膠筒
- 連續(xù)管防噴盒膠筒摩擦機(jī)理及過管穩(wěn)定性分析*
盒的核心密封件為膠筒，在外部液壓力和井內(nèi)介質(zhì)壓力的共同作用下，膠筒與連續(xù)管接觸形成密封。如果連續(xù)管與膠筒之間的摩擦力過大，則會(huì)加劇密封面磨損，縮短膠筒的使用壽命。密封失效會(huì)造成井內(nèi)流體溢出，危害人員安全，污染環(huán)境[5]。學(xué)者們針對(duì)連續(xù)管防噴盒的研究主要包括結(jié)構(gòu)改進(jìn)和失效分析。2008年，陳澈等[5]對(duì)連續(xù)管防噴盒失效原因進(jìn)行了分析，提出了正確的操作和維護(hù)方法。2013年，朱兆亮等[6]將連續(xù)管防噴器膠筒的幾何形狀由等直徑膠筒改為鼓形，并采用雙膠筒結(jié)構(gòu)，改善
石油機(jī)械 2023年11期2023-12-04
- 壓縮式膠筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化及裸眼密封性能分析
場(chǎng)使用中，封隔器膠筒組密封失效和肩突問題較為突出。楊秀娟等[3]采用罰函數(shù)方法，結(jié)合密封橡膠的非線性變形過程，研究摩擦因素與接觸應(yīng)力之間的關(guān)系，指出摩擦因數(shù)的變化對(duì)封隔器膠筒的接觸應(yīng)力有比較明顯的影響。張麗娟等研發(fā)出適用于直徑152.4 mm裸眼井眼的壓縮式裸眼封隔器[4]，該封隔器能夠在坐封時(shí)保護(hù)膠筒防止發(fā)生“肩突”現(xiàn)象，提高了封隔器承壓能力。李強(qiáng)開展了對(duì)新型密封結(jié)構(gòu)密封性能的研究[5]，與常規(guī)三膠筒密封結(jié)構(gòu)相比，密封膠筒組與井壁之間的最大接觸壓力和平均
機(jī)械科學(xué)與技術(shù) 2023年8期2023-09-17
- 水下設(shè)備密封膠筒截面形狀的響應(yīng)面優(yōu)化*
的核心密封部件是膠筒，其密封性能相對(duì)金屬密封圈較差[1]。因此，提高膠筒的密封性能使其可以承受更高的油氣管道內(nèi)部壓力尤為重要。許多研究人員從理論計(jì)算、膠筒的結(jié)構(gòu)和材料研究等方面對(duì)彈性體的變形和密封性能進(jìn)行了研究。在理論計(jì)算方面，BANKS等[2]、GENT等[3-4]和HORTON等[5]對(duì)小變形的黏合彈性體進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的理論分析；SUH和GRAHAM KELLY[6]對(duì)一側(cè)與剛性表面黏合，另一側(cè)為摩擦接觸的彈性體進(jìn)行了研究，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有
潤(rùn)滑與密封 2023年7期2023-07-29
- 基于ANSYS的軟柱塞抽油泵密封性能研究
抽油泵結(jié)構(gòu)圖2 膠筒模型參數(shù)本文設(shè)計(jì)的軟柱塞抽油泵，膠筒使用的材料為聚醚醚酮，計(jì)算模型為Mooney-Rivlin模型。兩參數(shù)Mooney-Rivlin模型[6]的表達(dá)式為：(1)式中：W為應(yīng)變勢(shì)能；I1為第一應(yīng)變偏量；I2為第二應(yīng)變偏量；d為材料不可壓縮參數(shù)；J為體積比；C01和C10為材料常數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得C01=-0.751 3E+06，C10=2.375 0E+06。3 有限元分析本文主要分析軟柱塞抽油泵的密封性能，故只要對(duì)軟柱塞密封段膠筒和泵筒建
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2022年11期2022-12-12
- 連續(xù)管壓裂封隔器失效分析與優(yōu)化研究
，利用金屬骨架對(duì)膠筒形成支撐作用，該結(jié)構(gòu)相對(duì)橡膠膠筒耐高溫能力較強(qiáng)，利于延長(zhǎng)封隔器的使用壽命，但制造和使用要求較高，推廣應(yīng)用存在一定局限性。徐新華等[6]設(shè)計(jì)了小井眼壓裂封隔器，通過對(duì)常規(guī)封隔器進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的新型錨爪結(jié)構(gòu)對(duì)管柱錨定效果更可靠，但這種封隔器結(jié)構(gòu)不宜用于深井及高壓井壓裂作業(yè)。目前國(guó)內(nèi)外專家對(duì)橡膠材料溫度場(chǎng)進(jìn)行了深入研究[7-8]，但對(duì)封隔器膠筒溫度變化下的應(yīng)力和密封性能研究較少。由于封隔器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及井下復(fù)雜工況，使得對(duì)膠筒的溫升測(cè)量相當(dāng)
