海上完井封隔器胶筒设计及密封性能分析

建立了海上完井封隔器胶筒尺寸设计与接触压力计算理论模型,同时利用ANSYS软件建立了胶筒密封轴对称有限元模型,基于橡胶材料本构模型确定了材料常数,带入有限元模型分析胶筒的密封性能与强度是否满足要求,并对比研究胶筒理论计算结果与有限元分析结果。分析结果表明,坐封阶段胶筒最大位移发生在双密封腔位置,最大接触压力发生在规环挤压胶筒处;工作阶段胶筒最大位移发生在胶筒挤入规环与套管的环形空间位置,位移最大值为7.1 mm,胶筒与套管最大接触压力为40.1 MPa。胶筒理论计算结果与有限元分析结果对比表明,坐封阶段和工作阶段胶筒与套管最大接触压力和胶筒压缩行程相差不大,说明2种方法的计算结果比较接近。     

双胶筒封隔器的研究与应用

针对萨北油田目前注水井用封隔器普遍存在的洗井滑套胶圈过孔易被刮坏、洗井后洗井滑套不归位、封隔器坐封后有效密封面积小、解封机构不合理及解封成功率低等问题，研究应用了双胶筒封隔器。主要介绍了该封隔器的研究试验情况及其工艺特点，并通过对现场试验情况的分析，进一步阐明了该封隔器对于提高注水井密封率和注水合格率，降低作业施工难度方面的重要作用。     

双胶筒封隔器的研究与应用

针对萨北油田目前注水井用封隔器普遍存在的洗井滑套胶圈过孔易被刮坏、洗井后洗井滑套不归位、封隔器坐封后有效密封面积小、解封机构不合理及解封成功率低等问题,研究应用了双胶筒封隔器.主要介绍了该封隔器的研究试验情况及其工艺特点,并通过对现场试验情况的分析,进一步阐明了该封隔器对于提高注水井密封率和注水合格率,降低作业施工难度方面的重要作用.     

三胶筒封隔器胶筒硬度优选

基于三胶筒封隔器的密封原理、技术特点,并通过理论计算和建模分析可知,三胶筒斜面变形严重,对径向压力影响较大,在三胶筒设计时应首先考虑中间胶筒的硬度最大化,边胶筒硬度小,当胶筒硬度设计组合为80HSA/90HSA/80HSA的胶筒组合最大径向压缩比为44.82％,此种胶筒组合方式最佳,三胶筒设计具有一定的指导意义.     

RTTS封隔器胶筒问题浅析

RTTS封隔器是用于井下套管里封隔油、气、水层的专用工具,它通过外力作用,使胶皮筒长度缩短,直径变大,密封油、套环形空间,分隔封隔器上下的油(气、水)层,从而实现油气井的测试目的。在实际应用过程中,针对由于封隔器胶筒问题而导致的封隔器失封问题,对胶筒选择所考虑的因素进行剖析,避免坐封失败的发生。     

压缩式缩径井封隔器胶筒的结构优化研究

针对压缩式缩径井封隔器外径小、胶筒压缩变形量大、密封效果差的问题,开展了压缩式缩径井封隔器胶筒结构优化设计,并进行了承压能力的理论和试验分析,研制了一种适合缩径井高压密封的胶筒结构型式。通过试验证明,该缩径井胶筒(外径100mm)在φ139.7mm(51/2英寸)套管中承压不低于25MPa,满足了缩径井的使用要求。     

压缩式封隔器胶筒力学性能分析

将压缩式封隔器分为自由变形和约束变形2个阶段。从胶筒变形的几何、静力和物理方程中推导出了封隔器密封的最小坐封力;计算了自由变形阶段胶筒的高度,得到了胶筒在有、无工作压差2种条件下的接触应力。在此基础上得到了胶筒的极限密封压力,分析了胶筒的强度,确定合理的坐封力和工作压差。为封隔器胶筒结构尺寸的设计提供理论依据。     

