油水井解卡装置卡瓦优化设计及应用

发布时间：2019-09-12 11:31

【摘要】：油田修井作业中一般都需要将油水管柱从地下提出来,对于大庆油田大多数油水井来说,若油水管没被卡住,则用小修作业机即可将管柱顺利提出。若管柱被卡住,超出小修作业机载荷范围,则只能上大修作业机,不仅费用高昂,作业周期也长,严重影响了油田的经济效益。使用油水井油水井解卡装置则可避免大修作业。油水井油水井解卡装置使用液压力作为驱动力,依靠液压驱动卡瓦装置抱紧管柱,并向上拉拔,依靠拉力将被卡管柱拔出。卡瓦性能是决定了解卡作业成败的关键部件,只有安全可靠的卡瓦才能提供合适的咬紧力和上提拉力,且能够避免伤害油管柱。本课题针对油水井辅助解卡装置卡瓦系统为研究对象,通过理论分析和有限元模拟计算,对卡瓦系统进行全面分析。具体开展以下研究内容:(1)油水井辅助解卡装置结构及工作原理分析主要针对油水井辅助解卡装置的工作原理、系统组成、主要部件等进行详细的分析和研究,主要部件的受力关系进行有限元分析和计算,确定其在额定的工作负载下的应力分布,判断设计是否安全。分析手段主要借助于COSMOS有限元分析软件,基于Solidworks建模软件。(2)卡瓦结构分析与优化卡瓦作为解卡装置的关键部件,其结构型式必然对其受力状况有很大的影响,根据卡瓦工作原理,在对其进行受力分析的基础上,研究卡瓦结构变化对其受力状况的影响,从中选取最优的卡瓦结构。(3)卡瓦牙型分析与优化卡瓦的牙型是影响管柱是否能被卡紧的一个重要因素,牙型决定了卡牙能否嵌入管柱以及嵌入深度、嵌入体积等,从而影响着拔起力的大小,也决定着解卡范围的大小。通过分析卡牙形状、规格、倾斜角度等的变化对其受力状况的影响,从中优选出最优的牙型结构。本设计是基于SolidWorks2010进行建模,运用COSMOSWorks进行有限元计算。现场应用表明,该优化设计相较于常规卡牙结构,其工作可靠性和工作效率得到明显提升。
【图文】：

液压底座支撑装置主要为平衡井口地面不平及安装举升液压缸方便而设置，其运动操控也是通过远程控制阀来控制。每个支腿配置单独的节流调速阀可进行单独调速，同样配置了双向液压锁进行保压锁死。整个装置如图2.2所示。游动卡瓦装置举升装置固定卡瓦装置支腿装置图2.2 油水井解卡装置示意图2.2.4 液压动力源装置液压动力源部分主要由液压站构成，其结构包括柴油机、液压柱塞泵、过滤装置、油箱、蓄能装置、压力显示装置等组成。液压泵采用柴油机驱动，不受电网布局的限制，可以独立运行工作。液压蓄能装置一方面起到稳压、缓冲泵对液压系统的脉动冲击作用；另一方面作为液压能储备工具，在系统出现故障停泵时能短时提供动力，或当装置工作需要较大流量时，能够与泵同时向执行元件提供液压油。

第三章 卡瓦装置设计及分析.1 卡瓦装置结构及工作原理解卡装置卡瓦是在解卡工作过程中用来把油管或套管夹紧悬持在井口的工具，传递提下放力的核心部件，一般靠液压驱动，，俗称液压卡瓦。液压卡瓦装置可分为游动液卡瓦装置和固定液压卡瓦装置，如图 3.1(a)、3.1(b)所示。液压卡瓦装置是作业机辅助卡装置的重要部件，承受解卡力和液压卡紧力，能够在解卡作业中将管柱在任意位置紧不松脱、不打滑，要严格保证其工作可靠性。工作时，固定卡瓦和游动卡瓦配合使，当下部固定卡瓦抱紧时，上部游动卡瓦松开并随着举升液压缸回缩；当上部游动卡抱紧管柱并随着举升液压缸向上拔起时，下部固定卡瓦松开。卡瓦卡牙及卡瓦体的强是决定解卡作业成功与否的关键。结构上，游动卡瓦和固定卡瓦基本相似，都是由卡液压缸、卡瓦装置壳体、卡瓦支撑块、卡瓦牙板等组成。结构如图 3.2 所示。其中卡支撑块和卡瓦液压缸活塞杆通过螺纹连接，卡瓦牙板和卡瓦支撑块通过限位沟槽限位用内六角螺栓固定，卡瓦液压缸与卡瓦装置壳体之间用内六角螺栓固定。游动卡瓦装和固定液压卡瓦装置的主要区别是螺栓孔的位置与布局不同。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE935


本文编号：2535099