深孔保压取样球阀热应力耦合仿真分析

随着钻孔深度的不断加大,钻孔内的温度和压力也会越来越高,保压取样作为一种能够有效获取地下岩心原位赋存状态的技术方法,在高温高压的环境下能否有效实现原位保压成为检验保压取样可靠性的关键标志之一。为此,选取保压取样的关键机构球阀,开展热-应力耦合仿真分析,重点研究了球阀在[15,30]MPa、[0,250]℃环境参数内的应力和变形规律。从仿真模拟结果可以看出:①对比316L、42CrMo和Inconel718这3种材料在[15,30]MPa静压力作用下的最大等效应力与最大变形,同时考虑加工成本,优选42CrMo作为球阀制作材料;②当温度从0℃增加到250℃时,球阀的最大变形也在增加,但增长率仅为1.05%,最大等效应力虽然有小的波动,但整体呈现增加趋势,最大波动幅度为12.76 MPa,处于球阀有效密封的允许范围内。仿真模拟结果可为保压球阀在深孔中的可靠密封提供理论数据。