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摘要
井下安全阀作为油气井完整性的重要屏障，其工作性能和力学行为对安全生产至关重要。以西部油田深井常用井下安全阀为例，建立安全阀三维有限元分析模型，根据模型各几何体的结构特点在前处理阶段对模型网格作细部处理，应用有限元分析软件的弹簧仿真功能对模型中的弹簧作等效替换，考虑坐封、压裂、开井、关井4种典型工况，分析安全阀体和关键部件的工作程序和力学性能。结果表明，压裂工况下安全阀应力值最高，为最不利工况，其最大应力与大部分部件应力差值超过250 MPa，虽整体应力强度安全系数在1.41以上，但关键零部件应力分布不均。其中，中心管大部分部位应力差值超过200 MPa，导致应力分布的折线图呈现出“山峰”式变化，其端部附近几毫米位置处应力差值超过70 MPa，导致应力分布呈现出从一点迅速上升的变化趋势；下部接头大部分部位应力差值超过300 MPa，边角附近的应力差值超过150 MPa；传力筒整体应力较为均匀，但端面局部应力有突变情况，突变值超过200 MPa。研究结果对安全阀及类似井下工具改进设计及使用具有借鉴意义。
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