涡轮钻具密封环温度场有限元分析.pdf
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- 关 键 词:
- 涡轮钻具 密封 温度场 有限元分析
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第39卷第2期
油钻探技术
Vol 39 No. 2
2011年3月
PETROLEUM DRILLING TECHNIQUE
Mar.,2011
く钻采机械
doi:10.3969/j.issn.1001-0890.2011.02.023
涡轮钻具密封环温度场有限元分析
谭春飞李玉梅于丽维田中兰2
(1.中困石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;2.中国石油钻井工程技术研究院,北京100097)
摘要:为保证涡轮钴具储油金属密封环稳定可靠地长期工作和为选择高品质的耐温密封材料及采取控温措
施提供依据,必须握密封环各部分的温度分布情况和主要影响因素。在合理假设条件下,利用 ANSYS11,0有限
元程序对涡轮钻具储油密封环稳态温度场进行了数值计算,得到了密封环在井下高温环境下的温度分布云图及等
温线图,并讨论了几个重要参数对密封环温度场的影响。结果表明,密封环端面温度最高点靠近内径处;密封环内
的温度随轴向尺寸増加而逐渐降低,这与密封环的导热系数和其与周围介质对流换热情况有关;密封粥面湿度与
主轴转速和密封端面平均直径近似呈线性关系;对于在高温条件下使用的密封环,为避免引起较大的热变形或热
裂现象,应选用导热系数较大的密封材料来降低端面温度。
关键词:涡轮钻具;密封;温度分布;有服元法
中图分类号:TE921+.2文献标识码:A文章编号:1001-0890(2011)02-0112-05
Turbodrill Seal Ring Temperature Finite Element Analysis
Tan Chunfei Li Yumei Yu Liwei Tian Zhonglan'
(1. College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing, 102249, China;
2. Drilling Engineering Technology Research Institute, CNPC, Beijing, 100097, China
Abstract In order to ensure reliable and long-term stability of turbodrill oil-storage metal seal rings, to
select high quality temperature resistance sealing materials, and to provide the basis for controlling temper
ature, it is necessary to master the heated condition and the main factors of each part of seal ring. The sta
ble temperature field of the oil seal ring of turbodrill was simulated using ANSYSI1 0 finite element pro
gram with reasonable assumptions. The distribution of cloud and temperature isotherm map of sealing ring
under high pressure and temperature was obtained. This paper discussed the impacts of several important
parameters on the temperature field distribution of sealing surface. The results show that, the temperature
on the sealing surface closing to inner diameter is highest. Temperature on the sealing ring decreases as the
axial size increases. This relates to thermal conductivity of sealing ring and surrounding medium thermal
convection. The seal face temperature changes linearly with the spindle speed and average diameter of seal
aces. In order to avoid large thermal deformation or thermal cracking under higher temperature, good ther-
mal conductivity sealing materials should be used to reduce the surface temperature of sealing ring
Key words: turbine tool; sealing; temperature distribution; finite clement method
概述
收稿日期
7-07;改回日期
2011-01-18
基金项目:国家科技重大专项“煤层气钴井工程技术及装备研
减速器作为涡轮钻具的关键部件之一,在高压制”(编号:2002X050000和中国石油集团重大专项“海外
钻井液中工作,要保证其齿轮传动系统处于良好的油气物探及综合配套技术研究”(编号:2008E-16-7)部分研究内容
润滑油环境中,以保证其能连续可靠地工作?。对
作者简介:谭春飞(1968-),男,四川巴中人,190年毕业于西
南石油学院钴井エ程专业,1993年获石油大学(北京)油气井エ程专
于全金属结构、适用于深井、高温井的减速涡轮钻
业颋士学位,副研究员,从事油气井エ程的教学工作和井下动力钻具
具,其减速器储油密封环的工况十分恶劣,旋转速及深并超深井井提迷技术方面的研究工作
度、密封压力和环境温度均很高。为了保证储油金
联系方式:(010)89733217,tanchunfei(@163.com
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