VX金属密封圈热力耦合分析及密封特性研究

作     者：唐亚辉 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：赵宏林;李鸿涛

授予年度：2016年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：水下采油树 VX金属密封圈 热传导 接触分析 热力耦合 

摘      要：水下采油树与高压井口头连接处的密封是通过连接器内的VX金属密封圈实现的,是水下采油树关键密封部位之一。本文对高压井口连接器密封技术进行研究,分析在载荷和温度的双重作用下VX金属密封圈的密封性能。对水下井口密封部位热传导进行理论分析,建立了瞬态热传导的传热基本方程,介绍了瞬态热传导的有限单元法和直接积分法。介绍了水下井口密封部位热力耦合的有限元法,建立了能量守恒方程。结合VX金属密封圈锥形密封的工作原理,推导了锥形密封的预紧接触应力和操作接触应力公式,推导了密封件的应力校核公式,定性分析了预压缩量、内压、自紧系数及接触面状态对锥形金属密封件密封性能的影响。对水下井口密封部位进行了数值模拟分析,得到了水下井口密封部位温度场分布、热应力分布以及预紧和操作状态过程下,VX金属密封圈应力分布。对水下井口密封部位进行了热力耦合数值模拟分析,获得了密封部位热力耦合的计算结果。结果表明温度场对密封件密封性能有影响,要避免井口温度过高的情况发生。为高温高压环境下水下井口密封研究提供了十分有价值的参考和借鉴。