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题名高速牙轮钻头轴承双金属密封失效分析及改进
被引量：9
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作者
周已
黄志强
安先彬
谭军
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机构
西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室
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出处
《石油矿场机械》
2011年第8期50-53,共4页
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基金
中国石油科技创新基金项目"高速牙轮钻头轴承新型金属浮动密封研究"(2009D-5006-03-06)
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文摘
目前,高速牙轮钻头轴承双金属密封性能不能很好地满足使用要求,导致轴承使用寿命低,钻头快速失效,使钻井成本增加,钻井效率降低。分析表明:弹性元件的主要失效形式为老化和磨损,主要原因是工作环境较恶劣,橡胶圈的压缩率过大,橡胶材料耐高温、耐磨、耐腐蚀性能较差;金属环的主要失效形式为磨损,主要原因是密封面压力分布极不均匀,对中性差,导致钻井液进入密封面间。对金属环和橡胶圈的结构设计及材料优选提出了改进措施,以提高高速牙轮钻头的性能和使用寿命。
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关键词
高速牙轮钻头
双金属密封
失效分析
改进
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Keywords
high-speed cone bit
bi-metal seal
failure analysis
improvement
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分类号
TE921.1
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名高速牙轮钻头轴承双金属密封有限元分析
被引量：6
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作者
周已
黄志强
李琴
彭世金
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机构
西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室
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出处
《科技信息》
2011年第3期7-8,17,共3页
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基金
中国石油科技创新基金项目"高速牙轮钻头轴承新型金属浮动密封研究"项目的资助
编号:2009D-5006-03-06
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文摘
实践表明:三牙轮钻头中只要一只牙轮的轴承先期损坏,就使整个钻头很快失效。钻头的使用寿命几乎直接取决于钻头轴承的寿命,而轴承的寿命在很大程度上又依赖于密封的寿命。针对目前在高转速条件下,三牙轮钻头轴承的双金属密封系统早期失效严重,导致轴承寿命短,钻头失效更换频繁,大大降低了钻井效率,增加了钻井成本的严重问题,本文开展高速牙轮钻头轴承的双金属密封的有限元研究。阐述了仿真研究的模型建立、网格划分、材料定义、接触定义及边界条件等相关问题。分析了双金属密封中橡胶圈的应变、压缩率的变化规律及两金属环密封面的接触压力分布规律。找到了双金属密封结构中两金属环密封面的接触压力分布趋势不合理及橡胶圈压缩率过大的问题,并提出新型双金属密封结构的改进思路,为新型双金属密封结构的设计提供了较可靠的理论依据。该研究对于提高牙轮钻头的使用寿命,降低钻井成本和提升我国石油钻具的技术水平具有重大实用价值和现实意义。
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关键词
双金属密封
有限元
接触压力
压缩率
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Keywords
bi-metal seal
Finite element
Contact pressure
Compression ratio
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分类号
TE921.1
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名高速牙轮钻头轴承双金属密封结构优选分析
被引量：4
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作者
肖祥
陈波
孙春梅
刘彦秀
许阳双
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机构
西南石油大学机电工程学院
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出处
《石油机械》
北大核心
2014年第10期30-33,共4页
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文摘
通过对双金属密封结构进行失效分析,得出失效的主要原因是:密封结构内部支撑角度和倒角半径的大小设计不合理导致弹性元件上的应力过大和应力集中,加速了弹性元件磨损和老化。利用有限元分析软件Workbench分析了O形橡胶圈上最大Mises应力和最大剪切应力在不同支撑角度和倒角半径下的分布情况,并对支撑角度和倒角半径进行了优选。分析结果表明,双金属密封结构的支撑角度和倒角大小对O形橡胶圈的应力影响较大;当支撑角度为15°、倒角半径为0.3 mm时,O形橡胶圈最大Mises应力和最大剪切应力最小,应力集中问题得到解决。
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关键词
双金属密封
O形橡胶圈
支撑角度
倒角半径
牙轮钻头
参数优选
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Keywords
bi-metal seal
rubber O-ring
support angle
chamfer radius
rollar bit
parameter optimization
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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