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第10期-13-

水下油管悬挂器金，属密封设计及有限元分析

葛居良于小涛陈旭冯传广韩冰

营257029)

（威飞海洋装备制造有限公司山东东营

[摘要】在水下油气开采领域中，水下采油树是水下油气田开发中重要的井口控制装置，油管悬挂器是水下采油树必不

可少的重要组成部分，金属密封是油管悬挂器的重要零部件，金属密封性能的好坏决定着水下采油树的工作效率。为了保

证水下采油树的高效工作和使用寿命，避免水下采油树因密封问题出现损伤。对油管悬挂器的金属密封进行有限元设计分

析，保证水下油管悬挂器金属密封的可行性。分析结果表明，金属密封的密封能力和稳定性符合设计要求。

【关键词】水下采油树；油管悬挂器；金属密封；设计分析

随着工业发展的需求量增大，导致人类对于孔之间的接触应力，从而实现对油管悬挂器与本

原油的依赖程度逐步增加。现阶段海洋油气资源体之间的密封。

逐渐成为新增探明储量的主流，海洋油气资源的所产生的密封压力存在于顶部密封和上部中

产量也在逐年上升!。水下采油树是水下油气田开间密封之间、下部中间密封和上部底部密封之间

发中重要的井口控制装置，油管悬挂器是水下采以及下部底部密封下方的整个内孔中。压力施加

油树必不可少的重要组成部分，金属密封是油管在图1-1所示的表面上。

悬挂器的重要零部件，金属密封性能的好坏决定

着水下采油树的工作效率和安全性能。金属密封

相较于普通的橡胶密封来说，其具有耐高温、耐

腐蚀、耐磨损、密封性能好的优势，金属密封可

以在高温低温这种循环温度的工作环境中拥有较

高的密封性能，同样其缺点也是很明显的，密封

面的加工要求高，成本较高，若密封面出现磨损

后难以修复，一般需要更换[5-6]。所以好的金属密

封设计就显得尤为重要，本文从几个方面进行分

析，最终设计出符合要求的金属密封。

1金属密封的原理设计

由于水下采油树的油管悬挂器与采油树本体

之间存在间隙，形成的间隙会导致流体泄露，所

以金属密封在油管悬挂器密封中起到至关重要的

作用，外观设计上，两个金属密封件为U型的金属

密封设计，通过螺纹环安装在油管悬挂器上形成

反向的双U型安装形状，并在两个金属密封中间添

加非金属密封件，作为主要的密封件来实现密封

的设计。图1-1压力应用界面

将带有金属密封件的油管悬挂器安装在水下

作者简介：葛居良（1990-），男，汉族，机械工程师，威飞海

采油树本体中。金属密封件在压力作用下发生弹洋装备制造有限公司水下采油树设计室主任，主要从事完井设备

性形变从而压缩膨胀[2]，使金属密封件与采油树本开发、水下完井技术研究。中海石油（中国）有限公司北京研究

中心科学研究与技术开发项目“渤海水下生产系统国产化研究与

体密封面发生紧密接触。增加了密封凸起和密封示范应用”

石油和化工设备

14-论文广场2024年第27卷

2金属密封的设计要求15000psi,以保证在生产过程中的要求。

金属密封的设计参数要符合API6A和API17D3金属密封设计有限元分析

设计标准，设计