水下進口裝置密封鋼圈基本設計及性能研究.pdf

1、隨著油氣開采不斷地向深海推進,我國對深水鉆井和采油裝備的需求日漸增加。然而我國尚不擁有實施深水油氣勘探開發(fā)的技術與裝備。但是由于深水油氣勘探和生產技術的落后,周邊國家每年從南沙海域生產石油多達5000萬噸以上,相當于我國大慶油田的年產量。因此對深水鉆采裝備關鍵部位的水下井口裝置的研制將成為我國發(fā)展深水鉆采裝備技術的關鍵點之一。密封鋼圈是用于海底鉆采設備與海底高壓井口頭連接處的高壓金屬密封件,其特點是:承受壓力高,受力復雜,工作環(huán)境惡劣,

2、容易產生變形、泄漏和強度不夠等故障。密封技術雖不屬尖端技術,但卻是一項極其關鍵的技術,往往一個不起眼的密封元件的失效,就可以造成價值數(shù)百萬元甚至數(shù)億元的損失,有時還可能造成不可挽回的環(huán)境污染和人員傷害等災難。作為深水鉆采設備與海底高壓井口頭連接處的密封,密封鋼圈的密封性至關重要,直接關系到水下鉆采安全。因此有必要對密封鋼圈結構形式以及密封性能進行研究。
　　 本文對國外四大水下采油樹生產公司的水下井口裝置做了一定的調研,了解其工

3、藝過程,著重分析了密封鋼圈的結構以及密封機理。然后根據(jù)國內一海底井口頭尺寸,設計了密封鋼圈的結構尺寸,并利用ABAQUS有限元軟件建立密封鋼圈的有限元模型,對密封鋼圈在給定工況下的彈塑性接觸問題進行非線性有限元分析,得出相應情況下的接觸應力分布和主應力分布,并討論了不同軸向位移及不同介質壓力對密封鋼圈密封性能的影響。結果表明,在預緊工況下和工作工況下,密封鋼圈的最大接觸應力均能滿足密封要求,密封鋼圈可以實現(xiàn)良好的密封:而且密封鋼圈的最大