第１２卷第１０期２０１２年４月 科学技术与工程 Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．１０ Ａｐｒ．２０１２ １６７１—１８１５ｆ２０１２）１０—２４３９－０３ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ⑥２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ． 仪表技术 水井高压测试免攀爬防喷装置的研制 李东雷 （大庆油田有限责任公司第五采油厂，大庆１６３５１４） 摘要水井测调过程中地面安全方便至关重要，为此，研制了水井高压测试免攀爬防喷装置，解决了测试工人需反复上下 防喷管，存在安全隐患且劳动强度大的问题。该装置由绞升机构、锁定机构、组合底座及支撑机构组成，采用分体式结构设 计，整个操作过程均可在地面完成，消除了操作者反复上下防喷管带来的安全隐患，降低了工人的劳动强度。 关键词 防喷装置 免攀爬 分体式 中图法分类号ＴＨ１２２； 文献标志码Ａ 目前油田分层注水井测试大多使用整体式高 压测试防喷装置，该装置的防喷管管口距离地面一 般在３．５ｍ左右，操作人员需爬上防喷装置作业，存 在着很大的不安全因素，而且劳动强度大。水井高 压测试免攀爬防喷装置采用分体式结构，整个操作 过程均可在地面完成，操作者不需要高空攀爬作 业，消除了工作人员攀爬时不慎跌落的不安全因 素，提高了安全操作系数。该装置使用行星轮系作 为传动机构，通过应用棘轮棘爪机构使其在旋转过 程进行步进锁定，方便投捞。 图１免攀爬防喷装置原理图 １一防喷管，２一绞升机构，３一锁定结构， ４一支撑机构，５一组合底座 １结构组成及设计原理 免攀爬防喷装置原理如图１所示。 １．１结构组成 锁定，支撑机构及组合底座采用分体式。使用时把 水井高压测试免攀爬防喷装置安装在水井测试阀 上，把绞升机构２、锁定机构同２、支撑机构４、组合 底座连接５，绞升机构和锁定机构同１．防喷管１连 水井高压测试免攀爬防喷装置安装在水井测 试阀上，主要由防喷管、绞升机构、锁定结构、支撑 机构及组合底座组成。 １．２设计原理 接于弹簧的下端，松开油柱，摇动绞升机构的旋转 轴，将防喷管旋转至水平，并将测调仪器或投捞仪 器从防喷管上端放入，固定好天滑轮。将防喷管旋 转至原位，旋紧油柱，此时可进行测试投捞工作。 水井高压测试免攀爬防喷装置靠绞升机构（行 星轮系）较大的传动比（１０：１）获得的较大扭矩来传 递动力，靠锁定结构（棘轮棘爪机构）进行单向步进 ２设计计算 ２０１１年１１月２８日收到，１２月１６日修改 作者简介：李东雷（１９８３一），男，山东菏泽人，第五采油厂工程技术 大队助理工程师。研究方向：机械设计，Ｅ－ｍｍｌ：ｄｏｎｇｌｅｉ０６＠１６３．ｅｏｍ。 水井高压测试免攀爬防喷装置主要组成部分 包括：绞升机构（即行星轮系结构）、锁定机构（即棘 轮棘爪结构）和组合底座及支撑机构置。绞升机构 科学技术与工程 １２卷 靠行星轮系较大的传动比获得的较大扭矩来传递 动力、锁定机构通过棘轮棘爪机构来进行单向步进 锁定、组合底座及支撑机构采用分体式来减轻重 量，下面就这三个部件进行结构设计和强度计算。 ２．１绞升机构 行星轮系装配图如图２所示。 图２行星轮系装配图 １一转轴，２一内齿轮，３一行星齿轮，４一连接座 ５一垫片，６一太阳轮，７一端盖 行星轮系模数ｍ＝１．５，压力角为２０。，齿顶高 系数为１，查机械设计手册选用传动比 ＝１０，行星 轮数ｋ：３的一组齿数； 太阳轮齿数ｚ ＝１３，分度圆直径 ｄ。 ＝１３×ｍ＝１９．５（ｍｍ）； 行星轮齿数ｇ２＝５３，分度圆直径 ｄ ．＝５３ Ｘ ｍ＝７９．５（ｍｍ）； 内齿轮齿数 ＝１１９，分度圆直径 ｄ ＝１１９ ｘ ｍ＝１７８．５（ｍｍ）。 传动比ｉ＝１＋ ／ｚ１＝１０。 行星轮系能转动必须满足以下几个条件： （１）满足同心条件： ＝ ＋２ 即１１９＝１３＋２ ×５３，条件成立； （２）满足均布安装条件：（ｚ ＋ ）／ｋ＝整数，即 （１１９＋１３）／３＝４４为整数，条件成立； （３）满足邻接条件；（ｚ ＋ｚ ）ｓｉｎ（１８０。／ｋ）＞ｚ２＋ ２ｈａ即５７．１６＞５３＋２＝５５，条件成立。 满足这三个条件，说明该行星轮系就能传动。 免攀爬防喷装置，受力分析可简化为图３。 免攀爬防喷装置初始值，防喷管为外径７３ ｍｍ、 内径６２ ｍｍ、长２ ｍ的，其质量为１８．２ ｋｇ，其旋 转支点在离下端５００ ｍｍ处，投捞器长１．５ ｍ，质量 图３受图简图 为１３ ，此装置对支点的转矩Ｔ的值为： ＝÷× （ ＋嚣） ５。一吉× ×１０×ｏ．５ ＝ １９９．８７５—１１．３７５＝１８８．５ Ｎ・ｎｌ。行星轮系受到的 最大转矩为１８８．５ Ｎ・ｍ，而此行星轮系传动比为 １／１０，行星轮摇杆长为４００ ｍｍ，所以人的的作用力 Ｆ＝１８８．５×１／１０÷０．４＝４７．１２５ Ｎ。 ２．２锁定机构 锁定机构如图４所示。 厂 ＃ 中．． ｆ Ｌ ／ ｌ 图４锁定机构 １一棘轮，２一棘爪，３一弹簧，４一拉杆 棘轮圆周上均匀分布ｌ６齿，周节６．５ ｍｍ，齿高 ３ ｍｍ，基圆直径６０ ｍｍ，厚度３０ ｍｍ，棘轮齿和棘爪 均做调质处理。锁定装置作用：可对防喷装置进行 单向步进锁定，提高了操作的安全性；同时也可使 防喷管在０。一９０。范围内某一角度倾斜，方便投捞 仪器。 棘轮齿初始值：周节ｔ＝０．００６ ５ １ＴＩ，棘轮轴所受 扭矩Ｍ （Ｎ・ｍ），齿数Ｚ＝１６，齿宽系数 ＝１．５， 许用应力［ ］＝１．２×１０。