极地钻井关键设备橡胶密封材料的优选

• 作者: 孙宝江 王志远 郑凯波 陈远鹏 陈野
• 来源期刊: 石油钻探技术
• 学科: 工学
• 关键词: 极地钻井 低温 橡胶 拉伸试验 压缩永久变形 超弹性本构模型
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 钻井完井
• 页码范围: 54-60
• 页数: 7页
• 分类号: TE28+1
• 字数: 3936字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11911/syztjs.2019111

摘要

极地的低温环境会使橡胶逐渐变硬甚至玻璃化从而丧失原有的弹性,易导致钻井泵、防喷器等关键钻井设备出现密封失效问题,影响正常生产并带来安全隐患.因此,需要对极地钻井关键设备所用橡胶密封材料进行优选.按照国家标准GB/T 528-2009和GB/T 7759.2-2014,在20～-50℃温度环境下对橡胶材料进行了单轴拉伸和压缩永久变形试验,将试验数据与多种常见超弹性本构模型进行拟合得到了模型参数,分析了这些本构模型在低温条件下的适用性;利用有限元分析软件ABAQUS,模拟分析了-45 ℃温度下处于工作状态的O形橡胶密封圈的密封性能,找出了设备在低温条件下容易发生密封失效的位置.分析认为,在低温、小变形条件下,Polynomial(N=2)模型和Ogden(N=3)模型能更准确地描述橡胶的力学性能;硅橡胶、气相胶、丁腈橡胶在极地环境(-45 ℃)下依然保持优越的密封性能,可以作为极地钻井关键设备用橡胶密封材料.低温下超弹性本构模型的分析和橡胶密封材料的优选,可为我国后续极地钻井提供理论指导与支持.