（定稿）轮式电动扶正器的设计（全套下载）

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........为了求得该支撑臂长度为时其的可变径范围则可对支撑臂去不同的夹角进行计算，当两支撑臂夹角取度时，其支撑直径可达到，而承压管直径为，则此设计的扶正器可以用于套管内径为，即可以满足寸寸寸套管的使用。扶正器的支撑臂结构如图所示，两端分别与滑块和底座通过螺栓相铰接。中间部分进行加宽，保证支撑臂的强度要求，在力的作用下不会发生弯曲或折断，可以保证支撑力的大小。该扶正器的支撑臂是板状结构，可采用电火花线切割机床与数控铣床结合加工，辅以刨床进行加工。图支撑臂结构其加工的过程如下下料的方形板材刨床上下各刨利用电火花切割技术，切出其基本外形，利用钳工，钻ϕ与ϕ的通孔滑块滑块结构如图所示，其作为扶正器支撑臂的支座，与支撑臂铰接，在上提及下行过程中起带动支撑臂运动的作用。图滑块滑块套在滑轴上，可以沿着滑轴上下自由滑动，通过其在滑轴上的运动带动支撑臂的张开与收缩。滑块加工工艺下料ϕ，棒材车端面，车外圆至ϕ车另端面钻通孔ϕ调转零件，钻孔ϕ，钻深钳工划线，按线找正数控铣孔，铣端面槽，去毛刺划线，钻通孔ϕ.扶正器的安装为保证扶正器有良好的性能，扶正器装配过程中要保证定的装配精度，要注意装配顺序，以下为扶正器装配过程中的装配顺序及注意事项首先电机与电机底座通过进行连接，电机与丝杆通过联轴器进行连接，螺母与推杆利用螺纹进行连接，推杆下端通过销钉。将这些结构安装在承压管中，利用的螺钉与电机底座进行连接。承压筒与中接头利用过盈配合，滑轴与中接头利用螺纹连接，弹簧套在滑轴上，其下端连接滑块，同时滑块的下端通过销钉与推杆连接。滑轴的末端安装扶正器的底座。在底座与滑块之间利用通过的螺栓铰接支撑臂。支撑臂的末端安装支撑轮。.使用完毕后，停泵，扶正条在自身弹力的作用下收缩，恢复初始状态，提出井口。该扶正器在液压作用下工作，其稳定性好，可靠性高，无冲击但其可变径范围比较小，在入井以及提起的过程中容易产生卡住等现象，而且其也存在套独立的液压系统，增加了整个系统的复杂性。图变径扶正器内筒可膨胀管锥管液缸内套扶正器方案的确定通过以上对各种新型扶正器的分析以及市场调研如下表，可以得出以下结论优点缺点刚性扶正器有很高的支撑力和较低的启动力或位移力,能使套管顺利下入同时又保持较高的居中度对井眼的要求较高,不能有缩径井段刚性扶正器还会增加管柱的刚度,造成下套管困难造价高制造工艺复杂弹性扶正器根据弹簧原理设计它有较高的回复力即扶正力,扶正力的大小取决于载荷的大小。制造工艺简单,价格低,性能能满足常规井的要求产生较大的下入力,影响套管的正常下入，摩擦力大，影响寿命滚轮扶正器滚轮扶正器在套管上可以自由转动和上下滑动，也可以用固定螺钉或固定环将其固定在套管的个部位强度低寿命短表各扶正器的优缺点通过对新型扶正器从稳定性变径范围分析转盘式扶正器可靠性高且没有冲击，再考虑其支撑臂直径的可调性，结合弹性扶正器的优点可以以此为基础建立以电机弹簧为驱动的扶正器，并且为减少摩擦利用滚轮将滑动摩擦变为滚动摩擦，以增加扶正器的寿命。本文对轮式电动扶正器的设计做详细的介绍。小结本节主要是根据设计的需要，利用现有的新型扶正器为原型，通过对这些扶正器原理的分析。比较其稳定性可靠性变径范围等因素。最终确定利用电机作为驱动的扶正器设计方案。.扶正器结构设计轮式电动扶正器的结构及工作原理轮式电动扶正器主要有电机梯形丝杆螺母组合推杆滑块支撑臂等机构组成。如图所示。该扶正装置端通过推杆连接有滚珠丝杠传动机构，该滚珠丝杠机构另端与电机连接，滚珠丝杠传动机构和电机外套承压筒推杆和机械扶正装置同轴布置且贯穿整个机械扶正装置，推杆上加个销钉，利用销钉控制滑块的移动。该扶正装置还包括与承压管固定连接的中接头，该中接头另端连接直径小于中接头的滑轴，滑轴的末端连接支撑臂底座，滑轴上安装可沿其滑动的滑块，滑块与中接头之间设置弹簧，滑块与底座之间安装支撑臂，支撑新型的扶正器不断出现，但其主要原理还是利用扶正器支撑臂支撑套管的内径，保证仪器在套管中的居中度，同时减少仪器与套管的接触，增加仪器使用的寿命。例如伸缩式扶正器，其在支撑臂收缩的状态下下入井中，在指定位置利用驱动打开支撑臂，这样在其下入过程中减少了与套管的摩擦，同时还可以在最终保证其的居中度，可以有效的防止卡钻事故的发生。.扶正器设计方案的确定扶正器般工作于在深水套管中，考虑到深水中的各种物理因素如压力高温度低能见度低等复杂的条件特点。则所设计的扶正器为实现其工作的可靠性，应尽量使其结构简单，运行方便，可以满足长期工作的目的。根据这些要求参考伸缩式扶正器以及变径扶正器提出利用电动机进行驱动，并利用滑轮来与套管接触可有效的减小摩擦，避免刚体之间的直接碰撞，减少了冲击，有效提高了支撑臂的寿命。