綜合考慮密封端面間的粗糙接觸、熱力變形和黏溫特性,構(gòu)建了密封環(huán)與輔助密封件、潤滑液膜與密封介質(zhì)的關(guān)聯(lián)體系,建立了牙輪鉆頭單金屬密封熱-流-固耦合數(shù)學模型,并研究了關(guān)鍵鉆井參數(shù)如環(huán)境壓力、鉆頭轉(zhuǎn)速對單金屬密封端面膜厚分布形態(tài)、溫升變化及密封性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:隨鉆井深度和環(huán)境壓力的增大,單金屬密封端面間隙逐漸由收斂型演化為發(fā)散型,膜厚及溫升極值點由外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)遷移,其臨界轉(zhuǎn)折點為環(huán)境壓力p₀=11 MPa附近;高壓工況下,密封端面內(nèi)徑側(cè)接觸壓力遞增,不利于潤滑油膜的形成;密封系統(tǒng)的泄漏率和摩擦力隨鉆頭轉(zhuǎn)速增大均有所增大,但在低壓工況下可通過合理增大鉆頭轉(zhuǎn)速來提高鉆井效率。

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【文章目錄】：
0 引言
1 計算模型
    1.1 幾何模型
    1.2 數(shù)學模型
        1.2.1 流體力學分析
        1.2.2 接觸力學分析
        1.2.3 固體力學分析
        1.2.4 變形分析
        1.2.5 熱分析
        1.2.6 力平衡
        1.2.7 數(shù)值計算方法
2 結(jié)果分析和討論
    2.1 模型驗證和對比
        2.1.1 模型驗證
        2.1.2 模型對比
    2.2 環(huán)境壓力對密封性能的影響
    2.3 鉆頭轉(zhuǎn)速對密封性能的影響
3 結(jié)論



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