本文關(guān)鍵詞：FZ35-105閘板防噴器膠芯密封機理研究

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【摘要】：隨著我國油氣田開發(fā)不斷向深井超深井方向發(fā)展,油井產(chǎn)層分布越來越復(fù)雜,這樣使得石油開采條件日漸復(fù)雜。與常規(guī)油氣田開發(fā)相比,溫度和壓力對油井的鉆探、開采以及生產(chǎn)等工藝的要求越來越高,這也使得與其配套的防噴器的設(shè)計和制造要求也越來越高,閘板防噴器作為井控作業(yè)過程中相當重要的必不可少的設(shè)備,無論是閘板防噴器的密封性能還是壽命以及可靠性,這也給國內(nèi)科研工作者對今后閘板防噴器的研發(fā)提出了新的方向,結(jié)構(gòu)方面設(shè)計更加合理,密封材料性能越來越好,通徑大小規(guī)格完善;在性能方面更加優(yōu)良,各種復(fù)雜工況,用途更加廣泛,工作壽命得到進一步提高。膠芯是閘板防噴器主要的密封元件,其密封性能的好壞直接決定著閘板防噴器是否能正常工作。為了提高閘板防噴器的密封性能,使其在防止發(fā)生井噴失控上起到良好的作用,針對閘板防噴器膠芯密封性能的研究就顯得十分重要。本文著重研究閘板防噴器膠芯的密封性能。閘板防噴器是井控作業(yè)過程帶壓起下的井口防噴設(shè)備,它主要依靠彈性密封元件的密封作用來實現(xiàn)帶壓起下井口的控制。在井控作業(yè)中會出現(xiàn)以下問題比如密封性能不太理想,組裝試壓復(fù)雜,現(xiàn)場施工成功率不高等,為使閘板防噴器膠芯的性能可以保證可靠的封井功能的正常實現(xiàn),需要對閘板防噴器進行深入研究,本文以FZ35-105閘板防噴器半封閘板的膠芯為研究對象建立起與實際結(jié)構(gòu)一致的物理模型和符合有限元計算的有限元模型,以此為手段對膠芯進行結(jié)構(gòu)仿真計算,尋找套管整體通過膠芯時的變形和接觸壓力變化規(guī)律。本文FZ35-105閘板防噴器半封閘板的膠芯為例,依據(jù)閘板防噴器半封閘板的結(jié)構(gòu)和工作原理,利用柔性密封理論,分析了閘板防噴器半封閘板的膠芯的密封機理和膠芯工作時的受力情況,由膠芯的受力情況分析了影響閘板防噴器半封閘板的膠芯密封性能的因素。對膠芯所用橡膠材料的試驗數(shù)據(jù)進行擬合,選擇確定本構(gòu)方程,評估和預(yù)測材料在不同工況下的力學(xué)行為,從而探求對橡膠材料合理的評價方法。并根據(jù)不同橡膠的本構(gòu)模型對橡膠材料的分析結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行對比,根據(jù)閘板防噴器的實際工作情況選擇了合適的本構(gòu)模型,為接下來的有限元分析提供了基礎(chǔ)。運用有限元分析的方法,對影響膠芯密封性能的各項因素進行了仿真分析。得到了膠芯的摩擦因數(shù)、加載方式和橡膠硬度等對膠芯密封性能的影響。通過以上分析,得出了膠芯的接觸壓力隨著摩擦因數(shù)的變化而變化,并呈現(xiàn)一定的規(guī)律,在不同的摩擦因數(shù)下最大接觸壓力差距很大,且摩擦因素不論是過大還是過小都不利于膠芯密封,因而摩擦因數(shù)對膠芯在密封套管時的密封性能起著重要的作用。文中通過對rubber85和rubber90兩種橡膠材料進行對比分析,得出rubber90比rubber85在密封性能上穩(wěn)定些。得出了各因素對膠芯密封性能影響的規(guī)律,從而為提高閘板防噴器的密封性能提供了理論依據(jù)。通過對比斷裂力學(xué)研究方法、損傷力學(xué)研究方法和疲勞壽命研究方法,確定利用S-N曲線來研究膠芯材料的疲勞壽命。得出最大應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)的對數(shù)近似呈線性關(guān)系,由此可估計一定循環(huán)次數(shù)下膠芯對應(yīng)的理論使用壽命。根據(jù)計算的結(jié)果得出了閘板防噴器膠芯的最小疲勞壽命循環(huán)次數(shù)及壽命最薄弱的地方是膠芯的棱邊位置和膠芯的平面接觸的棱邊位置,膠芯在這些地方最容易發(fā)生疲勞破壞。
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE931.1

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1 陳惠琴;唐波;何為;;閘板防噴器密封失效原因及對策分析[J];天然氣工業(yè);2006年11期

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5 陳紹偉;萬夫;劉炯;徐潘;曾鐘;;閘板防噴器技術(shù)進展研究[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年04期

6 肖力彤;宋振華;鄭泳;李壯;倪文文;劉勇;;閘板防噴器側(cè)門密封失效研究[J];鉆采工藝;2009年05期

7 呂海龍;韓書祥;范曉賢;笈業(yè);;手動快換閘板防噴器研制與應(yīng)用[J];石油礦場機械;2012年03期

8 趙磊;馮進;金亞東;;關(guān)于閘板防噴器側(cè)門密封方式的探討[J];科技信息;2013年06期

9 唐洋;劉清友;杜利;李軍剛;;閘板防噴器殼體應(yīng)力分布試驗測試與分析[J];石油機械;2013年07期

10 林軍;液壓閘板防噴器膠心抱緊力分析計算[J];石油機械;1993年06期

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1 林軍;黃茂林;;閘板防噴器膠芯的變形研究[A];第十一屆全國機構(gòu)學(xué)年會暨首屆青年機構(gòu)學(xué)研討會論文集[C];1998年

2 張寶生;陳家慶;;可變徑閘板防噴器結(jié)構(gòu)研究[A];第二屆中國CAE工程分析技術(shù)年會論文集[C];2006年

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1 本報通訊員 王振江 馬校生;華北榮盛何以風(fēng)光無限[N];中國石油報;2003年

2 王振江 通訊員 馬校生;我國首臺大變徑閘板防噴器問世[N];中國石油報;2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 黃磊;閘板防噴裝置的CAE建模及關(guān)鍵部件分析[D];東北石油大學(xué);2015年

2 黃顯萍;剪切閘板防噴器工作機理分析及結(jié)構(gòu)改進[D];西南石油大學(xué);2014年

3 胡霞;FZ35-105閘板防噴器膠芯密封機理研究[D];長江大學(xué);2016年

4 王道寶;閘板防噴器可靠性研究[D];中國石油大學(xué);2010年

5 許宏奇;閘板防噴器關(guān)鍵密封件設(shè)計與研究[D];中國石油大學(xué);2007年

6 艾白布·阿不力米提;深水閘板防噴器及其電磁控制閥的研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

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本文編號：1150585