对插入锚定密封的弹性爪结构在插入封隔器过程中的插入力进行了理论分析,并将该受力结构简化为一端固定非端部受集中载荷的悬臂梁模型,通过对该模型的力平衡方程求解,建立了弹性爪插入力求解的理论计算公式。对理论公式参数化分析,优选了弹性爪的插入角、插入挠度参数,结合对弹性爪长度、爪厚度、爪切槽宽度等参数,使用Workbench参数化设计方法,得到不同弹性爪结构的弹性爪插入力、最大等效应力;结合弹性爪金属材料的最小屈服强度参数,选择弹性爪长度为142 mm、爪厚度为4.5 mm、爪切槽宽度为20 mm的弹性爪结构为最优设计方案。对优化后的弹性爪结构的插入力进行了实物测试验证,测试结果与FEA分析结果接近,表明优选的弹性爪结构是满足设计要求的。

为保证顺利将筛管下至煤层气水平井设计位置,根据井身结构特点,研制了新型液压丢手工具。通过井口投球,利用钻井泥浆泵打压实现丢手工具与筛管脱扣。对丢手工具的销钉和弹性爪进行了受力计算分析,优化了弹性爪机构。室内及现场试验表明,投入φ30 mm钢球、开泵打压至15 MPa即可实现丢手,各项功能均满足煤层气水平井下筛管的施工要求。