深井環(huán)境軟密封直動(dòng)式微流量溢流閥特性仿真研究.pdf

1、油井內(nèi)的壓力和溫度隨著井深的變化而變化，井深到7km時(shí)，溫度可達(dá)180℃、壓力可達(dá)140MPa。測(cè)井儀在井內(nèi)工作時(shí)，需適應(yīng)井內(nèi)環(huán)境壓力和溫度的變化，為平衡環(huán)境壓力，需在測(cè)井儀中配置壓力平衡機(jī)構(gòu)，而平衡機(jī)構(gòu)工作時(shí)有一定的響應(yīng)時(shí)間，使得測(cè)井儀上、下井時(shí)內(nèi)部平衡液壓油與外部漿液之間存在一定的壓差，需設(shè)置一雙向溢流閥以防止壓差過(guò)高而損壞測(cè)井儀。受井口尺寸的限制，測(cè)井儀一般尺寸較小，平衡機(jī)構(gòu)內(nèi)液壓油量約2-3升，因此雙向溢流閥的額定流量很小。非開(kāi)

2、啟狀態(tài)，要求雙向溢流閥閥口能可靠密封，以避免井內(nèi)漿液進(jìn)入到測(cè)井儀內(nèi)部對(duì)各類元器件造成腐蝕損壞或有顆粒污染物導(dǎo)致平衡活塞卡死。本文以軟密封結(jié)構(gòu)閥口的直動(dòng)式微流量溢流閥為研究對(duì)象，采用數(shù)值仿真的方法對(duì)其在超高溫度、壓力環(huán)境下的特性進(jìn)行研究，為測(cè)井儀用雙向溢流閥的設(shè)計(jì)奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　類比于直動(dòng)式錐形溢流閥建立了軟密封直動(dòng)式溢流閥數(shù)學(xué)模型，使用SIMULINK軟件仿真得到了不同環(huán)境壓力、溫度、井深下溢流閥開(kāi)啟之前閥口前后壓差變化

3、特點(diǎn)。
　　考慮環(huán)境溫度和壓力，在ANSYS軟件中建立溢流閥開(kāi)啟之前的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元模型，以閥口前后壓差為邊界條件仿真得到了溢流閥開(kāi)啟瞬間對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟時(shí)間、閥芯位移和速度、閥口形狀和半徑等參數(shù)。
　　將有限元分析得到的溢流閥開(kāi)啟瞬間的形狀導(dǎo)入到ICEM軟件中劃分網(wǎng)格，使用FLUENT軟件讀取網(wǎng)格文件計(jì)算不同閥口開(kāi)度下的流場(chǎng)，得到流量系數(shù)、液動(dòng)力修正系數(shù)隨液壓油粘度與閥口開(kāi)度變化的規(guī)律。
　　將修正后的參數(shù)帶入到SIMU

4、LINK搭建的框圖中，仿真分析了軟密封直動(dòng)式微流量溢流閥的特性。結(jié)果表明：受環(huán)境壓力和溫度的影響，隨著井深的增加，軟密封直動(dòng)式微流量溢流閥在相同流量下的穩(wěn)定性變差，其穩(wěn)態(tài)壓差與穩(wěn)態(tài)閥口開(kāi)度會(huì)逐漸減??；測(cè)井儀內(nèi)外壓差一定時(shí)，溢流閥穩(wěn)態(tài)流量隨著井深的增加逐漸增加。為使軟密封直動(dòng)式微流量溢流閥的穩(wěn)態(tài)壓差隨流量變化平緩并受井深影響較小，應(yīng)選用粘度受溫度和壓力影響較小的低粘度液壓油以增大流量系數(shù)并減小閥口開(kāi)度，在提高溢流閥性能的同時(shí)防止?jié){液中的顆