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。     

压缩式封隔器胶筒耐温耐压浅析

随着井深的增加,以往的封隔器胶筒已远不能满足深井和超深井酸化、压裂和堵水等施工工艺的需要。根据胶筒的设计原理、受力状态及力学特征,并结合室内试验数据,分析了影响压缩式胶筒工作性能的最重要的两个指标———工作温度和工作压差,指出胶筒的耐温性能与材质密切相关,可根据使用工况和工作温度来选用不同的橡胶;胶筒的耐压性能除受材质本身的影响外,还受胶筒结构尺寸、胶筒座外径和肩保等的影响。建议采用扩大胶筒座和胶筒外径及加肩保的方法来提高胶筒的耐压性能。     

封隔器胶筒对套管接触应力模拟试验研究

为研究封隔器工作的可靠性 ,将胶筒安装在模拟试验装置中做模拟井下工况的受力试验 ,通过 4 0只应力传感器测得胶筒在封隔时对套管接触应力的大小及分布情况。结果表明 ,胶筒被压缩后对套管的接触应力主要集中在每节胶筒的中间带 ,应力呈规律性变化 ,随受压元件轴向力的加大 ,胶筒对套管的接触应力也增加 ,特点是胶筒沿套管轴向应力差别较大 ,沿套管径向应力分布较均匀。这说明封隔器工作时每节胶筒中间带起主要密封作用 ,接触最好 ,两端则较差。     

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.     

井下封隔器胶筒橡胶材料力学性能试验研究

封隔器胶筒橡胶材料的性能决定了封隔器密封性能的好坏。由于胶筒是非线性弹性材料,其橡胶配方的不同对材料性能有相当大的影响,因此,必须通过试验测定胶筒材料的力学性能。文章主要是对封隔器胶筒硫化橡胶的标准试样在不同压力和不同温度条件下的性能进行试验,获取应力-应变关系及橡胶的压缩模量、杨氏模量等值,为分析封隔器的工作性能提供基本依据。     

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。     

封隔器胶筒应力数值模拟与结构优化研究

封隔器胶筒是具有弹性密封、用以保护套管的井下工具,其结构形式和材料性能决定封隔器的密封压差。利用MARC有限元分析软件模拟封隔器胶筒的密封状态,分析计算轴向载荷、密封压差与接触压力之间的关系及封隔器胶筒结构对它的影响,获得了胶筒高度、外斜角、外径等优化结构参数,提高了封隔器胶筒的耐压差性能。     

封隔器胶筒结构优化及优化方法比较

以接触应力和胶筒体积作为优化目标,采用有限元方法对封隔器胶筒进行结构优化设计。首先对胶筒坐封过程进行分析,在此基础上分别以胶筒与套管的接触应力和胶筒的截面积为目标函数,采用不同的优化方法获得相应优化序列。以接触应力为优化目标时,优化后胶筒主要尺寸为长度65 mm,窄头宽度10 mm,肩部倾斜角45.12°,外径113 mm,胶筒与套管间的平均接触应力比优化前提高8.40%。以胶筒体积为优化目标时,优化后胶筒主要尺寸为长度65 mm,窄头宽度10 mm,肩部倾斜角47°,外径110 mm,胶筒体积比优化前减小17.39%。将不同优化方法所得结果对比可知,一阶优化法的精确度较高。     

封隔器胶筒结构适用性分析

胶筒作为油气开发井下封隔器的重要组成,承担着密封作用,其结构对密封影响较大,同时材料和保护机构也对胶筒作用效果有一定的影响。本文阐述了一体式胶筒和组合式胶筒的结构特点,针对不同的应用环境选择合适的胶筒结构。     

新型高温高压封隔器组合式胶筒结构设计及试验

针对完井封隔器的胶筒存在耐温、耐压和循环测试可靠性等不足的技术难题,研制了符合API 11D1-V3级别的耐温170℃、耐压41 MPa的组合式胶筒.设计了三胶筒组合的胶筒结构,优先选了胶筒材料,并对关键尺寸进行计算和优化.建立有限元模型,分析了胶筒的接触应力和密封性能.按照API 11 D1-V3级别进行室内测试,并...     

温度对压缩式胶筒接触压力的影响研究

利用SB802热机综合疲劳试验机进行了硫化丁腈橡胶在不同温度条件下的力学性能试验,得到了橡胶材料的应力-应变关系曲线。通过有限元软件拟合了橡胶的Yeoh材料模型,构建了橡胶的本构关系公式,完成了压缩式胶筒的接触压力分析,得到了在不同温度下胶筒的应力分布云图以及接触压力沿轴向的分布规律。研究结果表明,当温度在不同范围内变化时,温度对胶筒接触压力的影响存在不规则性。该项研究结果可为压缩式胶筒的进一步研究提供理论基础。     

