组合封封隔器性能简介
发布时间:
2024-02-20
组合封是最重要的石油工程井下工具之一，广泛应用于油气勘探和开发的各个生产环节。它位于油管和胶管或胶管与裸眼井壁之间，用于封隔油管与胶管或胶管与裸眼井壁之间的环形空间。其中，由橡胶等非金属材料制成的封元件（胶套）是最重要的器件，有依靠轴向压力压制封的压制式胶套和依靠径向压力扩张封的扩张式胶套两类。
组合封是石油工程中最重要的井下工具之一。为了提高封隔器的性能，组合式由压制橡胶管和膨胀橡胶管组成。
为了了解组合封橡胶管的密封性能，利用ABAQUS有限元软件对双膨胀组合式和胀缩组合式橡胶管的应力以及橡胶管与胶管的接触压力进行了对比分析。分析结果表明，在15兆帕的坐封压力下，两个胶套都能有效地与胶管接触，胶套与胶管内壁的接触压力大于单个胶套，因此组合能够真正提高密封和封隔效果。其中，胀压组合的封压差最高，比单膨胀高50％。双膨胀下胶套和膨胀压制膨胀胶套应适当加强和加厚，以提高胶套的工作应力。
组合封是最重要的石油工程井下工具之一，广泛应用于油气勘探和开发的各个生产环节。它位于油管和胶管或胶管与裸眼井壁之间，用于封隔油管与胶管或胶管与裸眼井壁之间的环形空间。其中，由橡胶等非金属材料制成的封元件（胶套）是最重要的器件，有依靠轴向压力压制封的压制式胶套和依靠径向压力扩张封的扩张式胶套两类。随着石油工程技术的发展和作业压力的提高，为了提高封隔与密封性能，将压制式胶套与扩张式胶套组合使用，出现了组合式封。必须合理设计胶套的结构并在限定的压力范围内使用，否则易导致胶套损坏和失封事故。由于胶套属于非线性材料，其理论研究较难，故目前多采用有限元等数值分析方法对其相关力学性能进行分析。在ANSYS有限元分析软件中用超弹性本构模型对实验数据进行拟合，确定了能精确描述胶套应力应变关系的本构模型，得到了轴向接触压力分布情况。开发了压制式、扩张式各部件之间接触问题的有限元计算力学模型，分析了接触压力分布的大小。利用有限元软件分析了胶套工作长度、厚度、肩部形状和钢丝帘线排布方式等对扩张式胶套受力和变形规律的影响。以接触压力和胶套体积作为优化目标，采用有限元方法对胶套进行了结构优化设计。
无论是双膨胀组合封还是膨胀压制组合封，在15兆帕的膨胀坐封压力下，两个封筒都能有效接触胶管，组合封筒与胶管内壁的接触压力大于单个封筒，因此组合确实能提高封和封隔效果。其中，胀压组合封的封压差最高，比单膨胀高50％。
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