压环形防喷器。该防喷器承压件采用锻件,壳体为高脚杯结构,胶芯为锥形,采用有限元进行优化设计,研制了密封可靠性较高的胶芯... 根据超深井油气开发的需求以及各界不断重视井控装备的安全性,提高设备配置安全系数的要求,研制了105 MPa超高压环形防喷器。该防喷器承压件采用锻件,壳体为高脚杯结构,胶芯为锥形,采用有限元进行优化设计,研制了密封可靠性较高的胶芯。该防喷器具有结构简单,承压能力强,密封可靠的特点。通过试验表明,其各项性能指标符合API Spec 16A规范和GB/T 20174的规定。 展开更多

关键词 环形防喷器 胶芯 承压件 锻件

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煤层气带压修井用气胎式环形防喷器设计 被引量：2

5

作者 毛正义 綦耀光 +3 位作者 张健 姚尧 张晧 郭晖 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期85-89,共5页

为了满足煤层气带压修井快速作业的要求,解决原有环形防喷器胶芯磨损严重,需要频繁更换的问题,设计一种气胎式环形防喷器。该防喷器利用空气压缩原理,实现了油管接箍的快速通过;壳体和胶芯采用顶丝和花键连接,方便胶芯更换。采用有限元... 为了满足煤层气带压修井快速作业的要求,解决原有环形防喷器胶芯磨损严重,需要频繁更换的问题,设计一种气胎式环形防喷器。该防喷器利用空气压缩原理,实现了油管接箍的快速通过;壳体和胶芯采用顶丝和花键连接,方便胶芯更换。采用有限元分析方法对该环形防喷器的关键部件胶芯的密封性能进行分析,得到胶芯密封压力随控制压力的变化规律,分析胶芯破坏的原因和破坏形式。结果表明:随着控制压力的增加,气胎式环形防喷器的密封压力逐渐增加,当控制核动力为4 MPa时密封压力稳定在7 MPa左右,满足作业中的密封要求;胶芯的中上部位置压力最密集,容易出现溢流现象,应加强该部位的硫化。 展开更多

关键词 环形防喷器 气胎式防喷器 胶芯 密封

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环形防喷器壳体铸造工艺方案的改进 被引量：1

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作者 杨玉刚 忽宝明 +4 位作者 罗乃林 樊庆华 李昌库 张川卫 郝玉英 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2008年第13期134-135,共2页

本公司生产各种规格和尺寸的环形防喷器壳体铸钢件．多年来．环形防喷器壳体铸钢件一直存在着表面和内部质量问题，对铸造工艺方案进行了四次重大的修改．最终彻底地解决了环形防喷器壳体铸钢件的质量问题，获得了优质的铸钢件，满足了... 本公司生产各种规格和尺寸的环形防喷器壳体铸钢件．多年来．环形防喷器壳体铸钢件一直存在着表面和内部质量问题，对铸造工艺方案进行了四次重大的修改．最终彻底地解决了环形防喷器壳体铸钢件的质量问题，获得了优质的铸钢件，满足了防喷器壳体高压和试漏的严格要求。本文提供了优质铸钢件获得的一种措施．在铸造理论的认识上以及在铸钢件工艺计算方面，会有一定的参考意义。 展开更多

关键词 环形防喷器 铸造理论 工艺方案 壳体 质量问题 铸钢件 工艺计算 优质

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环形防喷器设计的几个要点分析 被引量：7

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作者 程艳 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2005年第5期82-84,共3页

环形防喷器是井口防喷控制装置的重要组成部件之一。它可在需要时封闭各种形状的钻具,并可在井内无钻具的情况下全封井口。由于环形防喷器对于封闭井口有重要的作用,因此它的设计必须达到规定的要求。在设计过程中,活塞行程的确定、活... 环形防喷器是井口防喷控制装置的重要组成部件之一。它可在需要时封闭各种形状的钻具,并可在井内无钻具的情况下全封井口。由于环形防喷器对于封闭井口有重要的作用,因此它的设计必须达到规定的要求。在设计过程中,活塞行程的确定、活塞与本体间的行程配合、活塞与本体间的密封等都是必须重视的问题。此外,还根据胶芯铁芯在运动过程中形状不变的特性提出了一种计算活塞行程的方法,让环形防喷器胶芯设计合理,能实现全封井口的功能。 展开更多

