闸板防喷器关键密封件设计与研究.pdf

中国石油大学(华东)
硕士学位论文
闸板防喷器关键密封件设计与研究
姓名:许宏奇
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:肖文生;张宝生
20060901
闸板防喷器关键密封件设计与研究摘要许宏奇倒こ指导教师:肖文生副教授试验;对侧门密封的失效原因进行了分析,计算了侧门变形,设计和试验了新型密封结构:对闸板胶芯橡胶材料的耐硫化氢陛能进行了全面测试和评价。通闸板防喷器是井控系统中最重要的设备,闸板胶芯和侧门密封等是闸板防喷器的关键密封件。目前国内闸板防喷器关键密封件存在的突出问题是:变径闸板密封范围小;侧门密封不可靠;橡胶材料不耐硫化氢,不能完全满足现场井控工艺要求。本课题针对上述问题开展了设计与研究。,对其”~北渚墩迩懊芊饨辛私峁股杓疲τ甅邢拊H砑韵鸾罕湫魏陀α辛朔窍咝苑治觯辛瞬沸褪过上述研究,研制成功”~北渚墩迩懊芊猓剿髁朔窍咝杂邢拊7析用于复杂弹性体模拟计算的新方法;提出了侧门变形的简化计算模型和计算方法,设计了两种新型密封结构,试验效果良好;测试表明氢化丁***橡胶可用作耐高浓度硫化氢闸板胶芯,常用的丁***橡胶闸板胶芯可在低浓度硫化氢环境短时问工作。关键词:闸板防喷器,胶芯,有限元分析,密封,硫化氢
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签名:埠迭删年夕月≯毹年’其以≥¨独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国石油大学或其他教育结构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件及电子版,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑学生签名:导师签名:輘日
第虑把防喷器的发展及现状喷器。年,由原大港油田矿机所负责研制国产液压防喷器,先后研制防喷器组是井控系统中的核心设备,用于控制井口压力,防止井涌、井喷事故的发生,实现安全生产,也是实施***衡或欠平衡压力钻井工艺必须的工艺装备,用以提高钻井速度及质量,最大限度发现和保护油气藏。它一旦失效,将导致井喷恶性事故发生,造成机毁人亡和资源环境破坏。闸板防喷器是防喷器组中最重要的设备,配备不同规格的闸板,可以密封相应的钻具,具有操作迅速、承压能力强、可靠性高的特点,最终的井口控制主要依靠它来完成。闸板胶芯、侧门密封等关键密封件是闸板防喷器的核心元件,其质量直接决定了闸板防喷器的技术性能的好坏,关系到整个井控系统工作的成败。近年来,在防喷器产品系列逐渐完善的情况下,国内外防喷器研究机构和制造厂商开始将研究重点转到提高防喷器关键密封件的性能方面,投入了大量人力物力进行研究与开发,取得一定进展,但仍然不能完全满足高温、高压、高含硫化氢和极地低温等恶劣工况的井控工艺要求。.诜琅缙鞯姆⒄辜跋肿我国防喷器的设计工作始于年,当时主要是仿苏制的ⅡⅡ头成功了..中秃诺囊貉狗琅缙鳎且进行了工业性现场试验,取得了初步的成功。年原石油工业部发布了我国液压防喷器首部标准.。
三版墓冶曜糋疶唇ò洳际凳工作取得了长足进步,技术水平有了很大提高,对我国钻井工艺水平的提年又颁布第二版。目前,参照采用第近年来,在有关科研院所和制造厂商的共同努力下,我国防喷器研制高起到了积极的推动作用,主要表现在以下几个方面【:废盗兄鸩酵晟罂诰斗琅缙髯榈难兄瞥晒μ畈沽斯诿挥写罂诰斗喷器组的空白,满足了陆上深井浅层油气及浅海地区的钻探要求。防喷器组在设计上采用单面密封组合胶心整体闸板、带钢挡环侧门密封圈等新结构。防喷器组闸板防喷器壳体采用整体锻造,工作压力,强度试验压力畈沽斯诔哐狗琅缙鞯目瞻祝满足超深超高压钻井工艺要求。此外还研制出被动密封的旋转控制头和主动密封的旋转防喷器,适应欠平衡作业需要。峁购图际醪欢细慕阅艽蟠笤銮剪切闸板的用途是在钻井过程中遇到紧急情况缒诜琅缙魇时强行剪断钻杆后密封井口。目前国内已研制出多种规格剪切闸板,有整体式和分体式两种结构形式。由合金工具钢和多相合金制造的刀体还具有抗δ堋2捎盟玍形剪切刃和先进热处理工艺,剪切性能优于国外产品。承重闸板用来悬挂钻柱并实现密封,通过改进闸板半圆孔设计减少闸板向外张开的水平分力及在闸板与钻杆接头接触的位置堆焊硬质合金,提高了承重能力。变径闸板可实现一付闸板密封不同尺寸钻杆,进而优化防喷器的组合中国石油大学6工程硕士学位论文第虑把癆