封隔器胶筒密封性能有限元分析

封隔器胶筒的密封性能直接制约其使用性能，且胶筒属于超弹性材料，在井下多种载荷作用下，其力学行为复杂。以三胶筒组合的压缩式封隔器为研究对象，建立了封隔器密封元件的有限元力学模型，分析了加载方式、摩擦因数以及胶筒硬度等对胶筒接触应力的影响，得出了接触应力沿胶筒轴向的分布规律，研究结果可指导封隔器胶筒组合的设计和井下作业。     

压缩式封隔器胶筒密封性能的试验研究

本文论述了采用影象云纹法、电测法对封隔器胶筒的表面变形、密封面的接触应力,极限密封压力、应力松弛等规律进行的试验研究,对封隔器胶筒的密封机理提出了较全面和符合实际的看法,为合理设计胶筒结构尺寸提供了依据,对正确使用胶筒具有一定的指导作用。     

水井封隔器胶筒防掉井装置革新

压缩式封隔器是油田实现分层注水的主要工具，由于压缩式封隔器的解封均以上提强拉为主，不同程度的存在胶筒脱落掉井的情况，而掉井胶筒无法通过常规作业工序打捞（冲、捞），必须通过大修磨铣才能清除。现场统计表明成功释放后二次起出的压缩式封隔器均有一个胶筒脱离本体，且并未随管柱起出地面。随着水井调、重配等次数的增加，掉井胶筒逐渐增加，致使人工井底上升。因此有必要开发一种既不影响压缩式封隔器管柱的分层效果，又能有效防止胶筒掉井的工具。     

水井封隔器胶筒防掉井工具

压缩式封隔器大规模使用以来，由于起出的胶简受老化和套管接箍挂削的影响，致使胶简脱离封隔器掉入井底，造成人工井底上升。水井封隔器胶筒防掉井装置在不影响管柱功能的前提下，在水井作业施工时随管柱下井，二次作业时，在管柱起出过程中将脱落胶筒捕获，达到保护井底的目的。此装置由弹性捕捞爪、捕捞钢体、碎胶简捕捞开窗、筛式中心管组成。弹性外径为118mm，钢体外径为114mm。现场应用150口井，捕获胶筒量与原井封隔器胶筒量相同，达到了保护井底的目的。     

水井封隔器胶筒防掉井装置

由于压缩式封隔器起出的胶筒受老化和套管接箍刮削的影响,致使胶筒脱离封隔器掉入井底,造成人工井底上升,支撑人工井底的堵水管柱层位出现误差。水井封隔器胶筒防掉井装置在不影响管柱的前提下,在水井作业施工时随管柱下井,二次作业时,在管柱起出过程中将脱落胶筒捕获,达到保护井底的目的。     

压缩式封隔器胶筒变形阶段力学分析

封隔器是常用试采井下工具,胶筒是封隔器中最重要的部件。将压缩式胶筒的变形分为自由变形和约束变形2个阶段,分析了其绝对体积变化规律,得到了使胶筒刚好与井壁接触的轴向力,据此可以确定最小坐封载荷;得到了井壁和中心管对胶筒的约束压力,在此基础上得到了压缩式胶筒的各个应力分量和第四相当应力,据此可以给出坐封力下胶筒的强度,确定合理的坐封力。实例计算解释了现场封隔器胶筒在坐封载荷作用下损坏的原因。     

封隔器胶筒接触应力分布有限元计算

利用ANSYS软件对3种封隔器胶筒的接触应力进行了有限元计算，得到了接触应力沿胶筒轴向的分布情况。比较不同结构封隔器胶筒在相同条件下的接触应力分布，可知新型封隔器胶筒在高压下接触应力分布更为均匀合理，具有较好的应用前景。     

