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扩张式封隔器胶筒密封性能影响因素分析
刘鸣;蒋文杰;郑庭;赵琳;陈涛;张杰
【期刊名称】《四川轻化工大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(35)1
【摘要】扩张式封隔器是一种常用封隔器,广泛用于油气开采过程中。
为探究扩张式封隔器性能影响因素,建立封隔器有限元数值计算模型,讨论了胶筒长度、厚度、肩部倾角、胶筒座倒角和胶筒与套管间间距对胶筒密封性能和力学性能的影响。
分析结果表明:胶筒座倒角为1 mm、胶筒肩部倾角为40°时胶筒应力集中程度最小;胶筒厚度改变对接触压力没有明显影响;胶筒长度变化对胶筒密封性能影响较小,但长度过短会影响胶筒使用性能;在不影响封隔器下入的前提下,可适当减小胶筒与套管间距离,以改善胶筒力学性能。
【总页数】7页(P67-73)
【作者】刘鸣;蒋文杰;郑庭;赵琳;陈涛;张杰
【作者单位】四川宝石机械钻采设备有限责任公司;西南石油大学机电工程学院;泸州职业技术学院机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TB42;TE931
【相关文献】
1.扩张式封隔器胶筒高温密封性能试验装置研制
2.压缩式封隔器胶筒结构改进及密封性能分析
3.水力扩张式封隔器胶筒力学性能有限元分析
4.压缩式封隔器异型胶筒密封性能分析
5.封隔器胶筒密封性能影响因素分析
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压缩式封隔器密封胶筒有限元分析及改进葛松【摘要】针对常规压缩式封隔器密封胶筒存在的问题,对常规型和改进型封隔器胶筒在不同坐封载荷下的接触应力进行对比分析,以提高封隔器下井安全性、工作稳定性和密封可靠性.结果表明:改进后的新型压缩式封隔器胶筒比常规封隔器胶筒具有更高的承压能力,使管柱的下井安全性能大幅提高,满足了现场操作需求,提高了下井成功率.%Aiming at the failure existing in compressed rubber seal packing,the analysis and comparison have been made at the condition of seat load and contact stress for the conventional and improved packing to increase security, stability and reliability during tripping down. The result showed that the improved packing,with compressed rubber seal packing,could hold higher pressure and the security was greatly increased during tripping down to meet the requirement of onsite operation.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2011(040)012【总页数】4页(P92-95)【关键词】压缩式封隔器;密封胶筒;有限元分析;改进【作者】葛松【作者单位】甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TE931.2目前，国内各油田常用的封隔器主要有扩张式和压缩式2种类型，且型号很多，结构繁杂。
压裂酸化封隔器胶筒结构密封性能分析与优化杨春雷;费根胜;杨立【摘要】封隔器是压裂酸化过程中的重要工具之一，而胶筒是封隔器的核心零部件，胶筒的好坏直接决定了封隔器的工作性能。
针对压裂酸化用某Y344型封隔器利用有限元技术开展密封结构性能分析与优化研究，获得了胶筒对套管的接触压力分布规律，考虑接触压力与面积两个因素建立了结构密封性能评价方法，分析了胶筒长度与组数变化对密封性能的影响，为封隔器产品开发与使用提供了理论基础。
%The packer is one of the most important tools in the process of fracture acidizing, and rubber barrel is the core com-ponent of the packer , the performance of rubber barrel directly determines the working performance ofthe packer .The packer-type is Y344 and is used in the fracture acidizing of the oil-gas reservoir.The author carries out rubber barrel′s sealing per-formance analysis and optimization research through the finite element method, the distributing law of contact pressure both rubber barrel and casing pipe is obtained, the structure′s sealing performance evaluation method is established on the base of considering contact pressure and contact area, the impact of rubber barrel length and packer group numbers change is ana-lyzed, which provides theoretical basis of packer′s development a nd use.