水下進口裝置密封鋼圈基本設(shè)計及性能研究.pdf

1、隨著油氣開采不斷地向深海推進,我國對深水鉆井和采油裝備的需求日漸增加。然而我國尚不擁有實施深水油氣勘探開發(fā)的技術(shù)與裝備。但是由于深水油氣勘探和生產(chǎn)技術(shù)的落后,周邊國家每年從南沙海域生產(chǎn)石油多達5000萬噸以上,相當(dāng)于我國大慶油田的年產(chǎn)量。因此對深水鉆采裝備關(guān)鍵部位的水下井口裝置的研制將成為我國發(fā)展深水鉆采裝備技術(shù)的關(guān)鍵點之一。密封鋼圈是用于海底鉆采設(shè)備與海底高壓井口頭連接處的高壓金屬密封件,其特點是:承受壓力高,受力復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,

2、容易產(chǎn)生變形、泄漏和強度不夠等故障。密封技術(shù)雖不屬尖端技術(shù),但卻是一項極其關(guān)鍵的技術(shù),往往一個不起眼的密封元件的失效,就可以造成價值數(shù)百萬元甚至數(shù)億元的損失,有時還可能造成不可挽回的環(huán)境污染和人員傷害等災(zāi)難。作為深水鉆采設(shè)備與海底高壓井口頭連接處的密封,密封鋼圈的密封性至關(guān)重要,直接關(guān)系到水下鉆采安全。因此有必要對密封鋼圈結(jié)構(gòu)形式以及密封性能進行研究。
　　 本文對國外四大水下采油樹生產(chǎn)公司的水下井口裝置做了一定的調(diào)研,了解其工

3、藝過程,著重分析了密封鋼圈的結(jié)構(gòu)以及密封機理。然后根據(jù)國內(nèi)一海底井口頭尺寸,設(shè)計了密封鋼圈的結(jié)構(gòu)尺寸,并利用ABAQUS有限元軟件建立密封鋼圈的有限元模型,對密封鋼圈在給定工況下的彈塑性接觸問題進行非線性有限元分析,得出相應(yīng)情況下的接觸應(yīng)力分布和主應(yīng)力分布,并討論了不同軸向位移及不同介質(zhì)壓力對密封鋼圈密封性能的影響。結(jié)果表明,在預(yù)緊工況下和工作工況下,密封鋼圈的最大接觸應(yīng)力均能滿足密封要求,密封鋼圈可以實現(xiàn)良好的密封:而且密封鋼圈的最大