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芯轴式封隔器金属密封设计及密封性能分析

石油机械 2024年第4期52卷 120-128页

作者：晏放马卫国陈家俊长江大学机械工程学院湖北欧伦科技有限公司

针对油页岩、页岩油、重质油和富油煤等非常规油气资源采用地下原位改质技术开采,井下存在高温、高压和腐蚀环境,常规封隔器及其密封不能满足工程要求的问题,设计了一种芯轴式金属对金属密封的井下封隔器,密封副采用耐高温和腐蚀的Incon... 详细信息

针对油页岩、页岩油、重质油和富油煤等非常规油气资源采用地下原位改质技术开采,井下存在高温、高压和腐蚀环境,常规封隔器及其密封不能满足工程要求的问题,设计了一种芯轴式金属对金属密封的井下封隔器,密封副采用耐高温和腐蚀的Inconel 625材料,其中密封座采用金属陶瓷涂层结构。进行了封隔器坐封密封原理试验。试验结果表明,封隔器能在油套大环空间隙形成密封,且密封能力随着坐封载荷的增加而增大。基于密封接触能原理,应用ANSYS软件模拟了井下封隔器的密封性能,并对其影响因素进行研究。研究结果表明:涂层厚度和涂层弹性模量对密封能力影响不显著;芯轴密封面椭圆率和过盈量对密封能力影响较大,起决定性作用。基于密封副高温、持久载荷作用下许用应力低和密封能力评价指标,给出了密封结构参数设计方案,密封座涂层材料为Cr_(3)C_(2)-NiCr,涂层弹性模量250 GPa,涂层厚度为0.3 mm,椭圆率为,过盈量为0.02 mm。研究结果可为高温、高压、腐蚀环境下封隔器的开发和应用提供理论指导。

关键词：地下原位改质封隔器金属密封金属陶瓷涂层密封性能

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唇形油封随磨损的密封性能演变规律研究

唇形油封随磨损的密封性能演变规律研究

作者：杨帆杭州电子科技大学

学位级别：硕士

唇形油封是工业领域应用最广泛的密封件,具有结构简单、成本低、密封性能好、对密封件加工精度要求低等优点。典型的唇形油封由金属骨架、橡胶密封圈和弹簧组成。随着时代的发展,唇形油封在工业领域走向更加精密及高端的发展道路,对于... 详细信息

唇形油封是工业领域应用最广泛的密封件,具有结构简单、成本低、密封性能好、对密封件加工精度要求低等优点。典型的唇形油封由金属骨架、橡胶密封圈和弹簧组成。随着时代的发展,唇形油封在工业领域走向更加精密及高端的发展道路,对于唇形油封密封性能的要求也是越来越高。因此,开展对唇形油封密封性能的研究具有重要的实际意义。本文主要研究了唇形油封随磨损的密封性能演变规律研究,具体研究内容如下:(1)设计了唇形油封材料力学性能实验以获取材料参数,设计了唇形油封磨损实验,得到了在不同磨损时间后的油封唇口表面轮廓、唇口表面粗糙度、磨损深度及磨损宽度等结构参数的变化规律,发现油封唇口磨损主要集中在空气侧,且唇口表面粗糙度随磨损时间的增加而逐渐降低,为后续唇形油封密封性能的研究提供数据基础。(2)建立了不同磨损阶段的唇形油封密封系统有限元模型,使用MR模型拟合材料力学性能实验结果得到材料参数,运用有限元分析,研究了不同磨损阶段对油封静态密封性能的影响规律,以及摩擦系数与转速在不同磨损阶段对油封静态密封性能的影响规律。研究发现随着磨损加剧,接触压力逐渐减小,最大接触压力向空气侧偏移,接触宽度增大,说明磨损主要发生在空气侧,与磨损实验中油封唇口表面轮廓变化结果吻合,且增大摩擦系数与适当的提升转速能够提高油封的密封性能。(3)采用一种基于随机过程和时间序列模型的粗糙表面计算机模拟方法,利用AR(自回归)模型的数字滤波器模拟生成油封磨损前到磨损后的拥有不同表面粗糙度的唇口表面形貌;提出了一种基于弹性流体动压润滑理论的考虑油封唇口与旋转轴随机分布粗糙表面的密封性能数值计算方法,且对前人文献数据进行对比分析,验证了上述油封动压润滑数值模拟方法的正确性。(4)使用上述流体动压润滑数值模拟方法研究了表面粗糙度、接触宽度、初始接触压力及不同磨损阶段对油封动态密封性能的影响,以及转速在不同磨损阶段对油封动态密封性能的影响。研究发现随着磨损的加剧,唇口表面粗糙度降低,接触宽度增大,初始接触压力降低,导致泵吸率减小,摩擦扭矩增大,油膜承载力减小。从整体上看,油封的密封性能在逐渐减弱,但是,较高的粗糙度能够带来较好的密封性能的同时,也会造成较快的磨损,在快速磨损阶段过去后,唇口表面粗糙度降低,油封的密封性能逐步趋于稳定,在保证油封密封性能的同时,也增长了油封的使用寿命。