石油機(jī)械 2022年9期2022-10-13
- 分層注采用壓縮式封隔器密封與錨定性能研究及應(yīng)用
內(nèi)試驗(yàn)等方式，對(duì)膠筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化或是研發(fā)新式封隔器結(jié)構(gòu)，以求獲得更好的使用性能或更高的可靠性。但數(shù)值模擬結(jié)果或結(jié)論的真實(shí)性需要實(shí)際驗(yàn)證，室內(nèi)試驗(yàn)無法完全反應(yīng)井底的真實(shí)環(huán)境，故優(yōu)化效果的好壞仍需通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐加以檢驗(yàn)。筆者以大慶采油四廠常用的壓縮式封隔器為研究對(duì)象，通過數(shù)值方法對(duì)封隔器結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化，并基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明了封隔器的優(yōu)化效果。1 壓縮式封隔器的使用性能數(shù)值分析1．1 壓縮式封隔器優(yōu)化前結(jié)構(gòu)本文所研究的壓縮式封隔器采用三膠筒結(jié)構(gòu)，剛體最大外徑為Φ114
中國(guó)設(shè)備工程 2022年14期2022-08-19
- 新型復(fù)合式遇油遇水封隔器的研制與應(yīng)用*
,僅由圓柱形主封膠筒與基管連接組成,在使用中存在兩方面問題。第一,遇油遇水封隔器要求環(huán)空間隙不能過大,但如果間隙小,會(huì)導(dǎo)致工具下入困難。第二,封隔器膠筒在介質(zhì)中的膨脹率不一致,呈兩端膨脹快、中間膨脹慢的規(guī)律,使封隔器膠筒無法與環(huán)空建立全段緊密貼合,影響密封能力。為了更好地發(fā)揮遇油遇水封隔器在各油田中的作用,筆者在常規(guī)遇油遇水封隔器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn),研制了新型復(fù)合式遇油遇水封隔器。2 設(shè)計(jì)為了解決目前常規(guī)遇油遇水封隔器存在的問題,筆者對(duì)常規(guī)遇油遇水封隔
機(jī)械制造 2022年5期2022-06-10
- 擴(kuò)張式封隔器膠筒密封性能影響因素分析
業(yè)過程中，封隔器膠筒是封隔器實(shí)現(xiàn)井下油氣分層的關(guān)鍵零件之一，膠筒受力產(chǎn)生徑向膨脹與套管接觸，從而實(shí)現(xiàn)封隔環(huán)空和分層［1-3］。擴(kuò)張式封隔器是常用的封隔器之一［4］。膠筒是封隔器的核心部件［5］，其性能決定著封隔器的性能，而膠筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化會(huì)使膠筒在工作過程中的變形和力學(xué)性能發(fā)生變化［6］，導(dǎo)致膠筒的使用性能受到影響。膠筒在工作中受力復(fù)雜，環(huán)境惡劣，容易失效［7］，因此研究膠筒結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)提高封隔器性能具有重要意義。由于實(shí)驗(yàn)存在成本高等問題，同時(shí)隨著數(shù)值模擬
- 海上熱采耐高溫三膠筒結(jié)構(gòu)封隔器設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)
油熱采井對(duì)封隔器膠筒有著非常高的要求，必須要求其在高溫下(350 ℃)有可靠的密封性能?，F(xiàn)有主要耐高溫膠筒材質(zhì)為全氟醚和聚四氟乙烯(PTFE)，李振環(huán)[1]的研究表明，全氟醚橡膠可以耐熱300 ℃，需要的座封力較小(15 t以下)，同時(shí)有較高的密封壓力(30 MPa)，可以滿足海上熱采密封壓力(20 MPa)需求，但是價(jià)格十分昂貴，且長(zhǎng)時(shí)間高溫條件下會(huì)出現(xiàn)老化加劇、龜裂、密封失效現(xiàn)象；丁美平[2]的研究發(fā)現(xiàn)，PTFE是一種非常穩(wěn)定的高分子材料，具有抗酸抗堿
