深井環(huán)境軟密封直動式微流量溢流閥特性仿真研究.pdf

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

2、啟狀態(tài)，要求雙向溢流閥閥口能可靠密封，以避免井內漿液進入到測井儀內部對各類元器件造成腐蝕損壞或有顆粒污染物導致平衡活塞卡死。本文以軟密封結構閥口的直動式微流量溢流閥為研究對象，采用數值仿真的方法對其在超高溫度、壓力環(huán)境下的特性進行研究，為測井儀用雙向溢流閥的設計奠定一定的技術基礎。
　　類比于直動式錐形溢流閥建立了軟密封直動式溢流閥數學模型，使用SIMULINK軟件仿真得到了不同環(huán)境壓力、溫度、井深下溢流閥開啟之前閥口前后壓差變化

3、特點。
　　考慮環(huán)境溫度和壓力，在ANSYS軟件中建立溢流閥開啟之前的結構動力學有限元模型，以閥口前后壓差為邊界條件仿真得到了溢流閥開啟瞬間對應的開啟時間、閥芯位移和速度、閥口形狀和半徑等參數。
　　將有限元分析得到的溢流閥開啟瞬間的形狀導入到ICEM軟件中劃分網格，使用FLUENT軟件讀取網格文件計算不同閥口開度下的流場，得到流量系數、液動力修正系數隨液壓油粘度與閥口開度變化的規(guī)律。
　　將修正后的參數帶入到SIMU

4、LINK搭建的框圖中，仿真分析了軟密封直動式微流量溢流閥的特性。結果表明：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)閥口開度會逐漸減??；測井儀內外壓差一定時，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并減小閥口開度，在提高溢流閥性能的同時防止?jié){液中的顆