修井作业机强制起下系统关键技术研究

• 作 者: 于乐
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 强制起下 接触分析 动态特性 疲劳分析

渤海湾盆地辽河凹陷中蕴藏石油多为中深层稠油。现阶段对稠油石油开采技术大多采用蒸汽驱注高温不压井作业技术。这种技术的优点是大幅提高稠油的产量，但缺点就是由于工作环境处于高温高压常常导致因故障需要修井作业。修井作业最主要的任务就是更换管柱，更换管柱环节中最浪费时间，事故频发的环节是起下管柱作业阶段。能否快捷、安全、方便的完成油管的起下作业，成为制约不压井技术能顺利应用到生产实践的重要环节。因此设计出一款高效率的修井机起下系统十分必要。本文通过对辽河油田井场实地调研，结合辽河油田现有修井机强制起下系统传动形式优点与工作效率低不足，以及国内外各种起下系统的现有状况，提出一种工作效率较高强制起下管柱的结构设计方案，并通过对标准件的选型，建立了三维模型。利用有限元理论，对传动副进行了静态接触分析和瞬态动力学接触分析，得出最大接触应力、最大变形量以及应力、应变等时间历时曲线，并与材料的屈服强度进行比较以确定是否符合强度要求。同时，通过对应力分布的判断，将主传动箱中的齿轮副进行了轮齿轮缘的修型。由于传动承载部件的结构特点和动载荷的作用，为防止共振等动态失效和损伤，对传动承载部件进行了动态特性分析，其中通过模态分析和谐响应分析，确定了固有频率和在固有频率附近的应变关系曲线，为强制其下系统的优化提供了理论依据。利用接触分析和动态特性分析得到的一系列历时曲线，以及应力幅值，对起下系统承载传动部件高周应力疲劳分析，得到了疲劳敏感度曲线。并通过高周疲劳理论得到了传动部件的使用寿命。