关键词 环形防喷器 设计 活塞行程 配合 封闭

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环形防喷器应急关闭后井内套管柱上顶机理 被引量：2

8

作者 张波 罗方伟 +4 位作者 郑钰山 陆努 娄尔标 蔡孟哲 许玉强 《石油机械》 北大核心 2022年第7期43-48,共6页

为揭示环形防喷器应急关闭后井内套管柱的上顶机理,建立了井口喷涌情况下的套管柱上顶力学机理模型,分析了上顶力和制动力的来源,提出了判别套管柱上顶的依据,以轴向力和临界喷涌高度为指标评价了不同条件下套管柱上顶风险。研究结果表... 为揭示环形防喷器应急关闭后井内套管柱的上顶机理,建立了井口喷涌情况下的套管柱上顶力学机理模型,分析了上顶力和制动力的来源,提出了判别套管柱上顶的依据,以轴向力和临界喷涌高度为指标评价了不同条件下套管柱上顶风险。研究结果表明:模型分析结果与现场实际观察结果相符,可用于研究井内套管柱上顶力学行为;随着井口液柱喷涌高度的增加,套管柱轴向力由0变正并随着上升,引鞋水眼节流引发的液压力是套管发生上顶的主要原因,环形防喷器抱紧力与管柱重力共同起到制动作用;对于井控风险较高的井,井内管柱数量较少时应及时评估上顶风险,并合理设计引鞋水眼直径、配备防上顶措施,从而提高临界喷涌高度,降低管柱上顶风险。研究结果可为复杂地层管柱下放过程中的井控风险管控提供指导和依据。 展开更多

关键词 环形防喷器 喷涌高度 套管受力 上顶机理 控制分析

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环形防喷器球形胶芯失效形式及胶芯寿命分析 被引量：5

9

作者 李震 《船海工程》 北大核心 2015年第5期52-55,58,共5页

根据球形防喷器的工作原理,分析胶芯在几种典型工况下的受力与变形规律。结合现场使用情况,总结出胶芯的主要失效形式。认为为了提高球形防喷器胶芯的密封可靠性和性能,应主要从胶芯材料和结构两方面入手,一是改进橡胶配方和提高橡胶硬... 根据球形防喷器的工作原理,分析胶芯在几种典型工况下的受力与变形规律。结合现场使用情况,总结出胶芯的主要失效形式。认为为了提高球形防喷器胶芯的密封可靠性和性能,应主要从胶芯材料和结构两方面入手,一是改进橡胶配方和提高橡胶硬度,二是优化骨架结构。 展开更多

关键词 环形防喷器 球形胶芯 失效分析 使用寿命

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爪块式球形胶芯环形防喷器的研制 被引量：3

10

作者 佘晓梅 张川 +7 位作者 唐秋林 刘鸣 肖力彤 林勇 吴海涛 杨登树 陈涛 郑泳 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2018年第5期78-80,119,136,共5页

目前国内各大油田市场所使用的环形防喷器普遍存在活塞易拉缸、胶芯封零效果差及恢复通径时间长等缺点。项目结合环形防喷器的现场使用工况,针对现有环形防喷器的缺点,设计开发出了爪块式球形胶芯环形防喷器。该新型结构环形防喷器综合... 目前国内各大油田市场所使用的环形防喷器普遍存在活塞易拉缸、胶芯封零效果差及恢复通径时间长等缺点。项目结合环形防喷器的现场使用工况,针对现有环形防喷器的缺点,设计开发出了爪块式球形胶芯环形防喷器。该新型结构环形防喷器综合了Shaffer和Hydril结构环形防喷器的优点,文章详细阐述了爪块式球形胶芯环形防喷器的结构和特点,以及研制过程中解决的关键技术。试验表明,该新型结构环形防喷器满足油气田井控要求,具有密封可靠、不易拉缸、使用寿命长及拆装方便等特点。 展开更多

