欠平衡鉆井起下鉆過程中,旋轉(zhuǎn)控制頭膠芯受到交替循環(huán)載荷易發(fā)生疲勞失效。首先對(duì)旋轉(zhuǎn)控制頭的密封原理進(jìn)行分析,得出了動(dòng)態(tài)密封過程中膠芯的受力情況。然后對(duì)膠芯材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn),確立了變形過程中Yeoh本構(gòu)模型。再應(yīng)用Abaqus軟件建立了膠芯動(dòng)態(tài)密封有限元模型,進(jìn)行了起下鉆過程中膠芯密封過程的模擬以及影響膠芯密封面疲勞壽命的因素進(jìn)行了優(yōu)化分析。對(duì)膠芯內(nèi)徑進(jìn)行了優(yōu)化,對(duì)不同外徑鉆桿應(yīng)搭配的膠芯內(nèi)徑尺寸進(jìn)行優(yōu)化,得到了常用鉆桿最優(yōu)的鉆桿膠芯組合。還對(duì)不同井口壓力作用下鉆桿下放和上提速度進(jìn)行了優(yōu)化,井壓越大越容易造成膠芯疲勞失效,得出了不同壓力條件下鉆桿的安全下放和上提速度。最后按照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)國(guó)家石油工業(yè)井控設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了室內(nèi)密封試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)證實(shí)了有限元優(yōu)化的可靠性,對(duì)提高膠芯使用壽命和油田作業(yè)安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。 

【文章來源】：機(jī)械強(qiáng)度. 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【文章目錄】：
引言
1 旋轉(zhuǎn)控制頭密封膠芯的密封原理
2 膠芯材料的本構(gòu)模型
    2.1 膠芯密封的力學(xué)原理
    2.2 單軸拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)
3 膠芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值模擬
    3.1 膠芯密封動(dòng)態(tài)有限元模型的建立
    3.2 膠芯起下鉆動(dòng)態(tài)過程
4 影響膠芯密封面疲勞壽命因素優(yōu)化
    4.1 膠芯與鉆桿過盈量?jī)?yōu)化
    4.2 不同井壓作用下放速度優(yōu)化
    5.1 膠芯疲勞壽命室內(nèi)測(cè)試
    5.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
6 結(jié)論


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤層氣欠平衡鉆井旋轉(zhuǎn)控制頭膠芯密封特性分析[J]. 魏曉東,劉清友,王國(guó)榮,馬燚松,梁東亮,朱好陽.  石油鉆采工藝. 2012(04)
[2]幾種疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的探討及評(píng)價(jià)[J]. 張國(guó)慶,王成燾,徐濱士.  機(jī)械強(qiáng)度. 2011(03)
[3]旋轉(zhuǎn)防噴器高壓旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封技術(shù)的探討[J]. 王復(fù)東.  石油礦場(chǎng)機(jī)械. 2002(01)
[4]自封式封井器膠芯大變形分析[J]. 署恒木,羅文麗.  石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1997(03)



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