【摘要】：井下安全閥中的柱塞密封部件、圓柱壓縮彈簧、閥板扭簧和閥板關(guān)鍵零部件工作性能的優(yōu)劣將直接影響井下安全閥的工作可靠性,本文采用有限元仿真與理論分析相結(jié)合的方法開(kāi)展上述關(guān)鍵零部件的研究工作。運(yùn)用ANSYS軟件開(kāi)展O型圈、泛塞和C型環(huán)三種密封結(jié)構(gòu)的密封性能仿真,分析得到在預(yù)壓縮和10MPa壓差作用下,O型圈、泛塞和C型環(huán)三種密封結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的接觸應(yīng)力分別為15.3MPa,23.14MPa和59.94MPa,有效密封面寬度最大的密封結(jié)構(gòu)是泛塞密封圈,其次為O型圈;綜合考慮仿真數(shù)據(jù)、加工工藝及工況要求等因素將泛塞密封圈作為10MPa壓差下密封性能相對(duì)優(yōu)越的密封形式�；贏NSYS有限元分析軟件與彈簧設(shè)計(jì)理論開(kāi)展圓柱壓縮彈簧與閥板扭簧的應(yīng)力松弛與蠕變效應(yīng)研究,得到圓柱壓縮彈簧在最大位移載荷260mm下的最大米塞斯應(yīng)力為865MPa,滿(mǎn)足強(qiáng)度要求,經(jīng)過(guò)8760小時(shí)應(yīng)力松弛作用,剪切應(yīng)力衰減幅值由最小位移載荷下的13.38MPa增加到最大位移載荷下的140MPa,載荷損失率由0.79%增加到24.38%,殘余恢復(fù)力為1002N,仍滿(mǎn)足工作要求;而閥板扭簧在最大扭轉(zhuǎn)角90°下的最大彎曲應(yīng)力為664MPa,經(jīng)過(guò)8760小時(shí)蠕變作用后的殘余扭矩為216N.mm,均滿(mǎn)足工作要求,扭矩載荷損失率由最小角度下的5.74%增加到最大角度下的68.34%,表明扭轉(zhuǎn)角度是影響扭矩載荷損失率的主要因素之一。上述規(guī)律對(duì)圓柱壓縮彈簧、閥板扭簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、安裝及材料選取都具有一定的指導(dǎo)意義�；跍�(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)模擬法開(kāi)展閥板流場(chǎng)、平衡孔平衡能力、沖擊瞬間應(yīng)力場(chǎng)的仿真分析,分析得到閥板兩側(cè)壓力差隨閥板關(guān)閉角度的增大而增大,關(guān)閉角度為85°時(shí)閥板兩側(cè)壓差為6MPa,設(shè)計(jì)的平衡孔平衡壓差能力達(dá)66.17%;閥板關(guān)閉瞬間產(chǎn)生704MPa的最大沖擊等效應(yīng)力,滿(mǎn)足材料強(qiáng)度要求,但閥板銷(xiāo)軸孔與閥板之間的過(guò)渡圓弧處出現(xiàn)應(yīng)力集中易損壞,設(shè)計(jì)中應(yīng)加以關(guān)注。
【圖文】：

圖1-1墨西哥灣油氣資源Fig1-1 Oil and gas resources in the Gulf of Mexico研究目的與意義全閥（SSCSV）的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)安全保護(hù)，井作業(yè)。從歷史統(tǒng)計(jì)來(lái)看，，井下安全閥失效的比率相當(dāng)高，這是條件相當(dāng)苛刻。美國(guó)海洋石油能源管理局統(tǒng)計(jì)了一些部件的失海洋已經(jīng)使用的 SSSV），統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，閥類(lèi)有很高的失效率（際測(cè)試的球式安全閥更容易引起安全閥的失效，其中沖蝕、腐蝕閥的損壞更為嚴(yán)重。

結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面提供一定理論依據(jù)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 井下安全閥工作原理按照不同的分類(lèi)原則井下安全閥可分為不同類(lèi)型，地面控制油管回收式井下安多井下安全閥中最具代表性的類(lèi)型之一。本小節(jié)利用地面控制油管回收式井下]闡述井下安全閥的基本工作原理。如圖 1-3 所示，當(dāng)油氣井需要開(kāi)啟進(jìn)行生產(chǎn)液壓泵站通過(guò)液壓控制系統(tǒng)向井下安全閥提供液壓油，液壓油產(chǎn)生的液壓力將與中心管向下移動(dòng)，同時(shí)柱塞壓縮圓柱壓縮彈簧，中心管逐漸推開(kāi)閥板，為保全閥常開(kāi)狀態(tài)，地面液壓控制系統(tǒng)需保持在設(shè)置的恒定壓力下；當(dāng)出現(xiàn)緊急情斷生產(chǎn)通道時(shí)，通過(guò)地面控制系統(tǒng)泄掉控制管線內(nèi)的液壓油壓力，中心管和柱壓縮彈簧回復(fù)力的作用下回到原位，閥板在扭簧的作用下關(guān)閉封住油管的生井下安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)[3,4]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE931.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2529815