【摘要】：管柱上卸扣是起下鉆作業(yè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),鐵鉆工是當(dāng)今管柱上卸扣作業(yè)自動(dòng)化程度最高的裝備。沖扣鉗作為整個(gè)鐵鉆工機(jī)構(gòu)中的一部分,它的作用是完成上扣和卸扣的動(dòng)作,承載著最大的載荷且需要頻繁往復(fù)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(zhǎng)為目的,設(shè)計(jì)了一種新的無(wú)咬痕鉗牙來(lái)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(shí)可以形成自鎖,防止打滑。無(wú)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(yīng)力問(wèn)題,基于彈性力學(xué)理論及塑性屈服準(zhǔn)則,對(duì)比分析直齒形鉗牙與圓柱形夾持體在上卸扣過(guò)程中和管柱外壁的接觸應(yīng)力情況及塑性變形條件,建立鉗牙與管柱接觸時(shí)各因素與變形量及應(yīng)力關(guān)系式,并利用實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證各因素之間影響程度。利用有限元模擬對(duì)不同材料不同尺寸的夾持體夾持管柱時(shí)的變形量及應(yīng)力進(jìn)行分析,確定夾持體對(duì)管柱外壁所產(chǎn)生的應(yīng)力值低于許用應(yīng)力,證明了此設(shè)計(jì)是有一定合理性的。這種無(wú)咬痕鉗牙旨在減小對(duì)管柱的損壞程度,同時(shí)增長(zhǎng)鉗牙的使用壽命。
【圖文】：

年的研究發(fā)展，已經(jīng)成為了先進(jìn)設(shè)備類鉆井設(shè)備。其他國(guó)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(diǎn)就是要鋪設(shè)軌道使道上，通過(guò)液壓裝置實(shí)現(xiàn)前后位置的設(shè)備的使用，鐵鉆工主要支架為液壓卸扣工作時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)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(jī)配套使臺(tái)上利用軌道固定，鉗體的水平方向連接在龍門架上，可以進(jìn)行上下位置合與垂直井的鉆機(jī)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(guó)國(guó)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(zhǔn)的扭矩也更精確，對(duì)鉆具的損傷也比較小。由于其控制系統(tǒng)的完成對(duì)管柱上卸扣工作時(shí)更高效，也對(duì)作業(yè)人員的安全性更高。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE921

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