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闸板防喷器胶芯密封及损坏机理分析 被引量:18
1
作者 王锡洲 付玉坤 +1 位作者 朱海燕 韩传军 《石油矿场机械》 2010年第2期16-18,共3页
以闸板防喷器胶芯为研究对象,通过试验确定了胶芯的本构关系,建立了闸板防喷器胶芯与钻杆的三维简化模型,对胶芯与钻杆进行了接触分析。研究了4种不同冲击载荷作用下胶芯与钻杆之间的接触应力分布规律,结果表明,在胶芯与钻杆的接触面上... 以闸板防喷器胶芯为研究对象,通过试验确定了胶芯的本构关系,建立了闸板防喷器胶芯与钻杆的三维简化模型,对胶芯与钻杆进行了接触分析。研究了4种不同冲击载荷作用下胶芯与钻杆之间的接触应力分布规律,结果表明,在胶芯与钻杆的接触面上出现了一个长条形的应力集中区,对密封起主要作用;冲击压力的不断增加,使得胶芯与钻杆之间的接触面积不断减小是导致胶芯密封失效的原因,并将该分析结果与油田现场胶芯密封钻杆的实际情况进行了比较,发现胶芯损坏的部位均处于胶芯接触应力集中处。 展开更多
关键词 闸板防喷器 三维 非线性 接触应力
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闸板防喷器管子闸板胶芯的失效机理分析 被引量:10
2
作者 崔岚 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期103-110,共8页
本文对方油钻井液压闸板防喷器管子闸板胶芯的损伤失效模式和失效机理及闸板胶芯的受力性质进行了分析研究,得出闸板防喷器封井管子闸板胶芯的失效,属强机械力重复作用下的橡胶低周疲劳损伤失效的结论。分析研究结果与70MPa闸板... 本文对方油钻井液压闸板防喷器管子闸板胶芯的损伤失效模式和失效机理及闸板胶芯的受力性质进行了分析研究,得出闸板防喷器封井管子闸板胶芯的失效,属强机械力重复作用下的橡胶低周疲劳损伤失效的结论。分析研究结果与70MPa闸板防喷器管子闸板胶芯封钻杆寿命试验的胶芯实际损伤失效形式和部位相吻合,同天津大学的管子闸板胶芯光弹性试验结果分析基本一致。 展开更多
关键词 防喷器 疲劳 钻井
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闸板防喷器胶芯密封参数算法及结构优化 被引量:9
3
作者 林军 伍开松 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期123-128,共6页
根据闸板防喷器工作性能要求,通过建立闸板总成力学模型,应用橡胶非线性大变形理论,研究了胶芯密封比压与偏心距等密封参数的确定方法。并依据胶芯可靠、合理封井的条件,确定了保证防喷器正常工作时偏心距的取值范围。
关键词 油井 闸板防喷器 结构参数 优化设计
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旋转控制头胶芯失效形式分析 被引量:7
4
作者 张卫萍 李宗清 杨德京 《石油矿场机械》 北大核心 2003年第3期38-39,共2页
在欠平衡钻井过程中,胶芯是旋转控制头核心密封元件,通过对Williams7100型旋转控制头胶芯失效形式进行分析,并提出了相应的对策,旨在推动胶芯的国产化进程。
关键词 旋转控制头 失效 对策
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煤层气欠平衡钻井旋转控制头胶芯密封特性分析 被引量:9
5
作者 魏晓东 刘清友 +3 位作者 王国荣 马燚松 梁东亮 朱好阳 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期111-113,共3页
旋转控制头胶芯的密封性能是影响煤层气欠平衡钻井施工效果的重要因素。根据煤层气钻井工况,对井口偏心工况、起钻和钻进工况下,旋转控制头胶芯和钻具间的接触压力进行了有限元模拟研究,并分析了胶芯不同结构参数对胶芯密封性能的影响,... 旋转控制头胶芯的密封性能是影响煤层气欠平衡钻井施工效果的重要因素。根据煤层气钻井工况,对井口偏心工况、起钻和钻进工况下,旋转控制头胶芯和钻具间的接触压力进行了有限元模拟研究,并分析了胶芯不同结构参数对胶芯密封性能的影响,为煤层气钻井低压密封胶芯的优化设计和研制提供了依据。结果表明:胶芯与钻具间的接触压力随偏心距的增大而增大,且靠近偏心侧的接触压力较大;钻进工况下,钻具本体和接头部分的接触压力都明显小于起钻工况;接触压力随外锥角的减小而增大,随内锥角的减小而减小,但变化量较小;摩擦力随主密封段长度的增加呈线性增加,钻杆接头部分明显大于本体。现场应用实践验证了分析结果的正确性。 展开更多
