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惡劣環境下的動密封結構設計.pdf

'惡劣環境下的動密封結構設計.pdf'
2011年 4月 第 36卷 第 4期 潤滑 與密封 LUBRICAT10N ENGINEERING Apr.201l Vo1.36 No.4 DOI:10.3969/j.issn.0254— 0150.2011.04.020 惡 劣 環 境 下 的動 密 封 結 構 設 計 馮 定 檀便 友 袁 詠心 吳 力 張 紅 (長 江大學機械工 程學院 湖北 荊州 434023) 摘要 :高造斜率井眼軌跡控制工具是一種控制大位移井 井眼軌跡的井下工具 ,工作環境復雜 ,它 的關鍵部件動密 封還要受到高造斜工具結構的限制 ,所以工作條件更加惡 劣。闡述該 特殊動密封 的惡劣工作環境 ,根據惡 劣環境的要 求 ,設計動密封 的結構。高造斜工具的動密封分為上下兩部分 ,上端動密封帶有壓力補償系統,下端動密封的特殊結構 能抗沖擊振動。密封件均采用高溫高壓耐油材料 ,能夠實現高效密封 ,滿足惡劣工作環境的要求 。 關鍵詞 :惡劣環境 ;動密封 ;結構 ;壓力補償 中圖分類號 :THI36 文獻標識碼 :A 文章編號 :0254— 0150 (2011)4— 087— 3 The Structure Design of Dynam ic Sealing in the Adverse Circum stances Feng Ding Tan Bianyou Yuan Yongxin W u Li Zhang Hong (School of Mechanical Engineering,Yangtze University,Jingzhou Hubei 434023,China) Abstract:The trajectory control tool of high build.up rate wellbore is a kind down hole tool used to control the wellbore trajectory of the extended reach wel1.It works in a complex environment,its critical components dynamic sealing is also subject to the limitations of high build—up rate tool,SO its working environment is even worse.The poor working conditions of the special dynamic sealing were described,in accordance with the severe environment,the structure of the dynamic sealing was designed.The dynamic sealing of high build—up rate tool has two parts,which are top sealing and bottom seal— ing.The top sealing has pressure compensation system and the bottom sealing has special structure to resist shock and vi- bration.The seals made of high temperature and high pressure oil—resistant material,can achieve high efficiency sealed and meet the harsh working environment. Keywords:adverse circumstances;dynamic sealing;structure;pressure compensation 高造斜率井 眼軌跡控制 工具是 一種控 制井眼軌跡 的井下工具 ,它是一種不旋轉外筒式 導向工具 ,靠不 旋轉外筒 與旋轉心軸之 間的一套偏 置機構使旋轉心軸 偏置 ,從而為鉆頭提供 了一個 與井 眼軸線 不一致 的傾 角。該無級可調井 眼軌跡控 制工具 可 以不用起 下鉆 , 節約 了大量時 間 ,提高 了鉆井效率 ,能夠 實現偏 轉角 度 的可調控制 ,并且可 以實現在任 意方 向上的無 級偏 轉造斜 。該井眼軌跡控制工具配有全 系列標準 的地層 參數及鉆井參數檢測儀器 ,保證 了信息 的準確性 ,無 需起下鉆調整工具面 的位置 ,提高 了檢測精度 和鉆井 安全性 。由于高造斜工具通常要工作于幾百甚至幾千 米深的井下 ,一般都 伴隨有 高溫 、高壓 的復雜 環境 , 密封成為一個非常重要的環節 。解決好高造斜工具 的 密封問題 (特別是 動密 封 )是 保證 高造斜 工 具 實現 基 金項 目:國家重 大專 項 (2008ZX05024— 003— 06). 收稿 日期 :2010— 10— 27 作者簡介 :馮定 (1963一 ),男 ,博士,教授,博士生導師,主 要從事油氣裝備及井下工具 的設計 、診斷及動態仿真 的技術研 究.E—mail:[email protected] yahoo.com. 系統功 能和安全可靠工作的關鍵 。 該 高造斜工 具要求 動密封有耐高溫 、高壓及長壽 命等性 能特點 ,并 能與工具結構合理配合 ,易安裝拆 卸 。由于井 眼空 間的限制 ,動密封的安裝和工作是處 于一個外 徑 為 150 mm,內徑 為 75 mm 的環 空空 間 。 傳統 的密封形式 如成 型填料 密封 、普 通機 械密封 等 , 無論從結構還是性 能上 都難以達到要求 J。本文作者 正是從這一 問題 出發 ,設計適 合高造 斜率井眼軌跡工 具結構和工作環境要求 的動密封。 1 動密封工作環境及性 能要 求分 析 1.1 動 密 封 工 作 環 境 高造斜率井 眼軌跡控制工具工作 在井下 ,一定 會 伴隨著高溫高壓條件 ,該工具 的設計 最高 溫度為 125 ℃ ,設計最大 壓力 為 30 MPa,要 求動 密封 的性 能 能 夠承受這樣 的高溫高壓 。該工具還工作在油 浴下 ,高 溫油浴對動密封造成 了更加復 雜的影 響。 由于井眼的空 間有 限 ,高造斜工具允許 的最大外 徑為 150 mm,中間要 能讓鉆 桿通 過 ,允許 內徑為 75 mm,環空空間較小 。處于 環形空 間 內部 的動密 封結
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密封 惡劣 結構設計 環境
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