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《西南石油大学》 2016年
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井下防喷器旁通启闭短节密封研究

马慧珍  
【摘要】:自上个世纪以来,在钻井数量不断增加,勘探领域逐渐扩大的过程中,钻井的安全问题越来越受到重视,井喷失控事故时有发生,成为威胁钻井安全的首要因素。井下防喷器应运而生,其作用是在发生井涌或井喷时,阻止环空中的液体向井口流动,从而阻止井喷。旁通是井下防喷器的一部分,在正常钻井过程中是关闭的,防止钻柱内的钻井液流向环空,所以旁通密封的好坏直接影响到正常钻进时钻井液能否正常的循环。现有的旁通结构复杂,且多为一次性使用,打开后无法关闭,需从井下取出后重新更换部件才可再次利用,且开启不易操作。因此针对以上问题,本文提出了可以重复利用且方便控制的井下防喷器旁通启闭短节结构。该结构可以通过控制阀芯的开启,多次打开、关闭旁通,具有操作简单、使用可靠等特点。本文对井下防喷器旁通启闭短节密封的密封原理、密封过程、以及密封条件进行深入分析研究,从密封的材料、结构、尺寸、形位误差等多方面着手,对影响井下防喷器旁通启闭短节密封的因素进行讨论,找出影响其密封的主要因素,并通过改变这些因素对井下防喷器旁通启闭短节密封进行优化分析,进而提高密封性能,为井下防喷器旁通启闭短节密封结构的设计以及工作过程中旁通启闭短节的选择提供了理论依据。本文运用有限元分析的方法,对影响旁通启闭短节密封性能的各项因素进行了仿真分析。得到了配合锥角、摩擦系数、材料、阀芯与阀座结构、同轴度误差等因素对旁通启闭短节密封性能的影响,并对阀芯开启与关闭时的流场进行了分析。依据同轴度误差对密封性能影响较大这一结果,提出减小同轴度误差和改变密封结构的优化思想,并给出了三种优化方案,进行有限元分析并与普通结构的密封性能进行对比后,最终选用在阀芯上粘合一层橡胶的复合结构阀芯的方案。该结构可以提高无同轴度误差和存在倾斜、偏移同轴度误差时的密封性能。从而为提高井下防喷器的密封性能和减小同轴度误差对密封性能的影响提供了理论依据。通过对井下防喷器旁通启闭短节密封性能的分析,采用以下方式可以有效增加密封性能:1、选择合适的配合锥角、密封面粗糙度、密封面长度、材料;2、对阀芯与阀座结构进行合理优化;3、使用复合式阀芯等。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE931

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1 马慧珍;井下防喷器旁通启闭短节密封研究[D];西南石油大学;2016年
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