引 言
   
    帶壓作業(yè)是指在井口有壓力的情況下，通過帶壓作業(yè)設(shè)備控制井口壓力，實(shí)現(xiàn)井口密封，進(jìn)行起下管柱作業(yè)或?qū)嵤┰霎a(chǎn)措施的一種先進(jìn)修井作業(yè)工藝。生產(chǎn)井帶壓作業(yè)能有效解決作業(yè)過程中壓井液對(duì)油層產(chǎn)生的污染問題，既保護(hù)了油層，又提高了油氣井產(chǎn)量；注水井帶壓作業(yè)可以解決卸壓造成的能量損失或放噴污染環(huán)境問題，既節(jié)能又環(huán)保。
    閘板防噴器是帶壓作業(yè)設(shè)備的核心裝置，通過防噴器膠心的開啟和關(guān)閉來控制井口密封，從而完成帶壓作業(yè)過程。因此，閘板防噴器各組成部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封件的密封能力、壽命成為帶壓作業(yè)設(shè)備的關(guān)鍵因素。筆者利用有限元法，建立閘板防噴器關(guān)鍵部件的力學(xué)分析模型，并進(jìn)行分析計(jì)算，為關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有益參考。

    帶壓作業(yè)閘板防噴器工作原理

    帶壓作業(yè)主要設(shè)備由上、下閘板防噴器，上、下接箍探測器，壓力平衡短節(jié)，上、下壓力平衡控制閥及壓力管匯組成，如圖1所示。上、下閘板防噴器是帶壓作業(yè)系統(tǒng)的核心裝置，主要結(jié)構(gòu)包括殼體、驅(qū)動(dòng)油缸、閘板密封總成以及鉸鏈總成等；閘板密封總成主要由夾持器、蓋板、前部膠心、頂部膠心、螺釘?shù)冉M成。閘板防噴器的關(guān)鍵部件是防噴器殼體和前部密封膠心。

    防噴器殼體用較厚的合金鋼制成，可承受較高的壓力。前部密封膠心通常為合成橡膠材料，具有較高的強(qiáng)度和韌性。閘板密封工作時(shí)，液壓系統(tǒng)推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)閘板靠向被密封管柱。當(dāng)膠心與管柱接觸時(shí)，膠心被推擠產(chǎn)生輕微的彈性變形，緊密地?cái)D壓在被密封的管柱上實(shí)現(xiàn)密封。上下閘板防噴器交替開合，可使被密封管柱接箍順利通過，從而實(shí)現(xiàn)管柱的帶壓起下作業(yè)。

    有限元模型建立

    1．有限元法
    有限元法是一種有效的數(shù)值計(jì)算方法，已在石油裝備設(shè)計(jì)方面獲得廣泛應(yīng)用。基本思想是將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成有限個(gè)單元，并在每一個(gè)單元中設(shè)定有限個(gè)節(jié)點(diǎn)，在每一個(gè)單元中假設(shè)特定的插值函數(shù)，建立用以求解節(jié)點(diǎn)未知量的有限元法方程組，同時(shí)追加邊界條件進(jìn)行求解，最終確定單元乃至整個(gè)集合體的變量值。
    采用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力和分析，能在設(shè)計(jì)或加工制造前預(yù)知結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)部位。預(yù)測結(jié)構(gòu)的大概破壞情況，從而采取解決措施。