全金属可溶球座密封环结构设计与性能分析

为解决桥塞分段压裂工艺开采页岩气中全金属可溶桥塞球座密封环断裂造成密封失效，压裂效果差等问题，设计整体式和组合式结构的密封环，确定结构参数。利用有限元方法开展两种密封环性能对比，进行室内实验与现场测试。研究结果表明，整体式密封环与卡瓦接触位置存在应力集中，与整体式密封环相比，在相同坐封力下，组合式密封环可顺利坐封，且应力分布均匀，表明组合式结构更加优越。常温和高温下打压51 MPa,稳压后，常温下压力回落至47.4 MPa,高温下井筒压力基本不变，高温下打压升至60、70 MPa过程中压力下降，表明存在二次坐封，卸压后无液体渗出。组合式密封环被应用于页岩气水平井，当排量不变时，套压从51 MPa上涨至60 MPa,继续保持排量压力未回落，证明地层压开。以上结果表明组合式全金属可溶球座密封环密封严格，承压性能良好，可为全金属可溶桥塞密封环的设计及应用提供理论指导。