关键词 煤层气 旋转控制头 接触压力 现场应用
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气控环形防喷器密封胶芯大变形分析 被引量:9
6
作者 姚尧 毛正义 +4 位作者 綦耀光 潘隆 张晧 张健 杨勇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期39-44,50,共7页
针对气控环形防喷器胶芯在密封过程中的大变形以及与油管存在密封压力难以计算的问题,建立胶芯物理模型,结合厚壁筒理论与橡胶本构方程,同时考虑胶芯的材料非线性和几何非线性,探讨防喷器密封过程中胶芯变形与接触压力的变化。根据胶芯... 针对气控环形防喷器胶芯在密封过程中的大变形以及与油管存在密封压力难以计算的问题,建立胶芯物理模型,结合厚壁筒理论与橡胶本构方程,同时考虑胶芯的材料非线性和几何非线性,探讨防喷器密封过程中胶芯变形与接触压力的变化。根据胶芯变形过程中无变形阶段、自由变形阶段和接触变形阶段的不同受力状况,利用迭代的方法对每个离散微段施加控制压力,得到不同控制压力下胶芯变形量与接触压力,并与仿真结果进行比较。结果表明:在自由变形阶段,随控制压力增加,胶芯变形量逐渐增大且由中间向两侧逐渐减小;在接触变形阶段,胶芯内径保持不变,且与油管间接触压力不断增加。采用胶芯变形理论方法计算的接触压力变化规律与仿真结果基本相同,验证了胶芯变形理论计算方法的正确性。 展开更多
关键词 防喷器 变形 接触压力 受力分析
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几种增硬剂在子午线轮胎三角胶芯胶料中的应用研究 被引量:7
7
作者 朱红 周伊云 《橡胶工业》 CAS 北大核心 1992年第1期13-18,共6页
关键词 轮胎 增硬剂 子午线轮胎
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对Williams高压旋转防喷器用胶芯的分析研究 被引量:6
8
作者 张宝生 陈家庆 《石油矿场机械》 北大核心 2004年第B08期21-24,共4页
通过采用有限元软件Marc进行分析 ,揭示了Williams 710 0型高压旋转防喷器用胶芯的工作特性 ,探讨了胶芯的结构、材料、制造等相关技术 ,提出相应的解决方案 ,为进行胶芯的研制提供参考。
关键词 旋转防喷器 有限元
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球形防喷器胶芯失效分析 被引量:7
9
作者 徐大萍 伍开松 吴霁薇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期71-74,共4页
球形防喷器胶芯是井控设备中的易损件,弄清胶芯的失效形式和原因对于提高其使用寿命和可靠性具有重要意义。根据球形防喷器的工作原理,分析胶芯在几种典型工况下的受力与变形规律;结合现场使用情况,总结出胶芯的主要失效形式有:胶芯上... 球形防喷器胶芯是井控设备中的易损件,弄清胶芯的失效形式和原因对于提高其使用寿命和可靠性具有重要意义。根据球形防喷器的工作原理,分析胶芯在几种典型工况下的受力与变形规律;结合现场使用情况,总结出胶芯的主要失效形式有:胶芯上表面开裂和层块状脱落;胶芯内壁大块脱胶;胶芯底部与活塞接触处橡胶开裂;胶芯不能密封住井底高压流体;封井后胶芯不能及时恢复等。综合分析上述各种失效形式后,认为提高球形防喷器胶芯的密封可靠性和性能,应主要从胶芯材料和结构方面入手,即应优化胶芯和支撑筋的结构形状和尺寸,降低胶芯中的峰值应力;应改进胶芯橡胶材料配方和硫化工艺,提高橡胶的抗拉性能、扯断永久伸长率、耐油性能、抗老化性能等。 展开更多
关键词 球形防喷器 失效分析
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带压作业闸板防喷器胶芯密封性能分析 被引量:7
10
作者 马卫国 陈婷 +3 位作者 徐杏娟 吴霁薇 张海峰 曾琦 《石油矿场机械》 2017年第3期29-32,共4页
