隔水管伸缩接头密封性能分析.pdf

2013年4月
润滑与密封
Apr.2013
第38卷第4期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 38 No
DO:10.3969/j.issn.0254-0150.2013.04.008
隔水管伸缩接头密封性能分析
温纪宏陈国明畅元江刘秀全刘玉亮
(中国石油大学海洋油气装备与安全技术研究中心山东青岛266580
摘要;介绍深水钻井隔水管伸缩接头的密封结构及其密封机制,确定伸缩接头密封圈密封失效模式和失效判据;
以隔水管伸缩接头密封环为研究对象、利用 ABAQUS软件建立其有限元分析模型,分析密封环在不同驱动压力和不同
摩擦率下的密封性能。结果表明,驱动压力、摩擦因数均对伸缩接头密封圈最大接触应力有一定的影响,正常使用范围
内,能够保证其正常密封性能;驱动压力一定,剪切应力随着摩擦因数的增加先缓慢减小后显著增大
关键词:伸缩接头;密封性能;驱动压力;密封环
中图分类号:TE58;TB42文献标识码:A文章编号:0254-0150(2013)4-036-4
Sealing Performance Analysis of Riser Slip Joint
Wen Jihong Chen Guoming Chang Yuanjiang Liu Xiuquan Liu Yuliang
Centre for Offshore Engineering and Safety Technology, China University of Petroleum, Qingdao Shandong 266580, China)
Abstract: The sealing structure and sealing mechanism of riser slip joint used for deepwater drilling were introduced
the failure mode and criteria of slip joint seal were established. The finite element model of slip joint seal was established
by the software of ABAQUS, and the seal performances of slip joint seal under different drive pressure and friction coeffi
cient were analyzed. Results show that under certain compressing rate, Von Mises stress is increased with the increase of
drive pressure. The drive pressure and friction coefficient have some influence on contact pressure. Under certain drive
pressure, shear stress is firstly decreased slowly and then increased obviously with the increase of friction coefficient
keywords: slip joint; sealing performance; drive pressure; seal ring
隔水管伸缩接头安装于海洋隔水管系统的顶部,靠性的做法; Montgomery'3对隔水管接头节流压井管
上部挠性接头与隔水管短节之间,用于补偿钴井船的线密封及失效形式展开了研究;Cayr提出了隔水管
升沉运动,提供分流器与隔水管的连接方式,同时为接头密封失效的修复方案。国内张恰等人?对隔水
隔水管辅助管线至钴井船柔性软管提供终端”。在海管型密封圈及副主管线双弹性体密封圈进行了有
洋石油钻井中,钻井液通过伸缩接头时,伸缩接头密限元分析。然而针对隔水管伸缩接头密封性能的研究
封环失效或驱动压力系统失效导致大量钻井液泄漏事
却很少。
故发生2?。
本文作者采用 ABAQUS软件?,对隔水管伸缩
目前国内外学者对隔水管连接单元的密封有了
接头密封环进行有限元分析,确定伸缩接头密封环的
定的研究。国外 Upton2对隔水管伸缩接头密封装置失效模式与失效判据,探讨驱动压力和摩擦因数对伸
失效进行了调研,并从安装、操作、维修、监测及后
缩接头密封环密封性能的影响,为伸缔接头密封结构
台控制系统等角度提出了可提高伸缩接头密封系统可
的参数设计提供参考
隔水管伸缩接头密封结构及其密封机制
*基金项目:国家科技重大专项(2011X05026-001-05);
目前,在常规的石油机械产品中常用的密封形式
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(11CX05009A)
多为0形密封圈、密封圈加挡圈及由O形圈发展的
作者简介:温免宏(197ン),男,士研究生,从事深水結井矩形、星形等形式,这些密封方式能够满足一般
技术与装备方面的研究,E-mail:wenjiang2006@163.com
用途的密封需要。但对于海洋作业环境中的隔水管系
通讯作者:陈国明(1962-),博士,教授,博上生导师,主要统重要连接单元一一伸缩接头而言,自身质量大,
从事海洋油气开采安全保障技术、石油装备安全可靠性工程等内、外筒伸缩运动频繁,磨损快,海水腐蚀等现象使
方面的研究.E-mail:offshore@126.com.
得常规的密封方式无法保证良好的密封性能,且不便