关键词：唇形油封密封性能磨损演变规律数值模拟有限元仿真

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薄壁管材特殊螺纹接头密封性能研究

焊管 2024年第5期47卷 47-52页

作者：杨晓龙汪强黄德全晁利宁苑清英李远征麻文昌中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司西安710018 中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008 中国石油宝石钢管资阳石油钢管有限公司四川资阳641300

为了解决薄壁管材特殊螺纹接头在油田频繁出现高压泄漏的问题,采用有限元和实物试验相结合的方式,研究分析了薄壁管材特殊螺纹接头台肩厚度、螺纹过盈量和密封面结构等关键参数对接头密封性能的影响。结果表明,增大台肩厚度、降低螺纹... 详细信息

为了解决薄壁管材特殊螺纹接头在油田频繁出现高压泄漏的问题,采用有限元和实物试验相结合的方式,研究分析了薄壁管材特殊螺纹接头台肩厚度、螺纹过盈量和密封面结构等关键参数对接头密封性能的影响。结果表明,增大台肩厚度、降低螺纹过盈、设计锥/锥密封结构可大幅提高接头密封接触压力积分值,能够较好解决薄壁特殊螺纹油套管密封性能不足而导致的高压泄漏问题。根据该思路设计出常用规格的薄壁特殊螺纹套管,经实物试验验证,薄壁套管接头抗粘扣性能优异,密封性能达到了100%等管体,能够有效解决薄壁特殊螺纹接头上扣不稳定及高压漏失问题。

关键词：薄壁套管特殊螺纹结构设计密封性能

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釜用唇形密封圈密封性能与开启特性研究

化工机械 2024年第3期51卷 414-422,432页

作者：古彦飞李双喜黄柏淇闫欣欣北京化工大学流体密封技术研究中心

通过建立唇形密封圈数值分析模型,探究开启式唇形密封静态密封性能和动态开启特性,并通过试验进行验证。结果表明:介质压力对反向开启压力的影响最明显,介质压力每升高0.01 MPa,反向开启压力随之升高0.01 MPa;结构参数对反向开启压力的... 详细信息

通过建立唇形密封圈数值分析模型,探究开启式唇形密封静态密封性能和动态开启特性,并通过试验进行验证。结果表明:介质压力对反向开启压力的影响最明显,介质压力每升高0.01 MPa,反向开启压力随之升高0.01 MPa;结构参数对反向开启压力的影响不明显,改变唇口的结构参数可以提高静态接触时的密封性能。通过试验模拟密封实际工况,准确测量出唇口反向开启压力,试验值与计算值平均误差约为10%。

关键词：唇形密封圈接触压力反向开启压力密封性能

建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试及密封性能分析

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液压气动与密封 2024年第4期44卷 48-53页

作者：韩文滔中国联合工程有限公司浙江杭州310000

为延长给排水管道橡胶密封圈的使用寿命,通过建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试,分析其密封性能。以固定质量分数的三元乙丙橡胶、炭黑N115、氧化锌、硬脂酸与不同质量分数的硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTD/NS、增塑剂A为配方材料... 详细信息

为延长给排水管道橡胶密封圈的使用寿命,通过建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试,分析其密封性能。以固定质量分数的三元乙丙橡胶、炭黑N115、氧化锌、硬脂酸与不同质量分数的硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTD/NS、增塑剂A为配方材料,制备不同配比的建筑给排水管道三元乙丙橡胶密封圈。采用正交试验法通过在85℃污水介质下,研究不同配方材料添加量对三元乙丙橡胶密封圈老化性能指标的影响,获取三元乙丙橡胶密封圈试件最佳配比;通过对试验管道作漏水检测以及不同热氧老化试验,分析试件的耐老化性能与密封性能。试验结果表明:硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTA、促进剂NS、增塑剂A的配比为0.6∶2.2∶1.8∶1.5∶2时,制备的密封圈试件压缩率指标最高、压缩永久变形指标值最小;热氧老化温度为85,100℃时,经90 d老化,密封圈试件密封性能最突出;热氧老化温度升至115,130℃,分别经17,5 d老化后,其密封性能明显下降;24%压缩率下,管道可承受的最大压力为4 MPa,在该压力下仍能保证管道不漏水。

关键词：密封性能橡胶密封圈建筑给排水管道老化测试

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膨胀套管接头柱面密封结构密封性能分析

石油矿场机械 2024年第1期53卷 50-58页

作者：殷鹏军张建兵刘吉吉李蕾帆李金锋西安石油大学机械工程学院西安710065

为了研究影响膨胀套管接头柱面密封结构密封性能的因素,采用有限元显示动力学分析方法,对构建的膨胀套管接头柱面密封结构的膨胀过程进行有限元仿真和分析,得到了无载荷工况、内压和金属密封面初始间隙对套管接头密封性能的影响规律。... 详细信息

