旋转尾管悬挂器轴承静力学有限元分析.pdf

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1、２０１５年第４４卷石油矿场机械第７期第４８页犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１５，４４（７）：４８５３文章编号：１００１３４８２（２０１５）０７００４８０６旋转尾管悬挂器轴承静力学有限元分析徐永生，梁长征（渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司，天津３００２８０）摘要：根据旋转尾管悬挂器轴承的结构及受力特点，建立了受轴向力的旋转尾管悬挂器轴承有限元模型，进行了静力学分析求解，并对有限元分析

2、结果进行后处理，得到轴承应力分布云图及轴承各部件的变形量。基于轴承静力分析结果对轴承结构进行改进，使轴承在工作时的应力集中现象得到改善，有效降低轴承的磨损，延长了轴承的使用寿命。关键词：旋转尾管悬挂器；轴承；静力学分析；结构改进中图分类号：ＴＥ９２５．２文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３４８２．２０１５．０７．０１２犛狋犪狋犻犮犉犻狀犻狋犲犈犾犲犿犲狀狋犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犚狅狋犪狋犻狅狀犔犻狀犲狉犎犪狀犵犲狉犅犲犪狉犻狀犵ＸＵＹｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＬＩＡＮＧＣｈａｎｇ

3、ｚｈｅｎｇ（犖狅．３犇狉犻犾犾犻狀犵犆狅犿狆犪狀狔，犅狅犺犪犻犇狉犻犾犾犻狀犵犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犆狅．，犔狋犱．，犜犻犪狀犼犻狀３００２８０，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｌｉｎｅｒｈａｎｇｅｒｂｅａｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅａｘｉａｌｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｌｉｎｅｒｈａｎｇｅｒｂｅａｒｉｎｇｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｏｓ

4、ｔｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｍａｄｅｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｅａｒｉｎｇｓｔｒｅｓｓｃｏｎｔｏｕｒａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｅａｒｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｍｅａｎｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｔｗｏｒｋｗｅｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｅａｒｉｎｇｗｅａ

5、ｒｗａｓｒｅｄｕｃｅｓｔｏｐｒｏｌｏｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｒｏｔａｔｉｏｎｌｉｎｅｒｈａｎｇｅｒ；ｂｅａｒｉｎｇ；ｓｔａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ随着固井技术的进步，开发出了适用于多种复上接头作用在轴承上。轴承的旋转由上接头及以上杂固井的工艺，并在钻井中进行了应用，基本适应了部分驱动，上接头与受拉本体在锥套内旋转时锥套［１］油田勘探开发的需要。尾管悬挂器是实施尾管固井与卡瓦固定不动。技术的关键装置。近年来

6、，随着国内新材料技术和装备制造技术的进步，尾管悬挂器技术正在快速发展。１旋转尾管悬挂器的结构及应用旋转尾管悬挂器主要由上接头、轴承、锥套、卡瓦、受拉本体组成，其中轴承工作位置如图１所示。在固井作业时，卡瓦上行通过锥套上的锥面使其外径增大，卡在外层套管上使锥套固定在外层套管内。轴承坐在锥套上，受拉本体所受的轴向下拉力通过图１旋转尾管悬挂器轴承工作位置示意收稿日期：２０１５０１３０作者简介：徐永生（１９７７），男，内蒙古通辽人，工程师，主要从事钻井装备管理工作。第４４卷第７期徐永生，等：旋转尾管

7、悬挂器轴承静力学有限元分析·４９·旋转尾管悬挂器总成如图２所示。轴承作为过标准输入输出接口输入到ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ旋转悬挂器的关键部件，放置在锥套和上接头之间，软件的前处理器中，根据需要选择材料模型，生成有用于承受整个尾管串的重力，保证旋转尾管作业的限元模型，划分网格，加载荷，加约束，实现旋转尾管顺利实施。为了防止钻井液、水泥浆中的固体颗粒悬挂器轴承工作过程的数值模拟，得到在一定载荷进入

8、到轴承的滚道，在轴承的内孔、外圆均设计了耐条件下旋转尾管悬挂器轴承的应力、变形及接触应高温、耐磨的密封圈，这样可以使轴承的滚子和滚道力分析结果。在相对洁净的环境下工作，有利于保持轴承的承载２．１模型的建立与分析［２３］由于旋转尾管悬挂器轴承的模型比较复杂，由能力和使用寿命。１０个零部件组成，因此选用在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件中进行建模。即在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中创建轴承三维模型，然后再导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中，在此基础上划分有限元网格。在将轴承模型导入ＡＮＳＹＳＷｏ