润滑与密封

作者：董康康，周元华，江先明，滕鑫淼，张硕

单位：长江大学机械工程学院,,长江大学机械工程学院,,长江大学机械工程学院,,中国石油集团工程技术研究院有限公司,,中国石油集团工程技术研究院有限公司,

关键词：井下落物勘探仪;动密封性能;组合密封;Z形密封圈;正交优化

基金：国家科技重大专项(2016ZX05022006-004；2017ZX05009-003）；NSFC-石油化工联合基金项目（U1762214；U1262108）；西南石油大学油气储层地质与开发国家重点实验室开放基金项目(PLN2022-17)

井下落物勘探仪是一种用于探测和定位在井筒或钻井过程中掉落物体的专用设备。其中旋转扫描机构是仪器的关键部件，而其密封性能是评判仪器整体性能的重要参数。针对旋转扫描机构的密封要求设计一种组合密封圈，该组合密封圈由支撑隔套、O形密封圈、Z形密封圈组成。对组合密封圈中的Z形密封圈进行有限元分析，对其结构参数（包括支撑面长度、圆角半径、密封唇个数、接触面长度）采用单因素离散优化，分析各因素对最大等效应力和接触应力的影响规律，以及各因素的最优取值范围；结合正交试验理论，考虑各因素间的相互作用，开展4因素3水平正交优化。正交优化结果表明，相比原始结构，优化后Z形密封圈的最大等效应力降低了12.8%，最大接触应力降低了17.2%，在满足密封要求的前提下，降低了接触面间的摩擦磨损，延长了Z形密封圈使用寿命。高压测试结果表明，旋转扫描机构安装2组优化后的组合密封圈后，能够满足100 MPa的高压工作需求。

来源：2025年第10期

《润滑与密封》期刊编辑部

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