海上砾石充填新式滑套作业性能分析

刘传刚，鞠少栋，包陈义,马认琦，洪秀玫（中海油能源发展工程技术公司钻采工程研究所，天津 300452）

海上油气田开发中，大斜度井、水平井等复杂井的作业对完井工艺和工具提出了更高的要求［1］。充填滑套是砾石充填完井防砂作业中必不可少的工具，滑套的有效开启和关闭是保证防砂作业顺利完成的关键。现有充填滑套现场应用过程中存在滑套误打开和滑套无法关闭等问题，且滑套结构不够简单，容易发生砂卡，增加了复杂井防砂作业的操作难度，稍有不慎就会造成防砂作业失败［2～4］。针对充填滑套现场出现的问题，自主设计新式充填滑套，通过改变滑套结构保证现场防砂作业的安全。

为准确掌握新式充填滑套及其滑动爪机构的作业性能，保证滑套打开和关闭的准确可靠，基于理论分析和有限元数值模拟方法，研究滑套滑动爪机构的力学性能，确定滑动爪的最大轴向拉力和最大应力，并通过功能试验与理论、数值模拟结果进行对比，以验证理论研究的准确性，相关方法和结论可为充填滑套结构设计提供参考。

1 新式滑套基本结构及工作原理

针对常规充填滑套作业过程中误打开、密封易失效的问题，设计新式充填滑套结构如图1所示，新式滑套总成主要由锁环、滑动爪、滑套和滑套密封筒等组成。当滑套内下入开关工具时，开关工具的施动台肩与滑动爪的驱动台肩接触，开关工具下行带动滑动爪向下移动，滑动爪移动到位后，下部滑动爪嵌入滑套凹槽中，此时滑动爪上的4个密封圈均位于充填孔的下面，保证充填孔的完全打开和之后的砾石充填作业。……