4-12井下安全阀设计与分析(说明书+CAD+三维建模)

4-12井下安全阀设计与分析(说明书+CAD+三维建模)

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  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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4-12井下安全阀设计与分析(说明书+CAD+三维建模)

4-12井下安全阀设计与分析(说明书+CAD+三维建模)

[摘要]井下安全阀(SSSV)是一种装在油气井内,在生产设施发生火警、管线破裂、发生不可抗拒的自然灾害(如地震、冰情、强台风等)非正常情况时,能紧急关闭,防止井喷、保证油气井措施、生产安全的井下工具。海上作业中也称水下安全阀。井下安全阀按控制方式分为地面控制(SCSSV)和井下控制(SSCSV)两种,按回收方式分为油管回收式和钢丝回收式两种,按结构分为提升杆式、球阀式和阀板式等。目前主要研究和应用的是油管回收式、阀板式的地面控制井下安全阀(TRSV)。地面控制井下安全阀一般原理为:从地面加液压,高压液体经控制管线进入活塞腔,推动活塞下行,压缩弹簧,并顶开阀板,实现打开;保持地面控制压力,即保持开启状态;泄掉地面控制压力,阀板在弹簧作用下复位,实现关闭。

本论文主要研究井下安全阀(包含采油安全阀和钻井安全阀)。井下安全阀是一种安装在油井内来防止井喷、保证油井安全生产的井下工具。在经过老师的指导后,并查阅了大量资料,掌握了其工作原理设计出了新型的采油安全阀和钻井安全阀,完成了solidworks建模、CAD制图、材料选取、强度校核等工作.

[关键词] 井下安全阀,方案设计,力学分析,结构设计 

[Abstract] Underground safety valve (SSSV) is a downhole tool installed in oil and gas wells that can be urgently closed to prevent blowout, ensure oil and gas well measures, and ensure production safety in the event of fire, pipeline rupture, or uncontrollable natural disasters (such as earthquakes, ice conditions, strong typhoons, etc.) in production facilities. Also known as underwater safety valves in offshore operations. Underground safety valves are divided into two types according to their control methods: surface control (SCSSV) and underground control (SSCSV). They are divided into two types according to their recovery methods: oil pipe recovery type and steel wire recovery type. They are divided into lifting rod type, ball valve type, and valve plate type according to their structure. At present, the main research and application is the surface controlled downhole safety valve (TRSV) with oil pipe recovery and valve plate. The general principle of ground controlled underground safety valves is: hydraulic pressure is applied from the ground, high-pressure liquid enters the piston chamber through the control pipeline, pushes the piston downward, compresses the spring, and opens the valve plate to achieve opening; Maintain ground control pressure, i.e. remain open; Relieve the ground control pressure, and the valve plate resets under the action of the spring to achieve closure.

This paper mainly studies underground safety valves (including oil production safety valves and drilling safety valves). Downhole safety valve is a downhole tool installed in an oil well to prevent blowout and ensure safe production of the oil well. After receiving guidance from the teacher and consulting a large amount of materials, I have mastered the working principle and designed a new type of oil production safety valve and drilling safety valve. I have completed solidworks modeling, CAD drawing, material selection, strength verification, and other work

[Keywords] Underground safety valve, scheme design, mechanical analysis, structural design

目录

1  绪论 2

1.1 研究对象 2

1.2 研究目的与意义 3

1.3国内外研究现状及发展趋势 3

1.3.1 国外状况及发展趋势 3

1.3.2井下安全阀国内发展现状、应用及存在问题 8

1.4 本设计的主要工作与创新 9

2  4-12井下安全阀系统方案设计 10

2.1  井下安全阀的结构和工作原理 10

2.1.1  井下安全阀的结构 10

2.1.2  井下安全阀的工作原理 10

2.2  井下安全阀方案对比设计 11

2.2.1  井下安全阀的方案设计 11

2.2.2  自平衡机构的方案设计 13

3  4-12井下安全阀的设计计算 15

3.1  上接头的最小壁厚计算 15

3.2  阀板开始打开和完全打开时的压力值 17

3.3  弹簧的设计计算 17

3.4  扭簧的设计计算 19

3.5 液压缸的计算 21

3.6  柱塞的设计计算 22

3.7  阀座腔薄壁的强度校核 24

3.8  阀板的设计计算 25

3.9  自平衡阀 28

4  密封的设计与分析 30

5  井下安全阀三维建模及虚拟装配 32

总结 35

参考文献 37

1  绪论

1.1 研究对象

近年来,石油天然气行业发展迅速,伴随着各种相关行业也蓬勃发展,使得生产活动对各种石油装备的性能要求也越来越高。石油装备种类繁多,为了保证油气田的高效安全地生产,必修保证所有的设备都处于良好的正常工作状态,一旦出现问题就可能导致不可挽回的损失。

本毕业设计的研究对象是井下安全阀。分为钻井安全阀和采油安全阀。井下安全阀从出现到现在已经历了大约80年,每个零部件都经历了很多次改进和完善,结构也发生了较大的变化、使安全性能越来越好、实用范围也越来越广。井下安全阀有很多种分类方式,按照开关的控制方式,可以分为地面控制式和油管下入式2种;按照密封方式可分为球阀密封式和板阀密封式两种;按照其自平衡方式又可分为平衡式和非平衡式2种[1]。其中地面控制的油管回收式是目前使用最多的。

参考文献

[1]宁世品,唐 亮,罗煜恒,程召江,井下安全阀技术的发展与现状[J].新疆石油天然气:2009.9

[2] 谢梅波、岳江河等编. 各类井下安全阀系统的安装的特点及安装设计概述[J]. 中国海上油气(工程),1995.7(4):31-42

[3] Hill Jr Equalizing valve seat for a subsurface safety valve [J].08/598714 03/23/1999

[4] 张桂林. 井下作业井控技术[M] . 北京: 中国石化出版社, 2006

[5] 张瑜,贝克休斯推新井下安全阀[J].石油与装备,2004.14(2):36

[6] 蔡涛,井下安全阀的技术分析[J ] . 石油矿场机械,2003. 32 (6) :9

[7] 朱孝强,海上油井安全阀液控系统卸压原因分析和措施建议[J].国外油田工36程,2004.20 (4) :39—41

[8 ]Dennistoun Subsurface safety valve lock out and communication tool and method for use of the same. U.S : 6/742/595. Jun.1.2004

[9]Dennistoun. Subsurface safety valve and method for communicating hydraulic fluid therethrough U.S : 6,880,641. Apr.19.2005

[10] 周大伟,钟功祥,梁政国,国内外井下安全阀的技术现状及发展趋势[J].《石油矿场机械》2006.4

[11] 李常友,孙宝全,董社霞,张雪梅,李德忠SC35—120A型井下安全阀的研制[J].《石油机械》,2005.1

[12] Smith. Downhole safety valve[R]. U.S: 2006 /0157255 Al.Jul.20.2006.

[13]Vick J. Deep set safety valve [R]. U.S:6/988/556. Jan. 24.2006

[14] Lauderdale Balanceline safety valve with tubing pressure assist[R].U.S:2006/0196669 Al. Sep.7.2006

[15] 张梦婷,张勇,石油机械ISTIC PKU ,2008.36(7)


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