润滑与密封

作者：蒋发光，肖华，徐睿晗，郭旭阳

单位：西南石油大学机电工程学院;石油天然气装备教育部重点实验室,,西南石油大学机电工程学院;石油天然气装备教育部重点实验室,,中国石油西南油气田分公司川东北气矿,,西南石油大学机电工程学院;石油天然气装备教育部重点实验室,

关键词：闸板防喷器;管子胶芯;密封性能;结构优化;弹性体大变形理论

基金：中国石油天然气集团公司重大科技专项（2021ZG08）

为探究140 MPa超高压下闸板防喷器管子胶芯的密封性能，依据超弹性体大变形理论和数值模拟方法，在研究闸板防喷器管子胶芯与闸板、钻杆的接触关系基础上，建立胶芯密封性能的分析模型，分析在液压缸驱动力、140 MPa高压钻井介质作用下管子胶芯的密封性能，研究胶芯核心参数偏心距、垫铁半径及胶芯厚度对密封性能的影响规律，得出胶芯结构的优化参数，并对不同的胶芯唇面结构进行密封性能评价。结果表明：胶芯密封薄弱区域位于胶芯圆弧面与端平面交界处；在140 MPa高压介质作用下胶芯出现应力集中和“密封过度”现象，将导致胶芯的使用寿命急剧降低；胶芯的有效接触应力随着偏心距、垫铁半径、胶芯厚度的增大而减小，最大等效应力随偏心距的增大而增大，随胶芯厚度的增大而减小，随垫铁半径的增大先下降后升高；综合矩形、圆弧形、倒角型三种胶芯唇面结构的接触应力与等效应力，倒角型唇面胶芯最优。采用最优的胶芯唇面结构和核心参数值对管子胶芯进行结构优化后，胶芯高应力区域减少，最大应力降低了16.7%、有效密封面积提升了34.9%。

来源：2024年第12期

《润滑与密封》期刊编辑部

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