[发明专利]一种深海补偿器用密封件及其密封寿命的测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种深海补偿器用密封件及其密封寿命的测试装置和方法，密封件包括：环形密封结构，环套在外作业管柱和内作业管柱所形成的环形间隙中，环形密封结构包括依次一体设置的第一外层、第一填充层、中间层、第二填充层和第二外层，其中第一外层、中间层和第二外层均为PEEK层，第一填充层和第二填充层为至少一层PTFE基复合层和至少一层PTFE层交替分布形成的多层结构，且PTFE基复合层和PTFE层的轴向横截面呈人字形；环形扶正结构，两环形扶正结构分别环套在位于环形密封结构两端的内作业管柱的外壁上。当密封件遭受海水上下浮动而被挤压时，能够有效缓冲海水上下浮动所带来的轴向滑动挤压。

技术领域

本发明涉及一种深海补偿器用密封件及其密封寿命的测试装置和方法，属于海洋油气及天然气水合物勘探开发技术领域。

背景技术

深水浮式钻井平台在开放水域石油、天然气开发过程中，由于作业中海浪引起的上、下浮动，使其作业管柱既会上下浮动，也会产生横向的剪切力。为此，研制一种浮式钻井平台用管柱补偿器，具有管柱传递扭矩、自扶正的功能，同时长时间保持伸缩管柱密封且不失效。

浮式钻井平台具有潜没在水下的浮体并由立柱连接浮体和上部甲板，作业时处于漂浮状态。浮式钻井平台在深水区域作业，需依靠定位设备，一般为锚泊定位系统，水深超过300～500米时，需要采用动力定位系统或深水锚泊定位系统。浮式钻井平台由于下部浸没在水中，其横摇与纵摇的幅值很小，但垂荡运动影响较大。由于浮式钻井平台的漂浮作业特性，其作业管柱既会受到横向的剪切力影响(较小)，但是会产生上、下浮动(较频繁)。因此，在浮式平台测试作业过程中，需要在作业管串中设置补偿管柱收缩的工具。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种深海补偿器用密封件及其密封寿命的测试装置和方法，该密封件的密封结构的轴向横截面采用人字形设计，能够极大提供其在高压状态下的密封性能，当密封件遭受海水上下浮动而被挤压时，能够有效密封管柱内外的压力。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种深海补偿器用密封件，包括：

环形密封结构，环套在外作业管柱和内作业管柱所形成的环形间隙中，所述环形密封结构包括依次一体设置的第一外层、第一填充层、中间层、第二填充层和第二外层，其中所述第一外层、中间层和第二外层均为PEEK层，所述第一填充层和所述第二填充层为至少一层PTFE基复合层和至少一层PTFE层交替分布形成的多层结构，且所述PTFE基复合层和所述PTFE层的轴向横截面呈人字形，所述第一填充层中的所述PTFE基复合层和所述PTFE层的尖端朝向所述第一外层，所述第二填充层中的所述PTFE基复合层和所述PTFE层的尖端朝向所述第二外层；

环形扶正结构，两所述环形扶正结构分别环套在位于所述环形密封结构两端的所述内作业管柱的外壁上。

所述的深海补偿器用密封件，优选地，所述PEEK层中PEEK的数均分子量为10-16万，拉伸强度为98MPa，玻璃化转变温度为150℃。

所述的深海补偿器用密封件，优选地，PTFE层中PTFE的数均分子量为100-150万，比重为2.17g/cm³，体积密度为814.16g/L。

所述的深海补偿器用密封件，优选地，PTFE基复合层为碳纤维增强的PTFE，数均分子量为100-150万，比重为2.089g/cm³，体积密度为708.8g/L。

本发明第二方面提供一种深海补偿器用密封件的密封寿命的测试装置，包括：