牙轮钻头用单金属密封热-流-固耦合模型与性能分析

发布时间：2023-06-19 19:58

　　综合考虑密封端面间的粗糙接触、热力变形和黏温特性,构建了密封环与辅助密封件、润滑液膜与密封介质的关联体系,建立了牙轮钻头单金属密封热-流-固耦合数学模型,并研究了关键钻井参数如环境压力、钻头转速对单金属密封端面膜厚分布形态、温升变化及密封性能的影响规律。研究结果表明:随钻井深度和环境压力的增大,单金属密封端面间隙逐渐由收敛型演化为发散型,膜厚及温升极值点由外径侧向内径侧迁移,其临界转折点为环境压力p₀=11 MPa附近;高压工况下,密封端面内径侧接触压力递增,不利于润滑油膜的形成;密封系统的泄漏率和摩擦力随钻头转速增大均有所增大,但在低压工况下可通过合理增大钻头转速来提高钻井效率。

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【文章目录】：
0 引言
1 计算模型
    1.1 几何模型
    1.2 数学模型
        1.2.1 流体力学分析
        1.2.2 接触力学分析
        1.2.3 固体力学分析
        1.2.4 变形分析
        1.2.5 热分析
        1.2.6 力平衡
        1.2.7 数值计算方法
2 结果分析和讨论
    2.1 模型验证和对比
        2.1.1 模型验证
        2.1.2 模型对比
    2.2 环境压力对密封性能的影响
    2.3 钻头转速对密封性能的影响
3 结论



本文编号：3835027