关键词 环形防喷器 爪块式结构 球形胶芯

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环形防喷器有限元分析计算

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作者 张波 《石油机械》 北大核心 2001年第C00期22-23,共2页

防喷器是钻井作业过程中重要的井控设备，其质量的可靠与否至关重要，而壳体的结构强度是影响防喷器质量的关键要素，以FHZ54－14环形防喷器为例，应用pro/E Mechanical软件，对壳体进行了有元分析计算，简要介绍了建立有限元模型，确... 防喷器是钻井作业过程中重要的井控设备，其质量的可靠与否至关重要，而壳体的结构强度是影响防喷器质量的关键要素，以FHZ54－14环形防喷器为例，应用pro/E Mechanical软件，对壳体进行了有元分析计算，简要介绍了建立有限元模型，确定材料特性系数，载荷分布与约束的确定，计算及结果后处理等分析计算过程，根据分析计算的结果，可直观地发展承压壳体的最薄弱处及应力集中处，从而进一步优化壳体结构，改善其加工工艺，并避免设计过于保守所造成的材料浪费。 展开更多

关键词 环形防喷器 有限元分析 网格模型 石油钻井 井控设备

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深水防喷器组控制系统的模拟分析 被引量：7

12

作者 李博 李迅科 +2 位作者 葛斐 盛磊祥 许亮斌 《石油机械》 北大核心 2013年第11期74-78,共5页

深水防喷器组的各项功能的检验,若开展前期试验研究,成本高昂,某些极端工况无法开展试验。为此,利用SimulationX系统仿真软件,建立了水下防喷器组及控制系统的仿真模型。该模型考虑到长距离水下输运管道,能够计算管道的非线性体积膨胀,... 深水防喷器组的各项功能的检验,若开展前期试验研究,成本高昂,某些极端工况无法开展试验。为此,利用SimulationX系统仿真软件,建立了水下防喷器组及控制系统的仿真模型。该模型考虑到长距离水下输运管道,能够计算管道的非线性体积膨胀,精确模拟液体长距离传输过程中的压力损失。对防喷器组在不同操作顺序下的封井过程进行了仿真,仿真结果表明,在1 500 m水深下,环形防喷器和闸板防喷器的关闭时间与平台实测值非常接近,符合API的设计规范,模型具有较高的仿真精度。仿真结果对于国内深水防喷器组的研制有重要意义。 展开更多

关键词 深水钻井 环形防喷器 闸板防喷器 控制系统 封井 仿真

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北石厂氮气备用系统通过BP质量审核

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作者 贺涛 《石油机械》 北大核心 2012年第3期38-38,共1页

据报道，北京石油机械厂（简称北石厂）生产的氮气备用系统在渤海钻探技服井控中心与防喷器系统进行了联机试验，按照测试程序，先后成功地关闭全封、半封和环形防喷器，低压、高压测试都取得了稳定的保压曲线，获得了BP审核组的高度评... 据报道，北京石油机械厂（简称北石厂）生产的氮气备用系统在渤海钻探技服井控中心与防喷器系统进行了联机试验，按照测试程序，先后成功地关闭全封、半封和环形防喷器，低压、高压测试都取得了稳定的保压曲线，获得了BP审核组的高度评价和一致认可。通过这次试验，BP审核组充分了解了北石厂氮气备用系统的性能，为井队处理突发紧急井控事件又提供了一道保障。至此，这项持续了2个多月、惊动了集团总部和几大钻探公司的试验项目圆满完成。 展开更多

关键词 备用系统 质量审核 BP 氮气 环形防喷器 联机试验 石油机械厂 测试程序

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