为适应钻孔深度越来越深要求，延长随钻测量工作寿命，针对组合静密封结构缺陷，设计一种适用于随钻测量仪器的自保护密封装置。通过静力学膨胀数值模拟对橡胶气囊膨胀位移与气压关系进行研究，并在此基础上对模型尺寸大小不同，结果不同原因进行分析，讨论造成自保护密封装置模拟结果不同的因素，确定气囊直径、宽度、壁厚和内腔宽度4个自变量，并对4个自变量进行模拟，探究其与橡胶气囊膨胀关系；在静力学膨胀模拟基础上，建立自保护密封简易模型，通过流体数值模拟对其密封效果进行分析。结果表明：自保护密封装置橡胶气囊膨胀位移大小与压力成线性关系，橡胶气囊膨胀位移比k与气囊直径和宽度呈二次函数关系，与气囊内腔宽度和壁厚成反比且橡胶气囊内外圈膨胀位移比k大小不同，并随着自变量参数增大，外圈膨胀位移比k逐渐小于内圈，可推导出橡胶气囊结构尺寸存在膨胀位移比k最大的临界值；在自保护密封装置保护下，自保护密封简易模型内部无水流动轨迹，证明了自保护密封装置可靠。橡胶气囊结构尺寸临界值的存在为设计在仪器空间有限情况下达到最佳密封效果的自保护密封装置尺寸提供依据。

国家自然科学基金项目（42172345）；

1 自保护密封装置结构及工作原理
2 自保护密封装置膨胀数值模拟研究
2.1 自保护密封装置模型及网格划分
2.2 定义边界条件和载荷
2.3 膨胀过程数值模拟分析
3 自保护密封装置流体数值模拟及随钻实验
3.1 自保护密封装置模型及网格划分
3.2 定义边界条件和载荷
3.3 流体数值模拟分析
3.4 自保护密封装置组合密封结构随钻实验
4 橡胶气囊膨胀因素分析
5 结论

王耀民,叶根飞,赵永哲,高科,刘卫卫,段会军.随钻测量自保护密封原理及影响因素分析[J].煤田地质与勘探,2022,52(04):153-158.