套管吊卡主体关键尺寸灵敏度分析与优化.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2015年第9期套管吊卡主体关键尺寸灵敏度分析与优化+周井玲1，陆鹏鹏1，程志明1，何云华2(1南通大学机械工程学院，南通226019；2江苏如东通用石油机械股份有限公司，南通226499)摘要：吊卡主体是套管提升系统的关键性零件，安全性能要求极高。为了提高吊卡主体的安全性能，对其结构关键尺寸进行灵敏度分析，通过变尺寸法调整吊卡主体关键尺寸。分析结果表明：当吊耳截面横向厚度为81ram，吊耳截面半径为R6

2、7mm时，吊卡主体的最大弯曲应力比优化前改善了9．7％。其结果有助于吊卡适应更为苛刻的工况条件，能减少事故的发生，为进一步的改进设计提供了依据。关键词：套管吊卡；吊卡主体；灵敏度分析；有限元分析；贴片试验中图分类号：TE92文献标志码：A文章编号：167l—3133(2015)09—0127—05SensitivityanalysisandoptimizationofkeysizeofcasingelevatormainbodyZhouJinglin91，LuPengpen91，ChengZhimin9

3、1，HeYunhua2(1SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity，Nantong226019，Jiangsu，China；2JiangsuRudongGeneralPetroleumMachineryCo．Ltd．，Nantong226499，Jiangsu，China)Abstract：Mainbodyofelevatoristhekeypartsofhoistingsystemofcasing．tIlesafetyperformancehave

4、highrequirements．Inordertoimprovethesafetyperformanceoftheelevator，conductedsensitivityanalysisandoptimizationofmainbodyofcasingele-vatortoadjustkeysizeofmainbodyofcasingelevatorthroughthevariablesize．Themaximumbendingstressofthemainelevatorisimproved9．7

5、％whenthelateralthicknessoflugcrosssectionofmainbodyis81ram．radiusoflugcrosssectionofmainbodyisR67mm．Theresultisgoodfortheelevatortoadapttomoreharshworkingconditions，reducetheOccurrenceoftheaccident，andprovideatheoreticalbasisforf[IlIrtherimprovingdesign．

6、Keywords：casingelevator；mainbodyofelevator；sensitivityanalysis；finiteelementanalysis；patchtest0引言吊卡是钻修井作业时，用来悬挂、提升和下人钻柱、油管的井口工具，上连吊环。不同的管柱需要不同孔径的吊卡来悬挂，其承载台阶有平台阶和锥形台阶¨1。在悬挂管柱时，需要作业工人操作吊卡开合并卡紧管柱旧J。套管吊卡是套管提升系统的关键性部件，承载台阶为平台阶，由于套管吊卡是在复杂的交变载荷下工作，容易产生裂纹，从而导致断裂

7、。在近期实际应用操作中，套管吊卡最常见的开裂失效部位发生在吊卡主体的吊耳部位。为了充分评价吊耳的接触疲劳性能，国内外学者对此做了较多的接触应力研究。文献[3]研究了钻杆吊卡中吊耳的接触应力，得到了关于角裂纹特征参数t江苏省“六大人才高峰”项目(2011-ZBZ71)09)的无量纲应力强度因子表达式；文献[4]通过牛头钻杆吊卡表面裂纹的应力强度因子的研究，给出了应力强度因子沿裂纹前沿的变化规律；文献[5]研究了CD350套管吊卡三维应力场，为套管吊卡的承载能力、剩余寿命和探伤周期等方面的研究提供了断裂分析

8、参数。吊耳的结构参数是吊卡主体与吊环接触的基本参数，通过合理设计，可以使其弯曲应力逐步减小。在设计过程中通过改变结构参数，使得吊卡主体适应更为苛刻的工况条件。本文以套管吊卡主体为研究对象进行灵敏度分析，分析不同结构参数对吊耳应力的影响，计算结果为优化吊卡主体结构参数和丰富新型修井作业装置的设计理论提供可靠的依据。1272015年第9期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)1灵敏度分析的基本理论1．1灵敏度