为了研究影响膨胀套管接头柱面密封结构密封性能的因素,采用有限元显示动力学分析方法,对构建的膨胀套管接头柱面密封结构的膨胀过程进行有限元仿真和分析,得到了无载荷工况、内压和金属密封面初始间隙对套管接头密封性能的影响规律。结果表明:在无载荷工况下,套管接头膨胀后金属密封面间接触力为零,不具备密封性能;在0~30 MPa范围内,施加的压力越大,膨胀后金属密封面间的接触力越大,密封性能越高;金属密封面初始间隙对套管接头的密封性能影响最大,当金属密封面初始间隙在0.1~0.4 mm范围内减小时,套管膨胀后密封面上的接触力逐渐增大,柱面密封结构的密封性能逐渐提高。分析结果可为膨胀套管接头密封性能优化设计提供参考。

关键词：膨胀套管接头金属密封面接触力密封性能

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井下纠斜液压缸密封性能研究

液压气动与密封 2024年第3期44卷 30-35页

作者：汤思航潘玉迅胡磊唐颖达陈新元武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081 苏州美福瑞新材料科技有限公司江苏苏州215515

为提高纠斜液压缸的密封性能,设计了两种组合密封圈,研究其在不同液压油压力及液压油与泥浆压差下的等效应力、接触应力和摩擦力,并进行模拟实验。结果表明:随着钻探深度的增加,YR和WR形密封圈的最大等效应力、最大接触应力和摩擦力逐... 详细信息

为提高纠斜液压缸的密封性能,设计了两种组合密封圈,研究其在不同液压油压力及液压油与泥浆压差下的等效应力、接触应力和摩擦力,并进行模拟实验。结果表明:随着钻探深度的增加,YR和WR形密封圈的最大等效应力、最大接触应力和摩擦力逐渐增大,但YR形密封圈的数值相对较小,接触应力分布相对均匀;压力补偿油箱内外压差对密封圈的性能影响较小,设计使用中可忽略;YR形密封圈的密封性能相对较好。

关键词：井下纠斜液压缸组合密封圈密封性能

HST特殊螺纹油套管力学与密封性能有限元分析

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中国海洋平台 2024年第1期39卷 97-102页

作者：王领袁浩张文星王莹莹林泽庆杨红飞中海油能源发展装备技术有限公司加工制造分公司天津300452 中海油能源发展股份有限公司工程技术公司天津300452 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249

为研究HST特殊螺纹油套管接头在机紧工况和拉伸工况下的连接性能和密封性能,采用Abaqus有限元软件,改变管体与接箍密封面过盈量和管体受力,分析2种工况下接头扭矩台肩、密封面和螺纹牙应力及接触压力。通过分析得到机紧工况下管体密封... 详细信息

为研究HST特殊螺纹油套管接头在机紧工况和拉伸工况下的连接性能和密封性能,采用Abaqus有限元软件,改变管体与接箍密封面过盈量和管体受力,分析2种工况下接头扭矩台肩、密封面和螺纹牙应力及接触压力。通过分析得到机紧工况下管体密封面最大过盈量为0.09 mm,拉伸工况下接头连接性能和密封性能减弱。研究结果可为HST特殊螺纹油套管的实际应用提供理论指导。

关键词： HST 特殊螺纹油套管力学性能密封性能有限元分析

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高弹性改性聚醚密封胶的制备与密封性能研究

化学与粘合 2024年第2期46卷 142-146页

作者：郝励陕西国防工业职业技术学院化学工程学院陕西西安710300

使用聚醚二元醇等材料实现封端,制备硅烷封端聚醚预聚体,将该预聚体作为基础制备高弹性改性聚醚密封胶。通过试验确定吸附剂用量,分析温度对密封胶弹性影响以及密封胶的固化性能。研究不同湿度下密封胶的吸水率变化,并测试密封胶的粘结... 详细信息

使用聚醚二元醇等材料实现封端,制备硅烷封端聚醚预聚体,将该预聚体作为基础制备高弹性改性聚醚密封胶。通过试验确定吸附剂用量,分析温度对密封胶弹性影响以及密封胶的固化性能。研究不同湿度下密封胶的吸水率变化,并测试密封胶的粘结性能。试验结果显示,多孔二氧化硅吸附剂能够提升硅烷封端聚醚预聚体性能;密封胶所处环境温度越高,弹性模量呈现下降趋势,弹性恢复率没有出现明显变化;周围环境湿度的增加能够提升密封胶吸水性,使得密封胶不易开裂,养护28 d的密封胶在粘结金属材料和陶瓷材料时密封效果更好,密封性能更高。

关键词：密封胶密封性能高弹性改性聚醚硅烷封端聚醚聚醚二元醇