牙轮钻头是石油与气钻井工程中重要的破岩工具之固原万能胶厂，其寿命直接影响着钻井率和成本。然而，牙轮钻头在恶劣环境下钻进时，钻速慢、寿命低的问题表现得尤为突出。密封是牙轮钻头阻挡泥浆进入的关键线，旦失封就会致轴承迅速磨损和钻头失。牙轮钻头失分析表明，轴承密封是牙轮钻头失的关键因素。现有牙轮钻头密封失严重，致钻头失严重、钻井率降低、钻井成本増加。西南石油大学机电工程学院周已教授针对牙轮钻头密封难问题提出了种新型的“牙轮钻头螺旋磁流体复密封结构”，具有主动排砂、自动补偿封浆应等优点。通过仿真与试验法研究该结构的耐压机理，揭示了工况参数对该结构的耐压能的影响规律，为后续的工程应用提供定的理论指。相关研究认识刊登在《石油学报》45卷12期。

（1）开展牙轮钻头螺旋磁流体复密封磁场数值仿真研究。研究磁通密度分布、磁感应强度分布的影响规律，得到大磁感应强度为3.6978T，小磁感应强度为0.24T，靴顶部处存在较大的磁感应强度梯度，验证了该密封结构具有定的耐压能力。根据理论耐压计得到耐压值为1.09MPa，大于牙轮钻头密封腔内外名义压力差0.7MPa，验证了密封结构的可行。

（2）开展牙轮钻头螺旋磁流体复密封磁流耦数值仿真研究。研究结果表明，该结构在泥浆中的耐压值比理论耐压值小，为0.96MPa，满足其耐压要求。通过研究转速和温度对该结构耐压能的影响，得到当转速为50r/min时，耐压能力强固原万能胶厂，约为1.03MPa。当转速为250r/min时，PVC管道管件粘结胶耐压能力弱，约为0.773MPa。随着转速增大，耐压能力降低。当温度为60℃时，耐压能力强，约为0.99MPa。当温度为180℃时，压能力差，约为0.752MPa。与转速相比，温度对密封结构耐压能的影响较小。

（3）开展牙轮钻头螺旋磁流体复密封试验研究。试验结果表明，转速的提升对密封结构的整体耐压能力影响呈下降趋势。当转速为50～250r/min时，耐压能良好。当转速过250r/min后，耐压能稳定下降。温度对该结构的耐压能影响规律与转速是致的，随着温度的提升，耐压能力呈下降趋势。当温度为60～150℃时，耐压能良好，温度越，耐压值递减的幅度就越大。

论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202412010固原万能胶厂

附件：周已等：牙轮钻头螺旋磁流体复密封耐压机理.pdf

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