压缩式封隔器坐封力学有限元分析

封隔器胶筒与套管的接触压力是衡量密封性能的重要依据。应用ANSYS有限元软件,数值模拟了封隔器坐封后的应力、应变分布及接触状态,得出胶筒的整体接触压力分布和上、中、下3个胶筒与套管接触压力的分布规律。线性回归了坐封力与接触压力的关系式。指出封隔器各胶筒与套管的最大接触压力随着坐封液压力的增大而增大,并且上、中胶筒呈线性关系,下胶筒呈二次曲线关系。     

压缩式封隔器射孔段坐封的有限元分析

在经过射孔工艺改造后的注水井中,常规封隔器胶筒坐封射孔的受力状况比较复杂。通过对压缩式封隔器胶筒进行工况下的受力分析与有限元建模,对压缩式封隔器光滑套管段坐封与射孔段套管坐封进行有限元计算和分析,得出了2种坐封情况下封隔器胶筒以及胶筒与套管之间的应力分布规律。通过对比分析,发现压缩式封隔器在射孔段坐封时,封隔器坐封效果有所下降,但不影响使用,可以在射孔段实现封堵。胶筒与毛刺接触后,胶筒等效应力并未急速增大,同时并未对胶筒造成破坏。研究内容为评估封隔器的使用效果提供了一种新的方法。     

自膨胀封隔器密封性能影响因素分析

封隔器胶筒密封性能的研究关键就是胶筒与井壁之间的最大接触压力。以YZF51/2″×203×3000型遇油膨胀封隔器为研究对象,利用有限元软件分析了胶筒橡胶硬度、井壁摩擦因数以及工作压力对胶筒与井壁的接触压力以及胶筒应力的影响。分析结果表明,随着橡胶硬度的增加,胶筒与井壁间最大接触压力增加,密封性能增加;井壁摩擦因数较小时,胶筒与井壁间最大接触压力随着摩擦因数增加显著,但当摩擦因数大于0.15后,其对接触压力影响较小;工作压力应该控制在90 MPa以内,即工作压差在30 MPa以内,封隔器能够实现安全密封。研究结果可指导自膨胀封隔器胶筒的优化设计以及自膨胀封隔器的现场应用。     

遇油膨胀封隔器胶筒密封性能有限元分析

胶筒的密封性能直接制约着封隔器的工作性能,对胶筒密封性能研究的关键就是研究胶筒与井壁之间的最大接触压力。为此,建立了遇油膨胀封隔器的计算模型,采用有限元软件对遇油膨胀封隔器在井下的密封性能进行研究,分析了胶筒长度和坐封环境温度对胶筒与井壁之间接触压力的影响。研究结果表明,随着胶筒长度的增加,胶筒与井壁之间的最大接触压力增加,但当胶筒长度增加到3.0 m后接触压力增加变缓;随着坐封环境温度的升高,胶筒与井壁之间的最大接触压力减小,且减小幅度较大。在塔河油田的应用结果表明,当遇油膨胀封隔器两端压力不高于90.00 MPa时,胶筒长度为3.0 m的遇油膨胀封隔器能够满足封隔地层要求,封隔器胶筒应力也低于橡胶材料的破坏极限。     

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。     

封隔器封隔时胶皮筒接触应力的模拟试验研究

在油田开发中封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械卡堵水等注采工艺作业的主要井下工具,封隔器上的胶皮筒是保证工作可靠性的重要元件,把胶皮筒安装在模拟试验装置中进行模拟实际井下工况的受力试验,通过在套管壁周围分布应力传感器,测得胶皮筒在封隔时接触应力的大小及分布情况,这对封隔器的设计和现场使用具有十分重要的意义。     

斜井油管柱封隔器坐封最优化

从理论上分析管柱在斜井中的受力，考虑到虎克定律效应、螺旋弯曲效应、温度效应等因素，计算油管上提高度、上提前地面已下放丈量油管长度、最佳坐封载荷和坐封高度，并编制相应的计算机程序，为现场估算钻具在井中伸长变形及确定封隔器坐封高度提供了一种简便计算方法。其计算结果与现场数据吻合。     