利用三维建模SolidWords软件及有限元分析软件ABAQUS,建立了带压作业闸板防喷器胶芯与管柱密封结构的三维简化模型。该密封结构属于组合式密封结构,由丁腈类橡胶(NBR)组成的橡胶基体和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)组成的耐磨块构成。研究... 利用三维建模SolidWords软件及有限元分析软件ABAQUS,建立了带压作业闸板防喷器胶芯与管柱密封结构的三维简化模型。该密封结构属于组合式密封结构,由丁腈类橡胶(NBR)组成的橡胶基体和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)组成的耐磨块构成。研究了3种不同封井压力作用下胶芯与管柱之间的应力分布规律。结果表明:在液压封井力为20 MPa时,该闸板防喷器胶芯可用于密封井底压力不超过35 MPa的带压作业环空;胶芯失效位置主要集中在橡胶基体与上下垫板接触区域及耐磨块圆弧面上靠近中线位置区域,与现场实际应用中胶芯的失效位置基本相符,验证了分析的正确性。 展开更多
关键词 闸板防喷器 密封 分析
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带压作业闸板防喷器胶芯失效机理研究 被引量:6
11
作者 马卫国 陈婷 +4 位作者 王炜 吴霁薇 刘少胡 梅雪松 卢雷 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期148-152,共5页
针对带压作业过程中闸板防喷器胶芯易失效的问题,以现场使用的带压作业闸板防喷器胶芯为研究对象,通过实验确定了橡胶基体的本构关系,利用ABAQUS软件对比研究了4种不同井筒压力对胶芯的疲劳失效与密封失效的影响。结果表明:分析结果与... 针对带压作业过程中闸板防喷器胶芯易失效的问题,以现场使用的带压作业闸板防喷器胶芯为研究对象,通过实验确定了橡胶基体的本构关系,利用ABAQUS软件对比研究了4种不同井筒压力对胶芯的疲劳失效与密封失效的影响。结果表明:分析结果与现场应用胶芯的失效位置相符,验证了分析的正确性;胶芯的疲劳失效位置集中在橡胶基体与闸板上下部的4个尖角接触区域,上部区域失效严重;井筒压力的大小影响橡胶基体密封面上的接触应力分布,但对耐磨块密封面上接触应力分布影响不显著。建议在橡胶基体与闸板上下部的4个尖角区域补强以增加胶芯寿命。 展开更多
关键词 带压作业 闸板防喷器 疲劳 失效
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FHZ28-105型环形防喷器胶芯研制 被引量:6
12
作者 顾和元 苏尚文 +1 位作者 刘增凯 赵荣军 《石油矿场机械》 2012年第12期7-10,共4页
为满足高压油气井的井控要求,研制了FHZ28-105型环形防喷器。胶芯是其关键部件,采用锥形结构,材料为丁腈橡胶,并设计了金属骨架。应用有限元软件分析了胶芯的形变、接触应力和应变,符合设计要求。室内试验表明,胶芯的密封压力可达105MP... 为满足高压油气井的井控要求,研制了FHZ28-105型环形防喷器。胶芯是其关键部件,采用锥形结构,材料为丁腈橡胶,并设计了金属骨架。应用有限元软件分析了胶芯的形变、接触应力和应变,符合设计要求。室内试验表明,胶芯的密封压力可达105MPa。为高压防喷器的国产化提供技术支持。 展开更多
关键词 防喷器 结构 有限元分析
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旋转控制头密封胶芯性能三维有限元分析与结构优化 被引量:5
13
作者 郭良林 宋顺平 +3 位作者 李刚 李俊雄 韩雪莹 夏成宇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期129-136,共8页
为提升带压起下钻过程中旋转控制头胶芯密封性能,基于虚功原理得到动态密封过程的有限元控制方程,并进行橡胶单轴压缩试验确立胶芯变形过程中的Yeoh本构模型;运用ABAQUS试验平台建立胶芯三维有限元模型,通过模拟起下钻过程中胶芯动态密... 为提升带压起下钻过程中旋转控制头胶芯密封性能,基于虚功原理得到动态密封过程的有限元控制方程,并进行橡胶单轴压缩试验确立胶芯变形过程中的Yeoh本构模型;运用ABAQUS试验平台建立胶芯三维有限元模型,通过模拟起下钻过程中胶芯动态密封过程,得出密封面上受力分布规律;研究胶芯内锥角、外锥角、内径等结构参数对密封性能的影响。结果表明:胶芯主密封面的接触压力大于其他部位,其中主密封面与内锥面拐点处接触压力最大;内锥角增大时内锥面接触压力变大,外锥角增大时密封面接触压力波动,内径增大时主密封面接触压力降低。通过正交试验对结构参数进行优化,得到的最优结构参数组合为内锥角24°、外锥角64°、胶芯内径79 mm,优化方案的接触压力峰值降低了0.51 MPa,Mises应力幅值降低了57.5%。现场应用结果表明,优化方案在满足胶芯密封要求前提下,疲劳寿命显著增长,验证有限元仿真分析的准确性。 展开更多
