基于ANSYS的井下增压器活塞间隙密封研究.pdf

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1、2014年5月润滑与密封Mav2014第39卷第5期LUBRICATIONENGINEERINGVol_39No．5DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．05．013基于ANSYS的井下增压器活塞间隙密封研究彭勃郭楚文赵榉邓杰(中国矿业大学电力工程学院江苏徐州221116)摘要：针对井下增压器活塞密封问题，提出以非接触式迷宫间隙密封代替原有填料密封。构建迷宫间隙密封的二维增阻槽模型，基于ANSYS—Fluent流体仿真软件，采用SST模型和SIMPLE算法，分析单个槽槽深和槽宽与泄漏量

2、之间的关系，并探讨有限长度下增阻槽的布置方法。结果表明：槽深一定时，泄漏量随着槽宽的增大而增大；槽宽在1mm以上时，当槽宽深比在2：1左右泄漏量最小；槽深增大达到槽宽深比为1：1时，随着槽深增大泄漏量的变化趋于平缓。在有限长度下，槽间距增大，槽与间隙进出口的距离减小，泄漏量随着槽间距的增大呈现出先减少后增大的规律，因此必须合理匹配槽间距及槽与间隙进出口的距离，才能达到较好的密封效果。关键词：井下增压器；间隙密封；泄漏损失中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)5—069—3Rese

3、arch0ntheClearanceSealofPistoninDown·hole-pumpbyANSYSPengBoGUOChuwenZhaoWeiDengJie(ChinaUniversityofMiningandTechnology，XuzhouJiangsu221l16，China)Abstract：Non—contactlabyrinth—clearancesealwaspresentedtoreplacethepackingsealofthepistonofdown—hole—pump．Two—di—m

4、ensionalgroovemodeloflabyrinth-clearancesealwassetup，andtheeffectofgroovewidthandgroovedepthontheleakagewasanalyzedbyadoptingSSTturbulentmodelandSIMPLEalgorithmandbasedonANSYS—Fluentsimulationsoftware．Thearrangementofthegroove．withlimitedlengthwasexplored．Ther

5、esultsindicatethatthereisapositivecorrelationbetweentheleakageandthegroovewidthwhenthesealdepthisfixed．Theleakage．isthesmallestwhenthewidth—depthratioisabout2：1whilethegroovewidthismorethan1mm．andthetrendofflatteningoftheleakageisoccurredwhile．thewidth—depthra

6、tioreachto1：1．Theleakageofsealisfirstincreasedandthende—creasedinacertainseallengthalongwiththeincreasingofthedistancebetweengroovesorthedecreasingofthedistanceamonggroovesandtheinletandoutletofclearance．Sotherationalmatchingofthedistanceamonggroovesandtlinlet

7、andoutletofclearanceisimpor—tanttogetgoodsealingproperty．Keywords：down—hole—pump；clearanceseal；leakage超高压辅助钻井技术是目前得到实际运用的提高pump)。深井钻井速度、缩短钻井周期、降低钻井成本的最为国内学者对井下增压装置做了大量的研究工作，有效的技术之一。简单来说，该技术就是通过提高钻如李洪敏设计了活塞式井下增压器，徐依吉、徐义井液的压力，在井底实现高压高速的射流，通过该射等人设计了螺杆式井下增压器，管志川等一

8、设流对井底岩石进行辅助破碎。地面增压技术和双流道计了减振式井下增压装置。虽然动力不同，但其都是钻井增压技术在实践证明并不可行之后，井底增压技利用活塞的运动来实现对钻井液的加压。术成为最主要的研究方向，它不仅摆脱了复杂而庞大在井下高温高压高磨损的环境下，如何保证活塞的地面设备，并且易于在常规钻井方式上进行转化，密封寿命成为井下增压器寿命保证的一个重要课题。其最