分瓣式内卡瓦有限元分析及结构参数优化设计.pdf

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1、2016矩第45卷石油矿场机械第1期第41页OILFIELDEQUIPMENT2O16，45(1)：41-45oo文章编号：1001-3482(Zo16)01-0041-05分瓣式内卡瓦有限元分析及结构参数优化设计李英松。李克鹏。边杰，周先军，李标(1．中海油田服务股份有限公司完井中心，天津300450；2．中国石油大学(华东)机电工程学院，山东青岛266580)摘要：以分瓣式内卡瓦力学性能为研究目标，以卡瓦锥角y、牙倾角a、螺距d及螺纹啮合深度h为参数，采用ANSYS有限元分析法及正交试验法对内卡瓦结构进行参数优化设计。通过极差法和方差法对试验结果进行分析，

2、得出卡瓦锥角和螺距为影响其力学性能的显著性因素。当7、a、d和h分别取6。、2O。、2．5mm和0．5mm时，卡瓦力学性能最优。关键词：分瓣内卡瓦；有限元分析；正交优化；结构参数中图分类号：TE931．2文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—3482．2016．01．010FiniteElementAnalysis&StructuralParametersOptimizationDesignonValvularSlipLIYingsong，LIKepeng，BIANJie，ZHOUXianjun，LIBiao(1lWellComplet

3、ionCenter，ChinaOilfieldServicesLtd．，Tianjin300450China；2．College自，MechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580China)Abstract：Recognizingthemechanicalpropertiesofvalvularslipastheresearchobject，andusingslipcone—angle，teeth—angle，pitchanddepthofthethread

4、engagementastheparametersforfac—tors，finiteelementanalysismethodandtheorthogonalexperimentmethodareadoptedtoconductparametersoptimizationdesignonthestructureofship，andtherange—methodandvariance—meth—odwereusedtoanalyzethetestingresult，itisconcludedthatslipcone—angleandpitchwerethesi

5、gnificantfactorsaffectingitsmechanicalperformance，andthevalvularslipwouldachievetheoptimaImechanicaIperformancewhen7，a，dwere6。，2O。，2．51Timand0．5mmrespectively．Keywords：slipinsidesplit；finiteelementanalysis；orthogonaloptimization；structuralparameters内卡瓦作为支撑封隔器、锁定胶筒的重要锁紧有限元分析法对通过螺纹配合锁

6、紧的分瓣式内机构口]，其性能好坏直接影响到油井生产安全，而结卡瓦进行模拟，并基于正交分析法。对内卡瓦结构构参数的设计将直接影响内卡瓦的力学性能。目前进行参数优化设计。油田应用的卡瓦式封隔器大多是通过卡瓦与套管之1分瓣式内卡瓦应力分析间的咬合力进行工作的外卡瓦，前期研究也主要集中于卡瓦与套管咬合力的分析研究]，而通过螺纹本文以0152．4mm套管为例，设计了一种分瓣配合进行锁紧的内卡瓦方面的研究较少。本文采用式内卡瓦结构(共6瓣)。有限元分析的主要目的是收稿日期：2015—07—15基金项目：国家科技重大专项“半潜式钻井平台关键技术研究”(2011ZX05027

7、—001—01)作者简介：李英松(1980一)，男，山东聊城人，高级工程师，硕士，主要从事完井工具研发与科研管理工作，E—mail：liys7@cos1．com．cn。姜厦匾馨第45卷第1∞期∞李m英5松0，等：分瓣式内卡瓦有限元分析及结构参数优化设计W／露箍《馨∞如加m5o一．第1圈一．第2圈—一第3圈一第4圈⋯--第5圈⋯·第6圈⋯⋯第7圈一第8圈a各螺纹沿周向节点应力曲线一图4卡瓦截面参数2．1参数确定及正交分析选取卡瓦锥角y、牙倾角a、螺距d及螺纹啮合深度h为内卡瓦的优化参数，其因素水平如表1所示。b螺纹根邵节点应力均值沿轴向曲线表1因素水平图3分瓣式

8、内卡瓦锁紧时节点应力曲线2结构参数优化