关键词 旋转控制头 单轴压缩试验 密封性能 正交试验 优化设计
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高压大通径旋转防喷器胶芯有限元仿真研究 被引量:5
14
作者 余长柏 费根生 +1 位作者 王海峡 章靖 《江汉石油科技》 2012年第2期54-57,共4页
胶芯是旋转防喷器的核心部件。针对其常见失效形式,通过大型有限元软件ABAQUS对高压大通径旋转防喷器的胶芯进行了接触动力学分析,分析结果表明:胶芯最大接触压力发生在胶芯变形前内锥面与主密封面交界处;胶芯与钻杆接触面积随着外... 胶芯是旋转防喷器的核心部件。针对其常见失效形式,通过大型有限元软件ABAQUS对高压大通径旋转防喷器的胶芯进行了接触动力学分析,分析结果表明:胶芯最大接触压力发生在胶芯变形前内锥面与主密封面交界处;胶芯与钻杆接触面积随着外锥面角度的增大而增大,随着内锥面角度的增大而减小等。从而为国产高压大通径旋转防喷器的研发提供了理论依据,同时也对工程应用具有较高的指导价值。 展开更多
关键词 旋转防喷器 有限元仿真 接触压力 ABAQUS
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闸板防喷器可控柔性密封性能分析 被引量:5
15
作者 任永良 贾光政 +2 位作者 边城 李攀锋 陈振仁 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期82-86,共5页
通过对闸板防喷器可控柔性密封的工作环境、密封原理的分析,提出采用丁腈橡胶作为密封基体、聚酰胺材料作为耐磨体组成的可控柔性密封胶芯结构,可大大减少密封橡胶的磨损量,延长胶芯的工作寿命。结合开关型可控柔性密封工作原理,建立胶... 通过对闸板防喷器可控柔性密封的工作环境、密封原理的分析,提出采用丁腈橡胶作为密封基体、聚酰胺材料作为耐磨体组成的可控柔性密封胶芯结构,可大大减少密封橡胶的磨损量,延长胶芯的工作寿命。结合开关型可控柔性密封工作原理,建立胶芯的数值分析模型,通过运用Cosmos和Ansys分析软件对所建模型进行有限元分析。分析结果表明胶芯整体受力和变形满足设计要求,分析结果与实际胶芯的破坏部位相吻合。 展开更多
关键词 闸板防喷器 可控柔性密封 密封性能
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旋转防喷器胶芯结构分析及优化 被引量:5
16
作者 刘为民 《石油机械》 北大核心 2021年第2期7-14,共8页
旋转防喷器是欠平衡钻井的关键设备,带压作业过程中其密封性能是保证安全生产的重要因素。现有的国产旋转防喷器存在胶芯密封不严以及易发生疲劳损伤失效等问题。鉴于此,利用ABAQUS软件建立了旋转防喷器胶芯动态密封有限元模型,对胶芯... 旋转防喷器是欠平衡钻井的关键设备,带压作业过程中其密封性能是保证安全生产的重要因素。现有的国产旋转防喷器存在胶芯密封不严以及易发生疲劳损伤失效等问题。鉴于此,利用ABAQUS软件建立了旋转防喷器胶芯动态密封有限元模型,对胶芯预紧工况下和起下钻工况下旋转防喷器的力学性能进行了分析,分别讨论了胶芯硬度和铁芯结构对旋转防喷器胶芯使用寿命的影响。分析结果表明:在带压下钻过程中,胶芯呈轴向拉伸变形状态,起钻过程中胶芯呈向上压缩变形状态,且起钻和下钻工况对胶芯密封性能影响不大,下钻工况的密封性能略大于起钻工况;胶芯材料硬度为80 HA时,胶芯的使用寿命最长;优化改变铁芯结构可使胶芯使用寿命延长。室内密封试验以及现场试验证实了有限元优化结果的可靠性。研究成果对延长胶芯使用寿命和提高油田作业安全具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 旋转防喷器 密封性能 有限元 现场试验
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φ116mm胶芯的研制及室内试验 被引量:3
17
作者 万秀琦 周鲲 张英敏 《胜利油田职工大学学报》 2009年第6期55-57,共3页