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P30-32,44)【关键词】封隔器;胶筒;密封性能;结构优化【作者】杨春雷;费根胜;杨立【作者单位】江汉石油钻头股份有限公司技术中心，湖北武汉 430223;武汉亚得科技有限公司，湖北武汉 430070;西南油气田分公司川中油气矿，四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】TE910 引言封隔器作为一个关键井下工具，广泛应用于油气井的压裂、酸化、挤注和试压等施工作业中，通过封隔油管与套管或者裸眼井壁之间的环形空间来实现各种封堵作业的要求［1］。
压缩式封隔器胶筒失效因素分析及措施在封隔器的主要元件中，压缩式胶筒非常重要，直接影响着封隔器的功能发挥。
一旦胶筒密封的效果不是很好，就会使其出现一定的安全隐患，甚至造成一定的经济损失。
本文以实验数据作为基点，对压缩式封隔器胶筒失效的几种影响因素进行了系统分析，并且研究探讨了解决措施，对于提升胶筒的封闭效果，确保封隔器在油田开采中的科学应用，具有一定的参考价值。
标签：压缩式封隔嚣；胶筒失效；因素分析当前，很多石油企业进行分层采油的过程中，封隔器都是不可或缺的重要设施，尤其是压缩、密闭性能很强的胶筒，更是在井下开采、填水、酸化、抗沙等作业中普遍的使用。
由于这种压缩式封隔器胶筒利用的是轴间的承重能力，并且在胶筒和外观内侧发生的应力作用下，形成将外来应力和井下液体的充分阻隔，避免出现石油与应力之间的互相影响。
但是如果这种压缩式封隔器胶筒的封闭效果丧失，就很容易导致降低检泵的时限，削弱空气注入的效果，不能顺利实现地下水的及时发现和有效填堵，而且很可能造成井下设施的破裂导致作业不能进行。
因此，笔者试结合试验，就压缩式封隔器胶筒失效的影响因素进行分析，同时研究探讨改进的对策和建议。
1 压缩式封隔器胶筒测试实例1.1 测试流程首先要将座封工具进行密闭液压，让胶筒同测试所用的套管之间紧密连接，形成A和B两个封闭腔体，进行加热处理，以使其满足测试温度的要求，选用温度和应力的数值。
上部注入压力，让A处满足测试的压力数值，2天2夜之后，将压力释放，试验的时候选择温度、压力和补充的数值。
下部注入压力，让B 处也满足测试的压力数值，2天2夜之后，将其释放，选用的数值同上。
最后将测试的座封工具抽出，解除密封，观察压缩的距离，检查出现封闭设施损伤的情况，并且根据测试的数值，对胶筒密封作用的失效因素进行分析。
1.2 失效因素分析一是压缩式封隔器胶筒的上侧部位出现了裂缝和损坏的现象，造成了胶筒的密闭作用失效。
若出现破损情况导致胶筒失效，主要是由于压力在一个点上作用太大造成的。
基于有限元分析的耐高温封隔器密封件优化设计标签：封隔器;胶筒;密封;有限元;高温0引言胶筒具有弹性和密封能力是封隔器的关键元件。
压缩式胶筒是在轴向载荷作用下，产生轴向压缩和径向膨胀来填满油管和井壁之间的环形空间，胶筒与井壁壁之间产生接触压力从而起到隔绝井液和压力、封隔产层以及防止层间流体和压力互相干扰等作用。
胶筒作为密封元件其力学特性是很重要的，胶筒与井壁接触所产生的接触压力，是胶筒承受工作压差的必要条件，因此研究坐封力、工作压差和接触应力之间的关系对从理论上认清胶筒的密封机理和胶筒密封的可靠性具有非常重要的意义。
1封隔器胶简非线性有限元分析模型封隔器常用三胶筒结构，其中心管、胶筒、井壁以及胶筒所受载荷均为轴对称分布，故取过轴线的剖面建立有限元计算模型，胶筒、中心管、中心环和井壁均采用轴对称单元进行模拟。
在有限元分析中，橡胶、井壁、中心管及隔环等用平面单元PLANE183，采用平行四边形单元划分网格，封隔器工作时存在摩擦接触问题，接触面之间建立面一面接触，接触面用CONTAl72接触单元，目标面用TARGEl69接触单元。
三胶筒体系计算模型，边界条件为中心管和井壁上下两端固定，橡胶筒在上端支撑环的作用下压缩膨胀，随着坐封压力的不断增加与套管接触，从而起到密封封隔器上下套管内环空压差的作用，从上端胶筒加载对模型进行求解。
2封隔器胶筒接触应力影响因素2.1胶筒与井壁间摩擦系数封隔器胶筒在井下实际工作条件十分复杂，准确地确定其摩擦系数是非常困难的。
因此，有必要研究摩擦系数对接触应力的影响规律。
从上往下加载100kN，分析胶筒和套管间的摩擦系数从0.1～0.4之间胶筒组合中各个胶筒上的最大接触应力的变化。
随着摩擦系数的增加，胶筒坐封距迅速变小，接触应力减小，封隔器密封承压能力减弱。
最大接触应力与摩擦系数呈非线性关系。
在一定的坐封载荷下，随着胶筒摩擦系数的增大，胶筒与套管之间的接触应力逐渐减小，在摩擦系数小于0.2时，接触应力的下降比较显著;在摩擦系数大于0.2时，接触应力下降较平缓。
