新型预应力固井地锚的设计1.pptVIP

新型预应力固井地锚的设计 地锚简介 目前国内各油田在稠油开发中，普遍采用注蒸汽热采技术，由于高温蒸汽的作用，套管将产生膨胀伸长，容易引起套管变形、错断、井口上移甚至造成油井的报废。因此，油田普遍采用在固井注水泥前或注水泥后对井内套管串施加一定的预拉力，减小或抵消注蒸汽受热时热应力造成的套管伸长。这就需要一个把套管固定在井下的工具————地锚 （三）适用的最大井径D井max  D井max = D锚-2hmin式中， D锚是锚爪张开到极限位置(即水平位置)时的直径; hmin是锚爪嵌入的最小深度。所谓锚爪的最小嵌入深度hmin就是指在这一深度下，锚爪产生的总阻力能恰好平衡外加轴向力. 例如，对于软地层，当锚爪张开到水平位置时，其直径D锚= 200mm，为使地锚固牢，锚爪至少应有hmin=30mm的嵌入深度，故该地锚适用的最大井眼直径为：D井max = 200-60 =140 mm（四）适用的最小井径D井min 地锚适用的最小井径为： D井min=D+20~30mm 式中D为地锚本体外径。 一般地说，地锚本体最大直径就是锚爪短节的外径. 新型地锚结构图 （1）、推导锚爪销剪切力Fc计算公 因 ∑M（E）=0，故 Fct * EC =Q * DE + Fbt * BE 所以 Fct=(Q * DE + Fbt * BE)/EC 其中 BE = 30mm， EC = 30mm DE = 100mm故Fct = Q’*10/3 + Fbt其中Fbt = Fb * cosα ，Fcn =Fbn =Fb *sinα ,  Fb = (F活—F弹)*cosα 故Fcn = (F活—F弹)*cosα*sinα 锚爪销剪切力Fc = (2)、计算弹簧力F弹 当锚爪转到水平位置时，铰链A下移至A位置，且AE＝S*cosα 十R1*sinβ＝73mm锚爪在收紧位置(即β＝o。)计算得出AE＝175mm。因此，铰链A向下移动的距离ΔA＝AE—A’E＝102mm。F’弹＝(弹簧顶紧力十弹簧刚度×滑块下移距离)／6＝305N。 (3)、确定活塞力F’活  查 《井下作业工程师手册》 得，最大的活塞力出现在流量为2 m3／min的情况下，即；F’活＝5774N。 1)、Q’力 新型地锚的设计载荷为80t，每个锚爪上承受的外加铀向力为80／6＝13．3t，考虑到地锚在井中不同心，个别锚爪有可能承受较大的偏载，设偏载系数为1．2，故Q’＝15．96t，取Q＝16t＝156．8kN。 2)、连杆销力Fb、连杆销切向分力Fbt、连杆销径向分力Fbn FB＝ (F活—F弹)cosα＝334IN Fbn＝FB* sinα＝2645N Fm＝FB*cosα＝204lN 3）、求锚爪销剪切力Fc Fct= Q*10/3 + Fbt=524708N Fcn =Fbn =Fb *sinα=2645N 锚爪销剪切力 Fc= =524715N 4）、锚爪销的强度校核 锚爪销具有两个剪切面，其剪应力公式为 ＝690MPa＜[τ]＝823MPa。故锚爪销安全。 参 考 文 献[1] 吕瑞典. 油气井开采井下作业及工具.北京：石油工业出版计，2008[2] 机械设计实用手册编委会 机械设计手册. 北京：机械工业出版社 2009[3] 崔德明 井下作业300例(上册)．东肖：石油大学出版社，2002[4] 刘朝儒，吴志军．机械制图． 北京：高等教育出版社 2006[5] 吴奇．井下作业工程师手册．北京：石油工业出版计，2002 机自07级一班李亮 结构特点 新型地锚由外部零件和内部零件组成。外部零件包括缸套、上下接箍、上下锚爪短节,它们的共通点在于:当对套管柱施加轴向拉力时,这些零件都要直接承受这一轴向拉力。 内部零件是指构成节流装置和偏置式滑块摇杆机构的那些零件。节流装置为活塞的上下表面提供压差，它是由外节流管、内节流管、隔板和O形圈组成。 机自07级一班李亮 在外节流管的上段钻出4个φ17小孔，在下段钻出4个φ18孔。内节流管的上端被堵塞，下段钻出4个φ18小孔。内外节流管构成一道环隙，但被隔板和O形圈分隔成上下两个腔室。内外节流管