川东地区空气钻井多在一开、二开空气钻井井段采用Φ139.7mm钻杆+152.4mm六方钻杆/顶驱的上部钻具组合。针对川东地区这种常用的空气钻井上部钻具组合,研制了与之相适应的φ116mm旋转控制头胶芯。为了检验这种新胶芯的性能进行了室内试... 川东地区空气钻井多在一开、二开空气钻井井段采用Φ139.7mm钻杆+152.4mm六方钻杆/顶驱的上部钻具组合。针对川东地区这种常用的空气钻井上部钻具组合,研制了与之相适应的φ116mm旋转控制头胶芯。为了检验这种新胶芯的性能进行了室内试验。实验结果表明:该胶芯达到设计要求,能够满足空气钻井及欠平衡钻井的工艺要求。 展开更多
关键词 空气钻井 旋转控制头 室内试验
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旋转控制头密封胶芯力学行为和失效分析 被引量:4
18
作者 伍开松 吴霁薇 +2 位作者 蒋光强 王裕海 李军刚 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期83-86,90,共5页
针对欠平衡钻井中旋转控制头的密封胶芯经常失效的问题,根据旋转控制头的工作原理以及胶芯的材料特点,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,以及胶芯失效的形式和原因。结果表明:胶芯的主要失效形式为胶芯侧面拉压疲劳开裂、... 针对欠平衡钻井中旋转控制头的密封胶芯经常失效的问题,根据旋转控制头的工作原理以及胶芯的材料特点,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,以及胶芯失效的形式和原因。结果表明:胶芯的主要失效形式为胶芯侧面拉压疲劳开裂、顶部剪切疲劳开裂、底部疲劳膨胀开裂,以及胶芯内锥面与内圆柱面交界处橡胶的脱落和胶芯内表面划伤、形成沟槽等;胶芯失效主要是由铁芯与橡胶连接部位的应力集中、起下钻中胶芯所受变应力的反复作用、胶芯与钻具间的摩擦力等方面引起的。提出在结构设计、材料选取、操作使用过程中合理地控制上述因素,以改善胶芯性能,提高其使用寿命和可靠性。 展开更多
关键词 旋转控制头 失效 疲劳 开裂
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FHZ28-105环形防喷器的研制 被引量:4
19
作者 王冬雪 赵荣军 孟庆荣 《机械设计》 CSCD 北大核心 2013年第3期99-101,共3页
根据超深井油气开发的需求以及各界不断重视井控装备的安全性,提高设备配置安全系数的要求,研制了105 MPa超高压环形防喷器。该防喷器承压件采用锻件,壳体为高脚杯结构,胶芯为锥形,采用有限元进行优化设计,研制了密封可靠性较高的胶芯... 根据超深井油气开发的需求以及各界不断重视井控装备的安全性,提高设备配置安全系数的要求,研制了105 MPa超高压环形防喷器。该防喷器承压件采用锻件,壳体为高脚杯结构,胶芯为锥形,采用有限元进行优化设计,研制了密封可靠性较高的胶芯。该防喷器具有结构简单,承压能力强,密封可靠的特点。通过试验表明,其各项性能指标符合API Spec 16A规范和GB/T 20174的规定。 展开更多
关键词 环形防喷器 承压件 锻件
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一种新型井口密封装置优化设计及应用 被引量:3
20
作者 李清涛 邢洪宪 +2 位作者 刘传刚 刘景超 张云驰 《石油矿场机械》 CAS 2021年第4期46-55,共10页
通常,水平井洗井冲砂采用反循环作业工艺,使用井口密封装置封闭钻具与井壁的环空。胶芯作为井口密封装置的核心部件,一旦密封失效,将导致整体作业失败。研制一种新型井口密封装置,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,开展胶... 通常,水平井洗井冲砂采用反循环作业工艺,使用井口密封装置封闭钻具与井壁的环空。胶芯作为井口密封装置的核心部件,一旦密封失效,将导致整体作业失败。研制一种新型井口密封装置,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,开展胶芯密封机理研究。利用有限元法对胶芯关键尺寸进行优化设计,并进行测试研究,对于提高密封装置的使用性能及寿命具有重要指导意义。 展开更多
关键词 洗井冲砂 反循环 密封 有限元
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