【摘要】：管柱上卸扣是起下鉆作業(yè)中的關鍵環(huán)節(jié),鐵鉆工是當今管柱上卸扣作業(yè)自動化程度最高的裝備。沖扣鉗作為整個鐵鉆工機構中的一部分,它的作用是完成上扣和卸扣的動作,承載著最大的載荷且需要頻繁往復操作。鉗牙性能的好壞直接影響到鐵鉆工的工作效率。本文以管柱咬痕小于1mm、鉗牙壽命更長為目的,設計了一種新的無咬痕鉗牙來代替直齒形鉗牙,主要工作部位為圓柱形夾持體,采用20CrMnTi合金鋼制造,夾持體利用彈簧固定在鉗牙基座上,基座底部有自鎖式雙向軌道,在沖扣鉗上卸扣時可以形成自鎖,防止打滑。無咬痕圓柱形夾持體在沖扣鉗上卸扣作業(yè)中與石油管柱外壁的接觸形式為兩平行軸圓柱體的線接觸。鑒于此,考慮夾持體與管柱的非線性接觸應力問題,基于彈性力學理論及塑性屈服準則,對比分析直齒形鉗牙與圓柱形夾持體在上卸扣過程中和管柱外壁的接觸應力情況及塑性變形條件,建立鉗牙與管柱接觸時各因素與變形量及應力關系式,并利用實例計算驗證各因素之間影響程度。利用有限元模擬對不同材料不同尺寸的夾持體夾持管柱時的變形量及應力進行分析,確定夾持體對管柱外壁所產(chǎn)生的應力值低于許用應力,證明了此設計是有一定合理性的。這種無咬痕鉗牙旨在減小對管柱的損壞程度,同時增長鉗牙的使用壽命。
【圖文】：

年的研究發(fā)展，已經(jīng)成為了先進設備類鉆井設備。其他國家也相繼開發(fā)出鐵鉆工產(chǎn)品基本可以分為兩類：中一種，主要特點就是要鋪設軌道使道上，通過液壓裝置實現(xiàn)前后位置的設備的使用，鐵鉆工主要支架為液壓卸扣工作時準確到達工作位置。落地種。種體型比較小的代表是 VR-500 型鐵奧格公司作為 VR-500 型鉆機配套使臺上利用軌道固定，鉗體的水平方向連接在龍門架上，可以進行上下位置合與垂直井的鉆機配套使用。VR-500矩為 108.5kN·m。

鐵鉆工的另外一種大型的代表[11]是 AR 系列（如圖 1-2 所示）和 圖 1-3 所示），，這兩類鐵鉆工都是美國國民油井華高公司鐵鉆工。大型的落地式鐵鉆工一般夾持管柱的直徑范圍都比較大，而且，集成效果也更好。此類鐵鉆工產(chǎn)品的旋扣鉗和沖扣鉗在更精準的扭矩也更精確，對鉆具的損傷也比較小。由于其控制系統(tǒng)的完成對管柱上卸扣工作時更高效，也對作業(yè)人員的安全性更高。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE921

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