基于溶胀老化实验的螺杆钻具橡胶衬套性能

随着油气资源勘探技术的不断发展,中国油气资源逐步从浅层油气井开发迈向到深层、超深层油气井开发的阶段,螺杆钻具橡胶衬套井下高温热老化和油基钻井液溶胀问题显著,导致螺杆钻具输出性能衰减,严重影响钻进效率。因此,亟需揭示高温条件下溶胀作用对橡胶衬套性能的影响。通过开展橡胶材料高温溶胀老化实验和材料性能实验,优选出了超弹本构模型为Yeoh模型,使用不同溶胀时长的本构参数和溶胀当量温度建立有限元模型,分析了不同溶胀时长对橡胶衬套内腔变形、力学性能、密封性能、过流面积和滞后生热的影响。研究结果表明,随着溶胀时长的增加:①内腔变形量先逐渐升高,后趋于平缓;②Von Mises应力和接触应力逐渐增大;③过流面积逐渐减小,并趋于平缓,在溶胀饱和状态时,过流面积降低了12.2%;④热滞后最高温升逐渐增大。