鉆采工藝 2022年6期2022-03-04
- 基于ABAQUS的管內(nèi)密封膠筒性能參數(shù)優(yōu)化
封堵能力，而密封膠筒是決定裝置封堵能力的關(guān)鍵部件，其性能參數(shù)直接決定管內(nèi)封堵的效果。因此，對(duì)于管內(nèi)密封膠筒密封性能[3-4]的研究是管內(nèi)封堵技術(shù)研究中的主要問題之一。 對(duì)于封隔器密封膠筒的研究[5-10]已經(jīng)比較成熟，通過建立封隔器膠筒力學(xué)模型，結(jié)合有限元分析軟件，模擬封隔器密封膠筒坐封過程，并對(duì)膠筒密封過程進(jìn)行變形以及受力分析，進(jìn)而得到更加合理的膠筒參數(shù)。對(duì)于橡膠密封能力的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化，也有一些學(xué)者應(yīng)用有限元仿真分析軟件[11-12]，針對(duì)大變形的密封膠
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2022年1期2022-02-12
- 套損井小直徑壓裂封隔器研制及應(yīng)用
全創(chuàng)效。1 密封膠筒的改進(jìn)設(shè)計(jì)封隔器的關(guān)鍵元件是具有密封能力的膠筒，膠筒的高溫力學(xué)性能是影響其密封能力的主要因素[1]。小直徑封隔器的膠筒在外徑和厚度變小的同時(shí)，在通過102 mm左右的套變點(diǎn)后，仍需要封隔原通徑為124 mm的套管環(huán)形空間，對(duì)于139.7 mm套管補(bǔ)貼井，傾向于采用高膨脹比的擴(kuò)張式封隔器進(jìn)行分層卡封[2]，并且解封后膠筒的殘余變形一般要小于5%。同時(shí)考慮膠筒一般要承受60～70 MPa、80～120 ℃的井下施工環(huán)境，因此膠筒材料要同時(shí)滿
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2022年1期2022-02-11
- 防噴盒聚氨酯膠筒密封性能及其主控因素分析*
設(shè)備。防噴盒密封膠筒通常采用聚氨酯材料制成[1]。聚氨酯材料以良好的機(jī)械性能、耐磨和耐油性能成為液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)重要的密封件材料[2]。但是，對(duì)于密封性能要求較高的深井、高壓氣井，防噴盒密封依然存在不可靠、壽命短的問題。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，采用2只防噴盒串聯(lián)在一起以延長(zhǎng)防噴盒膠筒的使用時(shí)間，但存在增加重量、井口高度和成本等缺點(diǎn)。為此，揭示防噴盒膠筒的密封性能，并對(duì)影響膠筒密封性能的主控因素進(jìn)行分析十分必要。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與理論研究。周金衛(wèi)等[3]
中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù) 2021年10期2021-11-08
- 套管磨損對(duì)封隔器密封性能的影響*
具，其核心部件為膠筒，膠筒與套管之間的接觸壓力是評(píng)價(jià)封隔器密封效果的主要參數(shù)[4]。目前，針對(duì)封隔器膠筒的研究主要包括數(shù)值模擬及室內(nèi)試驗(yàn)。劉旭輝等[5]對(duì)壓縮式封隔器正常套管段與射孔段套管坐封進(jìn)行了有限元分析。付道明[6]利用數(shù)值模擬方法分析了封隔器的坐封過程，得到了膠筒壓縮距與接觸應(yīng)力變化的規(guī)律。HU G.等[7]對(duì)橡膠材料的本構(gòu)模型進(jìn)行了優(yōu)選，分析了不同橡膠材料、厚度和坐封力對(duì)壓縮式封隔器密封性能的影響。HUANG Y.等[8]研究了溫度對(duì)橡膠本構(gòu)模型
石油機(jī)械 2021年9期2021-09-08
- 擴(kuò)張式封隔器接觸力學(xué)行為及坐封效果評(píng)價(jià)