伸缩式扶正器伸缩式扶正器通过控制支撑臂的张开与收起，来减小其在下井过程中的阻力。该扶正器可以通过调节支撑臂的长度来调节它的变径范围。在支撑臂长度确定的情况下其可变径范围也是比较大的。转盘式扶正器图转盘式扶正器内管外筒推筒滑块导轨组合支撑臂转盘驱动式扶正器结构如图所示，主要有内管外筒销轴推杆滑动轴承滑块导轨组合支撑臂等组成。该扶着器的基本工作原理是其外筒表面开有直线形槽，不转动，与上部井口悬挂器外壳联接。而内筒则与上部悬挂器旋转轴连接，可转动。内筒与外筒之间加有推筒，推筒表面开有圆形孔，三者通过销轴连接。内管的下部安装滑块，同时滑块上连接对支撑臂起支撑作用。在其工作过程中外部旋转轴转动带动内筒旋转，内筒的旋转推动销轴，销轴沿着外筒的直线槽向下运动，推动推筒向下移动，推筒的运动推动滑块运动，滑块带动支撑臂运动，实现其的张开，达到扶正的作用。为防止内管带动导轨滑块组合旋转，二者之间安装滑动轴承。螺旋刚性扶正器的扶正条与轴线存在定的夹角，般在左右，它具有更大的优越性在套管壁不规则的情况下可以有效的减轻遇阻时冲力的大小水泥浆穿过螺旋的时候会产生旋流作用，从而提高水泥浆的顶替效率。滚柱式刚性扶正器般有条棱，棱上装有轴承，它的井眼轴线和滚柱轴线垂直。滚柱的滚动使得套管在下入时候的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而可以大大减低套管与井壁之间的产生的摩擦阻力，对套管顺利下入油井中有很大的帮助。刚性扶正器有其自身的优缺点刚性扶正器具有很高的支撑力同时它的启动力却较低，能保证套管顺利下入的同时可以保持较高的居中度。但是刚性扶正器对井眼等环境因素的要求比较高，不能存在变径井段刚性正器还会增加管柱的刚度，使下套管时困难并且其造价高，制造工艺复杂，因而它的使用量受到很多限制。弹性扶正器弹性扶正器由两端的环箍和不同形状和数量的弓形弹簧片组成，弓形弹簧片可发生定形状的弹性变形。它有较高的回复力即扶正力，扶正力的大小取决于其上所加载荷的大小，载荷越大，所产生的扶正力就越大。此种类型扶正器制造工艺简单，价格低，性能满足常规井的要求。弓形弹性套管扶正器，全部是冲压编制成的结构。该类型的扶正器具有结构简单安全可靠强度高弹性好使用方便等特点。可以广泛适用于直井或大斜度井下套管的施工作业中。具有启动力较小，容易起动，复位力大等特点。使用这类型的扶正器是提高固井质量的种方法。然而这种扶扶正器在下井时会产生比较大的下入力，影响套管的正常下井。因此在使用过程中需要视套管的具体情况而定。新型扶正器伸缩式扶正器该扶正器的选层弹簧根据所测地层段套管直径选择，辅助弹簧起到增加扶正的作用，轴承与井壁接触，减小了阻力，同时避免了支撑臂磨损扶正器内侧安装两个挡环，扶正器下井时，中轴的下挡环挡住绪论.课题背景及研究现状课题背景及研究意义近几年来随着海洋石油工业的迅猛发展，在海洋领域新建的石油生产设施越来越多。目前海洋油气田的开发基本上都要经过勘探开发工程建设生产和废弃处置这几个过程，在油气田的开发生产过程中需要测量大量的参数使用各种仪器，为了测量的准确性，需要使仪器处于油管的中心位置，防止其在工作过程中出现误差等问题。在石油的开采过程中为了封隔易塌易漏等复杂的地层，保证钻井的顺利进行。同时为了封隔油气水层，建立油气流出的通道，防止产层之间的互窜以及方便安装井口，因此在开采过程中需要下套管，并进行相应的固井工作，以便进行石油的后续开采工作，而固井工程又具有定的特殊性，其为次性过程，如果质量不好，般情况下是无法补救的。同时因为它的隐蔽性，主要过程集中在井下，施工时不容易直接观察，质量控制的好坏将直接影响后续工程的实施。因此在固井作用中下套管的过程需要保证套管在油气井眼中的居中度，这是油气井固井质量好坏的决定因素之,同时扶正器的安放位置也是套管是否居中的基础。另外油气田的使用期限到期后废弃处置是其必经的最终环节。按照相关的法律法规，海上平台的工作寿命到期后，如果没有其它的用途，必须对其进行废弃拆除。而在进行海上平台的拆除过程中，必然也设计到对各种仪器的使用，而使用过程中也涉及到其居中度的问题。另外在进行拆除切割过程中由于受到水下工况的限制，传统的技术在运用过程中变得越来越困难。因此种新型的工具的研发是目前的个重要课题。目前所使用的扶正器多为机械式扶正器，其扶正支架始终与管壁接触，而接触压力小了将起不到扶正的作用，但若是接触力过大的话将直接导致下井困难，在井中上提，下拉时摩擦力较大，上提下拉困难。同时由于摩擦力大，其磨损也较严重，直接影响扶正器的使用寿命。本课题研究主要是针对目前石油开采中扶正器井下作业发生卡钻等事故，设计出利用电机驱动扶正器的支撑臂的支撑与收缩动作。

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