基于试验设计的连续管胶筒密封结构分析优化.pdf

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2014年第42卷第l0期●油气田开发工程基于试验设计的连续管胶筒密封结构分析优化李斌刘婷蒋宇鸿朱兆亮(1．西南石油大学机电工程学院2．中国石油长城钻探工程分公司)摘要：连续管胶筒密封效果和使用寿命关系到其作业的成败。为此，从提高胶筒的密封可靠性和延长其使用寿命出发，将胶筒表面优化为由A、e这2个设计变量描述的偏心椭圆，并建立胶筒密封有限元模型。以接触应力大小和分布作为约束条件，密封路径最大化为优化目标，在对设计变量合理离散的基础上，通过全因子试验设计，对有限元仿真结果进行多元回归分析，获得了

2、设计变量对结果响应的影响性，并以此确定最佳变量组合。研究结果表明，设计变量A与e之间的交互效应明显；优化后接触路径比等径胶筒增加50％，最大接触应力比未偏心时下降10％，但应力分布更为合理，有效提高了连续管密封胶筒的密封可靠性，延长了其使用寿命。关键词：胶筒密封；接触应力；试验设计；回归分析；交互效应；结构优化中图分类号：TE242．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．10．023StructuralAnalysisandOptimizationofRubberSleeveofCoiledTubin

3、gBasedonExperimentalDesignLiBinLiuTingJiangYuhongZhuZhaoliang(1．SchoolofMechatronicEngineering，SouthwestPetroleumUniversity；2．CNPCGreatwallDrillingCompany)Abstract：ThesealingeffectsandservicelifeofcoiledtubingrubbersleevearecriticaltotheSuccessofoper—ations．Toimprovethesealin

4、greliabilityandservicelifeoftherubbersleeve，therubbersleevesurfaceisoptimizedtoaneccentricovaldescribedbytwodesignvariables，andthefiniteelementmodelofrubbersleevesealingises-tablished．Giventhecontactstressvalueanddistributionasconstraintsandmaximizingthesealingpathastheopti—m

5、izationobjective，withreasonablediscretedvariables，theeffectsofdesignvariablesontheresultsresponsesareobtainedthroughfullfactorialexperimentaldesignandmultipleregressionanalysisoffinitedementsimulationre—suits．Then，thebestcombinationofvariablesisdetermined．Thestudyresultsshowt

6、hatthetwodesignvariableshaveasignificantinteractioneffect．Theoptimizedcontactpathis50％longerthantheisometricrubbersleeve．ThemaximumcontactstressiS10％lowerthantheconcentriconebutwithamorereasonablestressdistribution．Thestudycontributestoanimprovementinthesealingreliabilityanda

7、nextendedservicelifeofcoiledtubingrubbersleeve．Keywords：rubbersleevesealing；contactstress；experimentaldesign；regressionanalysis；interactioneffect；structuraloptimization连续管通过防喷盒中胶筒与油管接触密封实现0引言带压作业，胶筒作为主要密封部件，其密封效果和使用寿命关系到连续管作业的成败。笔者将增大胶连续管技术具有可带压作业、自动化程度高和筒密封路径以增强密封可靠性，改善胶筒接触应

8、力起下钻时间短等特点，因而被广泛应用于钻井、修分布以及延长其使用寿命作为切入点，对连续管胶井、冲砂和排液等作业中，被认为将是代替常规钻筒