水下采油樹油管懸掛器MEC密封基本設(shè)計及性能研究.pdf

1、水下采油樹是深海石油開采戰(zhàn)略性發(fā)展的必需設(shè)備,而油管懸掛器密封技術(shù)是采油樹研發(fā)過程中所面臨的三大關(guān)鍵技術(shù)之一。由于國外水下采油樹生產(chǎn)商對油管懸掛器的密封技術(shù)實行專利保護(hù)及技術(shù)封鎖,為打破該種僵局,對油管懸掛器密封進(jìn)行研究顯得尤其重要。
　　 本文對油管懸掛器常采用的MEC密封(Metal End Cap Seal)的基本設(shè)計及性能研究進(jìn)行了探討。油管懸掛器密封主要是指油管懸掛器出油孔與采油樹主體間的密封,本文首先根據(jù)油管懸掛器設(shè)

2、計工況,提出油管懸掛器密封的設(shè)計條件,并對MEC密封的結(jié)構(gòu)、MEC密封在油管懸掛器上的安裝方式及與其油管懸掛器整體下放安裝相關(guān)要求等進(jìn)行了基本設(shè)計。其次,采用大型非線性有限元ABAQUS軟件,研究了預(yù)緊狀態(tài)下,不同密封溝槽尺寸和壓縮量對MEC密封的Von Mises應(yīng)力分布和密封面接觸壓力分布的影響;研究得出,密封溝槽軸向高度等于MEC密封軸向高度時,MEC密封的基本力學(xué)性能和密封性能較好。分析了工作狀態(tài)下,不同壓縮量和油壓對MEC密封

3、的VonMises應(yīng)力分布和密封面接觸壓力分布的影響;發(fā)現(xiàn)MEC密封具有良好的耐壓性能且密封面接觸壓力滿足大于密封介質(zhì)壓力3倍的要求,在理論上可形成良好的密封性能。采用順序耦合熱應(yīng)力分析方法,分析了溫度載荷、壓縮量及油壓對MEC密封的VonMises應(yīng)力分布和密封面接觸壓力分布的影響;得到密封溝槽軸向高度等于MEC密封軸向高度時,壓縮量范圍在1.6mm～1.9mm情況下,可保證MEC密封的Von Mises應(yīng)力分布滿足彈塑性設(shè)計準(zhǔn)則且密