压缩式封隔器胶筒设计思路浅谈

随着钻采工艺不断向高温、高压和复杂深部地层方面的发展,油气井开采的工况条件也越来越复杂,这对于井下作业中的关键工具—封隔器提出了更高的要求。而封隔器工作的好坏,密封是关键,因此胶筒则成为封隔器密封的核心。封隔器胶筒设计是否合理、有效直接影响到井下作业技术上和经济上的可行性。主要从压缩式封隔器胶筒的选材、结构设计、工作环境等几个方面综合考虑,简单论述对于压缩式封隔器胶筒的设计思路和优化方法,并对参数的选择提供相关设计依据。     

压缩式封隔器三级胶筒多重非线性力学分析

分析了压缩式封隔器胶筒在井下分层压裂的密封性能。针对不同硬度胶筒组合和胶筒材料、几何及双重接触三重非线性问题,根据力学基本理论,采用微元法建立胶筒变形齐次非线性方程组。将胶筒变形分为自由变形、单向约束变形和双向约束变形3个阶段。从而推导出各个阶段不同硬度胶筒组合的变形公式,利用载荷迭代法求解胶筒在不同轴向力下的接触压力和压缩量。为多级胶筒选择和封隔器设计提供理论依据。     

过电缆封隔器胶筒耐压试验及接触应力测试

为了研究过电缆封隔器胶筒密封性能,设计加工了胶筒高温耐压试验装置。对带弹簧防突单胶筒、带弹簧防突双胶筒、带弹簧防突三胶筒和带放气孔双胶筒进行常温、60和120℃高温下耐压试验,试验中采用电测法测定胶筒套管间接触应力,并获得了接触应力沿套管轴向的分布规律。通过分析4种胶筒结构峰值接触应力与接触应力沿接触长度的积分值,优选出带弹簧防突三胶筒和带放气孔双胶筒为较优结构,同时建议对带放气孔双胶筒设计端部保护结构。研究结果可为过电缆封隔器的现场安全使用提供参考。     

封隔器胶筒结构改进及优势分析

井下用封隔器的关键部件为弹性密封元件(胶筒),其结构影响到封隔器的密封性能。由于传统的封隔器结构为三胶筒,浪费材料、装配复杂,对胶筒结构进行改进,在精简胶筒数量的基础上,增加了1层紫铜包络层。采用非线性有限元分析方法,对传统胶筒结构和改进型胶筒结构的对比分析发现:改进型结构上胶筒起主要密封作用,接触应力比传统胶筒结构有明显提高,验证了改进型结构的可行性。     

水井封隔器胶筒防掉井装置

压缩式封隔器是油田实现分层注水的主要工具，由于压缩式封隔器的解封均以上提强拉为主，不同程度地存在胶筒脱落掉井的情况，而掉井胶筒无法通过常规作业工序打捞（冲、捞），必须通过大修磨铣才能清除。现场统计表明，成功释放后二次起出的压缩式封隔器均有一个胶筒脱离本体，且并未随管柱起出地面。随着水井调、重配等次数的增多，掉井胶筒逐渐增加，致使人工井底上升。因此，有必要开发一种既不影响压缩式封隔器管柱的分层效果，又能有效防止胶筒掉井的工具。水井封隔器胶筒防掉井装置的研制是在不影响管柱功能的前提下，采取结构防掉的原理，在水井作业施工时随管柱下井，二次作业时，通过工具结构在管柱起出过程中将脱落胶筒捕获，达到保护井底的目的。     

水井封隔器胶筒防掉井装置革新

压缩式封隔器是油田实现分层注水的主要工具，由于压缩式封隔器的解封均以上提强拉为主，不同程度的存在胶筒脱落掉井的情况，而掉井胶筒无法通过常规作业工序打捞(冲、捞)，必须通过大修磨铣才能清除。现场统计表明成功释放后二次起出的压缩式封隔器均有一个胶筒脱离本体，且并未随管柱起出地面。随着水井调、重配等次数的增加，掉井胶筒逐渐增加，致使人工井底上升。因此有必要开发一种既不影响压缩式封隔器管柱的分层效果，又能有效防止胶筒掉井的工具。