THT封隔器胶筒力学行为有限元分析

针对THT封隔器胶筒井下失封、断裂、脱落等情况,运用ANSYS软件对THT封隔器的胶筒力学行为进行有限元分析。根据THT封隔器工作原理与结构特征,建立胶筒-胶筒接触有限元模型,得到胶筒与套管接触应力云图。有限元分析结果显示,胶筒接触应力沿轴向递减分布,加载端接触应力大于远离端;倾斜角和加载方式对接触力有明显影响,小倾斜角下接触应力递减平缓,但最大接触应力较小;大倾斜角的接触应力与小倾斜角相反。经过分析对比,倾斜角在80°时,接触应力最优;与单向加载方式相比,双向加载方式能很好地避免因摩擦力而导致的接触力沿轴向分布不均现象。     

遇油膨胀封隔器胶筒应力的有限元分析

封隔器验封过程中,常规方法存在验封过程复杂,人为因素影响大以及成本高等缺点。为此,采用有限元法对遇油膨胀封隔器在井下各种工况下的密封性进行了研究,以建立不同压力下遇油膨胀封隔器的密封性评判标准为研究目标,以期为现场遇油膨胀封隔器的密封性判断提供理论依据。采用超弹性单元和四边形单元建立中心管、胶筒和套管的模型,表面粗糙度的模拟通过随机曲线来体现。分析模拟结果认为,胶筒上、下无论是承受压差还是不承受压差,最大接触压力都位于胶筒的中部位置。在胶筒承受压差的作用下,下方胶筒的接触压力大于上方胶筒的接触压力。     

压缩式封隔器密封胶筒有限元分析及改进

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。     

封隔器胶筒接触应力的数值模拟分析

利用ANSYS软件对封隔器胶筒的接触应力进行了数值模拟计算，通过计算分析得到了接触应力沿胶筒轴向的分布情况。计算表明，此种封隔器可承受40MPa的密封压差，接触应力的最大区域位于端部胶筒与中段工作胶筒的接触部位，高温持久试验也证明其可以满足工作要求。     

井下封隔器及其零件工作行为仿真研究

采用有限元和计算机仿真相结合的方法,从系统的角度出发,建立了封隔器系统线性及非线性接触有限元分析模型和仿真模型。在此基础上,利用模块化编程的思想开发了封隔器工作行为仿真分析软件,利用这种软件可对不同工况下封隔器零件的工作行为进行仿真分析。以Y341—148型封隔器为例,采用分析软件对封隔器零件应力和位移等参数进行仿真分析,经验证,仿真计算的封隔器各零件应力等参数变化规律与实测结果基本相同,符合仿真计算精度要求。     

用接触有限元研究胶筒系统的力学行为

为了研究封隔器胶筒系统的力学行为,文章应用ANSYS的参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric De-sign Language),编制了胶筒系统的接触有限元命令流。研究了轴向坐封载荷与胶筒的峰值接触压力和轴向压缩量之间的变化规律。根据胶筒的变形特征,其力学行为可以分为A、B、C三个基本阶段。用接触有限元方法详细研究后发现,每一个基本阶段又可细分为若干小阶段,例如B1、B2。根据这些小阶段的特点,可以确定封隔器胶筒的最小坐封载荷等于B2小阶段结束处的轴向坐封载荷。当轴向坐封载荷达到C3阶段的末点时,设计胶筒防“肩突”结构是必须的,否则容易出现胶筒失效。     

封隔器卡瓦三维光弹性应力分析

文中针对封隔器的实际结构,建立了三维光弹性实验模型,通过实验检测出卡瓦的内部应力及卡瓦与套管的接触应力,得到了卡瓦锚爪的应力分布规律,为卡瓦的优化设计提供了理论依据.     

卡瓦式封隔器支撑卡瓦有限元分析

分析了卡瓦式封隔器的工作原理，探讨了支撑卡瓦的结构，讨论了进行分层压裂时封隔器所受的各种载荷。用国际通用的有限元分析软件ANSYS对卡瓦式封隔器磨鞋式支撑卡瓦进行了有限元分析，得出了压裂时支撑卡瓦安全工作的最大压力，最后给出了结论。     

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。     

水平井用液压封隔器坐封工艺技术研究

针对水平井液压封隔器不能实现坐封 ,采用盲孔球座不但不能洗井 ,还会在打压过程于油管内形成气塞 ,影响坐封效果 ;采用盲孔球座和分流开关组合方式又存在水击和不能洗井的问题 ,提出了单流阀坐封球座和坐封球塞 2种水平井液压封隔器坐封工艺 ,并研究设计了单流阀球座和坐封球塞。对Y4 41— 1 5 2封隔器进行的室内试验结果表明 ,这 2种工艺基本能够满足液压封隔器在水平井段的坐封工艺要求 ,这两项工艺技术应用前景广阔 ,在胜利和其它油田具有较大的推广应用价值     

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。