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2024年第53卷石油矿场机械

第1期第50页OILFIELDEQUIPMENT2024,53(1):50-58

文章编号：1001-3482(2024)01-0050-09

膨胀套管接头柱面密封结构密封性能分析

殷鹏军，张建兵，刘吉吉，李蕾帆，李金锋

（西安石油大学机械工程学院，西安710065）

摘要：为了研究影响膨胀套管接头柱面密封结构密封性能的因素，采用有限元显示动力学分析方

法，对构建的膨胀套管接头柱面密封结构的膨胀过程进行有限元仿真和分析，得到了无载荷工况、

内压和金属密封面初始间隙对套管接头密封性能的影响规律。结果表明：在无载荷工况下，套管接

头膨胀后金属密封面间接触力为零，不具备密封性能；在0～30MPa范围内，施加的压力越大，膨

胀后金属密封面间的接触力越大，密封性能越高；金属密封面初始间隙对套管接头的密封性能影响

最大，当金属密封面初始间隙在0.1～0.4mm范围内减小时，套管膨胀后密封面上的接触力逐渐

增大，柱面密封结构的密封性能逐渐提高。分析结果可为膨胀套管接头密封性能优化设计提供

参考。

关键词：膨胀套管接头；金属密封面；接触力；密封性能

中图分类号：TE931.2文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1001-3482.2024.01.008

AnalysisofSealingPerformanceofCylindricalSealingStructureofExpansionCasingJoint

YINPengjun,ZHANGJianbing,LIUJiji,LILeifan,LIJinfeng

(CollegeofMechanicalEngineering,XianShiyouUniversity,Xian710065,China)

Abstract:Inordertoselectasuitablemetalsealstructurefortheexpansioncasingjointandstudy

thefactorsaffectingthesealingperformanceoftheexpansioncasingjoint,thefiniteelementdis-

playdynamicanalysismethodwasusedtosimulateandanalyzetheexpansionprocessofthecylin-

dersealstructureoftheconstructedcasingjoint,andtheinfluencelawofinternalpressureand

initialclearanceofsealingsurfaceonthesealingperformanceofthejointwasobtained.The

resultsshowthatthecontactforcebetweenthesealingcontactsurfacesafterexpansionofthecas-

ingjointiszero,andthecasinghasnosealingperformance,soitisnotsuitableforthecasing

undernoloadconditions.Whentheinternalpressureis30MPaandtheinitialsealinggapiscon-

stant,theexpandedsealingcontactsurfaceoftheexpansioncasingjointhasthemaximumcontact

force.In