基于实验的旋转控制头胶芯密封面寿命优化

发布时间：2021-05-11 18:09

　　欠平衡钻井起下钻过程中,旋转控制头胶芯受到交替循环载荷易发生疲劳失效。首先对旋转控制头的密封原理进行分析,得出了动态密封过程中胶芯的受力情况。然后对胶芯材料进行拉伸试验,确立了变形过程中Yeoh本构模型。再应用Abaqus软件建立了胶芯动态密封有限元模型,进行了起下钻过程中胶芯密封过程的模拟以及影响胶芯密封面疲劳寿命的因素进行了优化分析。对胶芯内径进行了优化,对不同外径钻杆应搭配的胶芯内径尺寸进行优化,得到了常用钻杆最优的钻杆胶芯组合。还对不同井口压力作用下钻杆下放和上提速度进行了优化,井压越大越容易造成胶芯疲劳失效,得出了不同压力条件下钻杆的安全下放和上提速度。最后按照中国标准在中国国家石油工业井控设备质量监督检验中心进行了室内密封试验以及现场应用试验证实了有限元优化的可靠性,对提高胶芯使用寿命和油田作业安全具有重要现实意义。 

【文章来源】：机械强度. 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
引言
1 旋转控制头密封胶芯的密封原理
2 胶芯材料的本构模型
    2.1 胶芯密封的力学原理
    2.2 单轴拉伸和压缩实验
3 胶芯结构优化数值模拟
    3.1 胶芯密封动态有限元模型的建立
    3.2 胶芯起下钻动态过程
4 影响胶芯密封面疲劳寿命因素优化
    4.1 胶芯与钻杆过盈量优化
    4.2 不同井压作用下放速度优化
    5.1 胶芯疲劳寿命室内测试
    5.2 现场应用
6 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气欠平衡钻井旋转控制头胶芯密封特性分析[J]. 魏晓东,刘清友,王国荣,马燚松,梁东亮,朱好阳.  石油钻采工艺. 2012(04)
[2]几种疲劳寿命预测方法的探讨及评价[J]. 张国庆,王成焘,徐滨士.  机械强度. 2011(03)
[3]旋转防喷器高压旋转动密封技术的探讨[J]. 王复东.  石油矿场机械. 2002(01)
[4]自封式封井器胶芯大变形分析[J]. 署恒木,罗文丽.  石油大学学报(自然科学版). 1997(03)



本文编号：3181869