水下井口密封圈的结构优化与负载响应分析.pdfVIP

90天然气与石油2025年4月

NATURALGASANDOIL

水下井口密封圈的结构优化与负载响应分析

李勇12杨旭12蒋永义12黄邱全平1,2

黄荣吉1.2李伟1.2

1．中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300456

2．海南省深海深层能源工程重点实验室，海南海口570100

摘要：水下井口与井口连接器通常采用金属密封圈建立生产作业与外部环境之间的密封通

道。为研究水下井口密封圈的结构特性，以及不同结构形式的密封圈对环境负载的响应特性，针对

18-3/4in(1in=25.4mm)10K井口规格，基于有限元分析软件Abaqus的有限元分析方法，确定了

常用VX钢圈的优选结构参数，根据密封特性优化了钢圈结构，并对不同结构形式的密封圈进行负

载响应分析。结果表明：VX钢圈优选密封锥面角度为22.7°~22.8°，优选锥顶直径D为507.8~

508.4mm；VAX钢圈较VX钢圈能明显改善密封型面上的接触应力与应力分布，但抗负载能力较

弱；密封型面上的环槽能有效建立钢圈主、次双重密封，并增加主密封接触宽度，但不能提高钢圈的

负载能力；井口连接器负载能力范围内，环境负载对钢圈的密封性能影响较小。分析结果可为不同

井口规格密封圈的设计与应用提供方法和数据参考。

关键词：井口密封圈；井口连接器；结构优化；密封特性；负载响应

D0I:10.3969/j.issn.1006-5539.2025.02.012

Structuraloptimizationandloadresponseanalysisofsubsea

wellheadsealinggaskets

LIYong2,YANGXu,JIANGYongyi2,HUANGRongji-2,LIWei2,QIUQuanping?

1.CNOOCEnerTech-DrllingProductionCo.,Tianjin,300456,China;

2.KeyLaboratoryofDeepSeaDeepFormationEnergyEngineeringofHainanProvince,Haikou,Hainan,570100,China

Abstract:Subseawellheadandwellheadconnectorsusuallyutilizemetalsealinggasketstoestablisha

sealedchannelbetweenproductionoperationandtheexternalenvironment.Inordertostudythestructural

characteristicsofsubseawellheadsealinggasketsandtheresponsecharacteristicsofdifferentgasket

structuralformsunderenvironmentalloads,thispaperfocusesonthe18-3/4in(1in=25.4mm)10K

wellheadspecifications.Usingthefiniteelementanalysismethodbase