CD-GF型钻井球阀阀体的力学特性分析

摘要：

CD-GF型钻井球阀阀体的结构最为薄弱,其外壳的开孔部位常出现开裂现象,影响钻井作业的正常进行.为此,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对6种结构方案的CD-GF型钻井球阀阀体在压、拉、扭载荷作用下的力学特性进行详细的数值分析.研究结果表明:在不同拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,相对于原阀体结构A,其他5种方案(A1、A2、B、B1和B2)在最大应力上减小的平均值分别为16.4％、36.0％、7.6％、23.2％和40.7％,总变形量减小的平均值分别为16.7％、37.3％、22.9％、30.6％和45.5％;在6种球阀阀体结构方案中,最大应力部位均出现在与阀体轴线垂直的孔壁上,随着与圆孔区域距离的增大,其应力值减小;在所有拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,阀体的最大应力均小于其材料的极限抗拉强度,其力学行为处于材料弹性变形阶段;拉力载荷是影响钻井球阀阀体强度的主要因素;结构B2(外径增大28mm+双边开孔方案)对原阀体结构A的增强效果最好.研究结果可为钻井球阀阀体的结构优化与改进提供基础数据.

关键词：钻井球阀、阀体强度、最大应力、总变形量、拉力载荷、数值分析

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分类号：TE928(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家科技重大专项“钻井协同自动控制系统研发”2016ZX05022006-004;“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”2017ZX05009-003;湖北省技术创新专项“深部地热资源综合开发利用关键技术”2016ACA181;NSFC-石油化工联合基金项目“页岩和致密油气田高效开发建井基础研究”U1762214、U1262108、51974035

在线出版日期：2019-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：23-29,36