微观泄漏机理在非API套管接头密封性能评估中的应用

• 作者: 杨秀娟 殷晓康 王明达 许志倩 郑晓云 闫相祯
• 来源期刊: 石油学报
• 学科: 工学
• 关键词: 套管接头 密封性能 泄漏率 表面粗糙度 非API 密封结构 加工精度
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 所属期刊栏目: 石油工程
• 页码范围: 963-971
• 页数: 9页
• 分类号: TE931.2
• 字数: 6428字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7623/syxb201405018

摘要

将微观泄漏机理引入非API套管接头密封性能研究,旨在建立表面粗糙度和密封结构加工参数与微观气体泄漏率之间的函数映射关系.通过Monte Carlo随机正态分布抽样公式结合密封表面粗糙度加工参数,模拟得到服从正态分布和预设表面粗糙度值的粗糙表面轮廓曲线,依据不同样本容量和表面粗糙度下平均峰角、平均峰高和三角峰数目/样本容量等轮廓曲线形貌特征统计数据,分析得到模拟曲线几何共性特征.结合弹塑性力学接触理论和计算得到的粗糙表面几何形貌参数,建立具有几何共性特征的高硬度管体层锥体压入低硬度软金属镀层平面简化泄漏模型,将气体泄漏看作不可压缩稳定层流,推导出含有密封面微观几何形貌特征(平均峰角和平均峰高)的气泄漏率计算公式.将与套管接头主密封结构重要加工参数相关的总密封预紧压力代入微观气体泄漏率计算公式,得到适用于非API套管接头密封性能定量评估计算方法.泄漏率实例计算结果表明,不同表面粗糙度对应气体泄漏率相差一个数量级,且加工精度等级越高相差越明显.非API套管接头密封设计和性能评估必须考虑金属机加工表面粗糙度.