基于Simulation设计洞察图解进行转盘支座的优化

    带压作业是在保持井筒内一定压力，不压井、不放压的情况下进行起下管柱，实施增产措施的一种先进的井下作业技术，能够减轻对产层的污染，最大限度地保护原始地层，改善作业环境，同时给油田中后期的稳产带来较大的保障，其独特的优势已经得到业界的普遍认可。转盘支座是带压作业装置中连接举升油缸和液压转盘的部件，承受来自转盘、游动卡瓦和管柱的重力或上顶力，是带压作业装置的关键承力件，所以它的强度尤其重要，直接影响了整体设备的安全性。

    1 优化原理及方法

    在 Simulation 仿真分析的基础上，设计洞察图解可以在载荷和约束之间标绘一连续路径，图解半透明部分没有实体部分那样有效承受所应用的载荷，这些半透明区域为追求降低重量设计而可完全移除，而实体区域为了增加强度则可以适当加强。

    2 转盘支座安装示意图

    转盘支座与举升油缸和液压转盘连接示意图如下：

    图2-1 转盘支座安装示意图

    转盘支座底板四个锥孔与四个举升油缸的活塞杆连接，转盘放在顶板上，用螺栓连接。转盘上部装有游动卡瓦，而卡瓦夹紧管柱，承受管柱重量，最终作用在转盘支座上。

    3 仿真分析及优化

    3.1 对初始方案进行仿真分析

    此处假设管柱及转盘卡瓦等总重100T，将转盘支座初始方案输入 Simulation，建立有限元模型，施加载荷100T，运行仿真分析，得出以下结果：

    图3-1 初始方案应力图解

    转盘支座初始方案的重量为791.845kg，可以看出最大应力为200.2Mpa，安全系数为610/200.2=3.05>3，符合标准要求。

    3.2 根据设计洞察图解进行改进

    定义设计洞察图解，压缩体积设定为20%，可以看出载荷主要作用在底板锥孔处和筋板上，应对这些区域进行加强；而顶板和底板部分区域为半透明，这些区域相对于蓝色区域承受的载荷较小，将其移除后，对整体强度的影响不会很大。

    图3-2 初始方案设计洞察图解

    将八个长筋板厚度增加5mm，底板半透明区域根据情况移除一部分，因顶板和底板锥孔处涉及转盘和油缸的安装，不便更改，暂时不做优化。

    3.3 对改进方案进行仿真分析

    对改进方案进行仿真分析，得出以下结果：