封隔器胶筒轴向压缩大变形与双重接触力学分析

压缩式封隔器胶筒属大变形材料,在坐封过程中与中心管、套管产生双向接触摩擦,给理论分析带来难度。鉴于此,考虑胶筒材料非线性、几何非线性及双重接触非线性,采用弹性力学理论和橡胶大变形本构关系,推导了胶筒坐封过程中的变形和接触压力计算公式,根据力学基本理论建立胶筒变形方程。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,利用载荷迭代法求解各阶段的接触压力和压缩量。提出以密封系数作为封隔器坐封的判别条件,密封系数越大,表明密封性能越好;通过密封系数不小于1来判断封隔器是否完全坐封,由封隔器承受的最大压力来判断适用于何种深度的压裂井。该项研究结果可为封隔器设计提供理论依据。     

244.5 mm套管三胶筒隔离封隔器研制

为了解决老式隔离封隔器容易出现刮损失效和密封性能差的问题,采用具有不同硬度组合的三胶筒式密封结构,研制了一种适用于海上油田防砂作业的新型隔离封隔器。该隔离封隔器由密封机构、锁紧机构、坐封机构和心轴组成。通过优化胶筒的参数,以及在胶筒两端安装铜环,使胶筒的压缩力更加均匀。室内试验时,正反向验封压力均达到41.4 MPa,坐封后自锁状态稳定。现场应用表明,该封隔器设计合理、性能可靠。     

裸眼中测压缩式封隔器胶筒材质与力学分析及其改进

针对中途测试掉胶筒的问题，首先检验了现用裸眼压缩式封隔器胶筒的理化性能，对掉井概率最高的压缩式封隔器胶筒的材质和应力进行了分析，在此基础上，改良了胶筒材质及成型工艺，以胶筒强度安全为条件提出了裸眼中测允许测试压差的计算方法。检验表明，现用丁睛橡胶制作的、用裹胶方式模压成形胶筒的拉伸强度与扯断伸长率达不到标准要求；用改进氟橡胶制作、用注胶方式模压成型胶筒的各项指标都高于标准要求，最高耐温达到190℃，最大工作压差70MPa，优于用丁睛橡胶制作的胶筒。用改进材料制作的胶筒，在允许测试压差范围内下井使用，未发生掉胶筒事故，基本解决了裸眼中测胶筒损坏的问题。     

扩张式封隔器胶筒参数优选

为了对扩张式封隔器结构参数进行优选,利用有限元分析技术分析了胶筒工作长度、厚度、肩部形状和钢丝帘线排布方式等对胶筒受力和变形规律的影响。建模时把钢丝帘线层视为均匀的连续体,假设橡胶材料的力学性能不随温度发生变化,定义了5条路径,分别用于显示封隔器肩部和胶筒实体部分的应力曲线。分析结果表明,当扩张式封隔器胶筒启封工作压力为0.5MPa,内压达到10.0 MPa以上时密封接触长度达到最大;在一定范围内胶筒长度对其工作性能基本没有影响,但长度过短会使密封性能减弱;建议胶筒外径小于封隔器刚体最大外径1～2 mm。     

闸板防喷器胶芯密封及损坏机理分析

以闸板防喷器胶芯为研究对象,通过试验确定了胶芯的本构关系,建立了闸板防喷器胶芯与钻杆的三维简化模型,对胶芯与钻杆进行了接触分析。研究了4种不同冲击载荷作用下胶芯与钻杆之间的接触应力分布规律,结果表明,在胶芯与钻杆的接触面上出现了一个长条形的应力集中区,对密封起主要作用;冲击压力的不断增加,使得胶芯与钻杆之间的接触面积不断减小是导致胶芯密封失效的原因,并将该分析结果与油田现场胶芯密封钻杆的实际情况进行了比较,发现胶芯损坏的部位均处于胶芯接触应力集中处。     

扩张式封隔器胶筒力学性能分析

为了适应海上油田大排量反洗井的要求,开发了液控扩张式封隔器可洗井分注技术。对扩张式封隔器胶筒材料进行了力学性能测试,并系统地进行了封隔器胶筒结构有限元分析技术的研究。研究结果表明,封隔器胶筒橡胶的应力-应变呈非线性关系,随着温度的升高,橡胶材料强度会变弱,在温度为65℃时橡胶材料强度达到最低,继续升高温度,橡胶材料强度又会增加;当封隔器处于内压20.0 MPa工作状态时,上、下胶筒座的应力水平最高,最大Mises应力为413.2 MPa;在胶筒中,外层胶筒两端应力水平最高,可达46.4 MPa,胶筒两侧应变能密度最大;封隔器处于工作状态时,其肩部变形最大,伴随着压力的增加,变形的趋势减缓,应变能密度与工作压力基本呈直线关系。所得结果可为扩张式封隔器的结构设计提供理论依据。     

试油排液求产中几种常见封隔器泄压原因及应对措施

在试油排液求产施工中,出现封隔器失封或者泄压,严重影响试油资料的录取,甚至直接导致返工。针对地层超压、入井过程封隔器胶筒损坏、坐封力不足以及工具自身缺陷这些因素,在现场施工中采取相应措施,解决封隔器失封泄压问题,满足施工需要,确保试油优质资料录取。