Ｎ・Ｉｎ一；由公式ｍ＝ ＋ ０厂— 一 寺 ・７５√南可得， ＝４ ７。。Ｎ。ｍ＞ １８８．５ Ｎ・Ｉｎ。由此可见，该棘轮满足强度要求。 ２．３组合底座及支撑机构 组合底座及支撑机构如图５所示。 组合底座及支撑装置采用分体式，用插接方式 进行连接，每部分重量均低于３０ ，减轻了工人的 劳动强度，提高了操作的方便性。 １０期 李东雷：水井高压测试免攀爬防喷装置的研制 ２４４１ 的劳动强度，达到了预期的目的。 ４结论 水井高压测试免攀爬防喷装置是一种在高压 注水井智能测调技术中应用的防喷装置，应用该装 置能使安装防喷管和投捞仪器均在地面完成，避免 图５组合底座及支撑机构 了操作着高空作业时不慎跌落的不安全因素，提高 ｌ一横板，２一轮系连接座，３一连接环，４一连接环、 了操作安全系数， 降低了操作者的劳动强度，同时 ５一支撑环，６一上立板，７一下立板，８一连接板 提高了工作效率。 参考文献 ３现场应用 １机械设计手册．北京：机械工业出版社，１９８９：６—２５ 已加工７６套水井高压测试免攀爬放喷装置，并 ２邱宣环．机械设计（第四版）．北京：高等教育出版社，２００２；５—＿７ 已全部投入使用，应用效果良好，消除了安全隐患， ３孙桓，陈作模．机械原理．北京：高等教育出版社，２００４：３—５ 提高了安全操作系数和劳动效率，同时降低了工人 ４吴宗泽．机械结构设计．北京：机械工业出版社，１９８８ Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｎｏ－ｃｌｉｍｂｉｎｇ Ｂｌｏｗｕｐ Ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ－ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｗｅｌｌ Ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｔｅｓｔ ＬＩ Ｄｏｎｇ—ｌｅｉ （Ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ，Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｉｆｅｌｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｑｉｎｇ １６３５１４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｉｓ ｕｔｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ—ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｗｅｌｌ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｎｏ—ｃｌｉｍｂｉｎｇ ｂｌｏｗｕｐ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｆｏｒ ｗｅｌｌ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｒｅｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｗｏｒｋｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｃｌｉｍｂ ｕｐ ａｎｄ ｄｏｗｎ ｔｏ ｔｈｅ ｂｌｏｗｕｐ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｔｕｂｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃａｕｓｅ ｈｉｄｄｅｎ ｄａｎｇｅｒｓ ａｎｄ ｇｒｅａｔ ｌａｂｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ａ ｄｉｖｉｄｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ ｗｉｎｃｈｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａ ｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｓｅ ａｎｄ ａ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｄａｎｇｅｒｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｗｏｒｋｅｒｓ ｃｌｉｍｂｉｎｇ ｕｐ ａｎｄ ｄｏｗｎ ｔｏ ｔｈｅ ｂｌｏｗｕｐ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｔｕｂｅ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｗｏｒｋｅｒｓ’ｌａｂｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｂｌｏｗｕｐ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｎｏ－ｃｌｉｍｂｉｎｇ ｄｉｖｉｄｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
