桥塞中金属密封组件的有限元分析和试验研究

发布时间：2017-10-30 05:22

  本文关键词：桥塞中金属密封组件的有限元分析和试验研究

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【摘要】：针对目前深层开采石油导致的井下工况变得高温高压和强腐蚀性的难题,需要设计新式的金属密封组件替代变得不稳定的原有的橡胶密封组件。通过参考相关金属密封的技术文献,设计了一种新颖的金属密封套筒结构。并通过Abaqus软件分析了该密封结构在坐封过程中变形和密封情形,然后利用Isight进行了结构尺寸的优化。最后通过坐封实验验证了优化结果可参考性。主要内容如下:(1)根据井下的工况选择了合适的密封套筒材料,并设计了两种不同的结构。简要介绍了这两种结构的主要特点及密封原理。选择出其中径向变形量大的结构。(2)运用有限元分析软件对所设计的结构分析了密封组件在外层套管约束下的变形和受力情况,得出了套筒径向变形、接触应力和外加载荷之间的关系。运用Python语言对Abaqus进行二次开发参数化建模,得出了密封套筒的七个结构尺寸对密封套筒上接触应力和最大等效塑性应变和的影响(3)运用Isight软件提供的多目标优化算法对密封套筒的重要尺寸进行尺寸优化,对优化后的密封套筒建立分析模型并进行试验。实验结果表明外加载荷与下压位移的关系与仿真结果大致吻合,验证了模拟参数的准确性,初步验证了该结构的可行性。
【关键词】：金属对金属密封 桥塞 有限元分析 结构优化 试验研究
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题背景和研究的目的及意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 金属密封元件的有限元模拟分析与结构设计18-36
• 2.1 有限元分析的简介和数学基础18-25
• 2.1.1 有限元方法的数学基础18-20
• 2.1.2 Abaqus软件简介20-25
• 2.2 金属密封套筒的结构设计及其密封原理25-28
• 2.2.1 金属密封套筒的结构设计原理25-27
• 2.2.2 密封套筒的密封原理27-28
• 2.3 两种密封结构的有限元模拟28-35
• 2.3.1 材料的选择28-29
• 2.3.2 密封结构模型29-34
• 2.3.3 第二种结构的有限元模拟结果34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 密封套筒结构的尺寸变量分析36-51
• 3.1 原尺寸密封结构的有限元结果分析36-39
• 3.2 Python介绍39-40
• 3.3 Python语言的参数化建模和各结构尺寸的影响效果40-49
• 3.3.1 基于python的参数化建模40-42
• 3.3.2 各结构尺寸对密封效果的结构强度的影响效果42-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 密封套筒结构的尺寸优化及实验对照51-59
• 4.1 结构优化的基本概念51
• 4.2 数学模型51-52
• 4.3 Isight简介及优化算法52-54
• 4.4 密封套筒结构的尺寸优化54-55
• 4.5 优化后的密封套筒试验对照55-57
• 4.6 密封套筒的新式加工方法57-58
• 4.7 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘松;吴静;董晓明;;压缩式封隔器胶筒结构改进及密封性能分析[J];石油矿场机械;2013年04期

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3 仝少凯;;压缩式封隔器胶筒力学性能分析[J];石油矿场机械;2012年12期

4 葛松;;压缩式封隔器密封胶筒有限元分析及改进[J];石油矿场机械;2011年12期

5 王忍峰;付振银;任雁鹏;王小文;苗晋伟;;多裂缝压裂工艺在超低渗储层中的应用[J];钻采工艺;2010年S1期

6 李宗田;;水平井压裂技术现状与展望[J];石油钻采工艺;2009年06期

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本文编号：1116292