水下井口连接器密封性能影响因素分析与优化

水下井口连接器作为连接高压井口与水下采油树、防止井内高温高压流体泄漏的关键设备，其承受着极其恶劣的载荷作用。为研究内压工况下流体渗透压力对井口连接器金属-金属密封的影响，以自主研制的井口连接器为对象，考虑流体渗透压力对VX钢圈密封性能的影响，运用ABAQUS软件分析了井口连接器在预紧和内压工况下的密封性能，探究了预紧力、介质压力、密封圈材料性能和结构参数对其接触应力的影响规律。研究结果表明：轴向预紧力是影响连接器密封性能的重要因素，在保证连接器结构强度下应尽量增大预紧力；随着内压的增大，上密封面的接触应力增加，趋势与下密封面相比较增加速率变低，且下密封面接触应力大于上密封面；316L不锈钢满足密封准则，用其作为密封圈材料更为经济；最优密封锥面锥角α为22.75°,最优密封面宽度b₀为28mm。所得结论可为其他类型水下井口连接器的密封结构设计提供依据。