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题名高速牙轮钻头轴承双金属密封失效分析及改进
被引量：9
- 1
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作者
周已
黄志强
安先彬
谭军
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机构
西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室
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出处
《石油矿场机械》
2011年第8期50-53,共4页
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基金
中国石油科技创新基金项目"高速牙轮钻头轴承新型金属浮动密封研究"(2009D-5006-03-06)
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文摘
目前,高速牙轮钻头轴承双金属密封性能不能很好地满足使用要求,导致轴承使用寿命低,钻头快速失效,使钻井成本增加,钻井效率降低。分析表明:弹性元件的主要失效形式为老化和磨损,主要原因是工作环境较恶劣,橡胶圈的压缩率过大,橡胶材料耐高温、耐磨、耐腐蚀性能较差;金属环的主要失效形式为磨损,主要原因是密封面压力分布极不均匀,对中性差,导致钻井液进入密封面间。对金属环和橡胶圈的结构设计及材料优选提出了改进措施,以提高高速牙轮钻头的性能和使用寿命。
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关键词
高速牙轮钻头
双金属密封
失效分析
改进
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Keywords
high-speed cone bit
bi-metal seal
failure analysis
improvement
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分类号
TE921.1
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名高速牙轮钻头螺旋组合密封流固耦合仿真及试验
被引量：6
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作者
周已
唐艺凤
蒋阳
胡家豪
黄毓兴
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机构
西南石油大学机电工程学院
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出处
《石油学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期558-570,共13页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(No.51604238)资助。
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文摘
密封是决定牙轮钻头寿命的关键,由于被动密封磨损严重,限制了牙轮钻头转速及寿命的提高。通过分析具有主动排砂功能的螺旋组合密封结构的基本原理,并结合流固耦合基础理论,建立了相应的控制方程。通过有限元仿真和试验相结合的方法研究了螺旋组合密封的性能。在有限元仿真部分,建立了仿真模型,利用ANSYS仿真软件对螺旋组合密封进行了流固耦合仿真研究,通过螺旋密封的流场压力分析单螺旋密封的排砂作用,通过螺旋组合密封中O型圈的接触压力分析螺旋组合密封的密封能力。设计了未加压单螺旋密封圈排砂性能验证试验来验证单螺旋密封的排砂能力,设计了加压螺旋组合密封性能验证试验来研究螺旋组合密封性能,通过室内台架模拟真实钻井工况研究螺旋组合密封的实际应用情况。仿真结果与试验结果均表明,单螺旋密封圈的排砂作用可行,螺旋组合密封具有良好的密封能力。
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关键词
高速牙轮钻头
螺旋组合密封
流固耦合
主动排砂
试验
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Keywords
high speed cone bit
combined spiral seal
fluid-solid coupling
active sand discharge
test
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名牙轮钻头螺旋密封牙型对排砂性能的影响
被引量：1
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作者
周已
蒋阳
胡家豪
唐艺凤
谭彬
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机构
西南石油大学机电工程学院
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出处
《润滑与密封》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期49-58,共10页
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基金
国家自然科学青年基金项目(51604238)。
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文摘
基于螺旋密封结构的排砂原理和流量平衡理论,建立锯齿形、矩形、梯形、半圆形4种螺旋牙型对应的流道模型,建立排砂性能评判标准,结合流体湍流模型和固体颗粒运动轨迹追踪法对不同牙型的速度场、压力场以及岩屑滞留时间进行分析,探究牙型对螺旋密封排砂性能的影响规律,评价不同牙型的排砂性能,并对螺旋密封牙型进行优化设计。结果表明:4种螺旋牙型都具有主动排砂能力;锯齿形密封流道两端压差最大,能够产生较大的泵送流量,岩屑颗粒更易排出,同时锯齿型密封中岩屑颗粒的滞留时间最短,因此锯齿形螺旋密封的排砂性能最好。优化结果表明,锯齿形螺旋密封牙型的螺距为3.2 mm、工作面倾角为3°、非工作面倾角为30°时排砂性能最优。
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关键词
高速牙轮钻头
螺旋密封
螺旋牙型
流场模拟
排砂性能
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Keywords
high-speed cone bit
spiral seal
spiral tooth shape
flow field simulation
sand discharge performance
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分类号
TH136
[机械工程—机械制造及自动化]
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