钻井封隔器用矩形截面弹簧的设计与校核

钻井封隔器用矩形截面弹簧的设计与校核 De s i g n a n d c h ec k o f t h e s p r i n g w i t h r e c t a n g u l a r s e c t i o n u s e d i n d r i l l i n g p a ck e r 于 洋，张 怡 YU Y a n g ．ZHANG Yi ( 西安科技大学 机械工程学院，西安 7 1 0 0 5 4 ) 摘 要：根据钻井封隔器的功能和尺寸要求 ，设计了矩形截面弹簧。根据矩形截面弹簧的结构特点 ， 采用等效并联组合弹簧的方法对矩形截面弹簧进行了理论计算 。并推导出轴向刚度的计算方 法。运用S o l l d Wo r l < s 进行三维实体建模，并用A B A Q U S 进行有限元分析 ， 获得了矩形截面弹 簧的轴向刚度，通过与理论计算结果比 较， 证明了理论计算方法的合理性。通过有限元分析 进行强度校核，结果表明矩形截面弹簧满足设计要求，为此类弹簧的设计提供了参考。 关键词：钻井封隔器；矩形截面弹簧；有限元分析；A B A Q U S ；理论计算 中圈分类 号 ：T E 9 3 4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 9 - 0 1 3 4 ( 2 0 1 5 ) 0 7 ( 下) - o i 0 7 - 0 3 D o i ：1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 5 ． 0 7 ( 下 ) ． 3 3 0 引言 _ J 弹簧 是一种利用材料 的弹性并制 成容易变 形的合 理结构，达到机械功和变形能相互转换的基础零部件 。 其主要功能有：减震缓冲 一 测量、储存能量等 。根据弹 簧的形状，有圆柱螺旋弹簧、非圆柱螺旋弹簧、碟形弹 簧 、片弹簧、钢板弹簧 、平面涡卷弹簧，其 中圆柱弹簧 按照承受的载荷性质分为压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹 簧 ，按照截面形状又分为圆形截面、矩形截面和扇形截 面 等 ” 。 弹簧的应用涉及多个领域，在石油机械中，钻井封 隔器是一种根据石油钻井作业需要， 用于封 隔地层 、封 隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间的环状空间， 以实现各种 目的的井下封隔与桥堵，是一种广泛应用于 钻井、固井、测试、完井等作业的重要工具 。在设计的 新 型 钻井 封 隔器 中， 弹簧 作 为机械 动 力 的来 源 ，发 挥着 重要的作用。考虑到钻井封......