本文關(guān)鍵詞：沖擊螺桿鉆具動(dòng)密封密封性能及磨損仿真研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：在石油鉆井中,由于井下動(dòng)密封件工作環(huán)境極其惡劣,密封圈泄漏、提前失效時(shí)有發(fā)生,所以有必要對(duì)動(dòng)密封圈的動(dòng)密封特性進(jìn)行精確分析,為密封圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。本文首先分析了多工況、變?cè)O(shè)計(jì)因素對(duì)O圈、滑環(huán)式組合密封的密封特性影響規(guī)律,總結(jié)出了相關(guān)結(jié)論;其次,由于在鉆井液中存在如巖屑等雜質(zhì),而在密封面開(kāi)槽可以對(duì)密封系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),所以分析了開(kāi)槽對(duì)組合密封動(dòng)密封性能的影響規(guī)律;最后,在沖擊式螺桿鉆具的使用中,由于密封圈承受軸的高速旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng),磨損異常劇烈,所以還對(duì)磨損的動(dòng)密封圈進(jìn)行了力學(xué)分析�；谝陨详U述,本文主要圍繞以下幾個(gè)方面的進(jìn)行了研究:(1)整體密封設(shè)計(jì)及有限元建模:首先對(duì)沖擊螺桿鉆具進(jìn)行整體密封設(shè)計(jì),并對(duì)O圈及滑環(huán)式組合密封圈進(jìn)行密封機(jī)理分析。其次對(duì)有限元法及橡膠本構(gòu)模型的相關(guān)理論做出簡(jiǎn)要介紹,并為O圈及滑環(huán)式組合密封圈進(jìn)行了有限元建模,并驗(yàn)證了有限元模型的可靠性。最后提出了適用于計(jì)算滑環(huán)真實(shí)最大接觸壓力的有效接觸壓力計(jì)算方法。(2)O圈動(dòng)密封密封特性研究:模擬實(shí)際工況,分別對(duì)影響O圈動(dòng)密封性能的軸往復(fù)速度、轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力、壓縮量、摩擦因數(shù)等進(jìn)行了研究,分析了主密封面上的接觸壓力及Mises應(yīng)力情況。結(jié)果表明當(dāng)O圈有較大變形時(shí),摩擦因數(shù)的改變對(duì)最大接觸壓力及應(yīng)力影響很大,變往復(fù)速度、變轉(zhuǎn)速對(duì)最大接觸壓力及應(yīng)力的影響相對(duì)較小,加擋圈對(duì)最大接觸壓力值影響不大,但可改善O圈在運(yùn)動(dòng)中由變形引起的應(yīng)力過(guò)高問(wèn)題。(3)滑環(huán)式組合密封圈動(dòng)密封密封特性研究:分別對(duì)影響組合密封圈動(dòng)密封性能的軸往復(fù)速度、轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力、壓縮量、滑環(huán)厚度以及滑環(huán)過(guò)盈量、滑環(huán)曲率進(jìn)行了研究,并利用有效接觸壓力計(jì)算方法分析了滑環(huán)主密封面上的有效接觸壓力及Mises應(yīng)力情況。結(jié)果表明過(guò)大的轉(zhuǎn)速及往復(fù)速度會(huì)影響密封性能的穩(wěn)定性,并使滑環(huán)的應(yīng)力升高;選擇較小的過(guò)盈量對(duì)有效接觸壓力影響不大,但可以有效減小其應(yīng)力值。(4)滑環(huán)開(kāi)槽對(duì)其動(dòng)密封性能的影響規(guī)律分析:對(duì)滑環(huán)主密封面進(jìn)行了開(kāi)槽設(shè)計(jì),研究了滑環(huán)開(kāi)槽對(duì)組合密封圈密封性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明單槽的有效接觸壓力能夠滿足實(shí)際中的密封需求,V槽滑環(huán)的有效接觸壓力基本大于圓槽滑環(huán)。(5)磨損動(dòng)密封圈密封特性的影響規(guī)律評(píng)價(jià):模擬實(shí)際工況,分析磨損動(dòng)密封圈密封性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明磨損O圈在工作中出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象,降低了密封可靠性;總體上磨損的組合密封圈相比磨損O圈的密封可靠性更高,磨損對(duì)O圈的密封可靠性影響更為嚴(yán)重。本文通過(guò)以上理論分析、數(shù)值模擬,為沖擊螺桿鉆具動(dòng)密封設(shè)計(jì)優(yōu)化及高速高壓動(dòng)密封的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了參考與指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE921

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