解封[2]。利用膠筒內(nèi)外壓差使膠筒產(chǎn)生徑向膨脹從而完成對(duì)地層的封隔。擴(kuò)張式封隔器的核心部件是膠筒，膠筒性能和密封效果對(duì)封隔器在井下工作時(shí)的可靠性產(chǎn)生直接影響[3-4]。而膠筒的密封元件一般采用橡膠材料制成，橡膠的幾何形狀、材料性能以及邊界條件均具有典型的非線性特征，這就使得在對(duì)膠筒與套管之間接觸力學(xué)行為進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)難度較大[5]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從數(shù)值模擬、理論分析以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等方面對(duì)膠筒與套管壁之間的接觸行為進(jìn)行研究[6-10]。因此，研究封隔器膠
- 三種結(jié)構(gòu)封隔器膠筒變形穩(wěn)定性對(duì)比研究*
者外部環(huán)境作用下膠筒產(chǎn)生的徑向變形，封閉環(huán)形空間，防止流體通過，達(dá)到密封作用，從而保障井下工作的順利進(jìn)行。 隨著油氣田的不斷開發(fā)，鉆井、完井工藝不斷向高壓、高溫和復(fù)雜的深部地層方向發(fā)展，為了滿足井下條件和工藝措施的要求，促使封隔器的井下工作更趨專業(yè)化和針對(duì)性，作為封隔器的核心元件，研制的密封膠筒結(jié)構(gòu)也日益豐富[1]。封隔器性能的好壞和井下工作的成敗主要取決于密封膠筒，膠筒的密封性和穩(wěn)定性直接影響封隔器工作的可靠性。膠筒的穩(wěn)定性與密封元件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及操作等因
潤(rùn)滑與密封 2021年3期2021-03-30
- 新型高溫高壓封隔器組合式膠筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)
后，部分封隔器的膠筒失效，使環(huán)空帶壓，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高溫高壓封隔器，大部分膠筒達(dá)不到國(guó)外產(chǎn)品的水平，缺乏系統(tǒng)研究，其在推廣過程中會(huì)給客戶帶來潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。面對(duì)紛繁復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)和國(guó)外核心技術(shù)的壟斷、封鎖，攻關(guān)可耐高溫160 ℃以上和耐高壓35 MPa以上的密封膠筒核心技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫，是實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)高端完井封隔器的首要技術(shù)前提。筆者研究出一套適合海上?244.5 mm套管、耐溫170 ℃、耐壓41 MPa的組合
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2021年1期2021-01-26
- 文23儲(chǔ)氣庫(kù)注采管柱封隔器密封數(shù)值模擬研究*
[1-2]。密封膠筒是封隔器的關(guān)鍵元件，若發(fā)生外側(cè)撕裂、端部裂紋、局部變形等問題將降低封隔器的密封性能，對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)的長(zhǎng)期運(yùn)行造成不利的影響[3-4]。部分學(xué)者對(duì)封隔器膠筒的密封性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和理論分析研究。陳瑞[5]建立ABAQUS有限元計(jì)算模型對(duì)不同壓力工作情況下分層注水封隔器膠筒的力學(xué)及變形狀況進(jìn)行了分析。張智等[6]利用正交優(yōu)化方法建立三維有限元模型對(duì)壓縮式封隔器膠筒的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。仝少凱[1]從理論上推導(dǎo)計(jì)算了壓縮式封隔器膠筒的接觸應(yīng)力
石油管材與儀器 2020年6期2021-01-04
- 新型防突機(jī)構(gòu)對(duì)封隔器膠筒密封性能影響研究
主要依靠密封元件膠筒在軸向載荷下，發(fā)生徑向膨脹，使膠筒與套管相互作用產(chǎn)生足夠大的接觸應(yīng)力，密封油套環(huán)空，從而達(dá)到封隔產(chǎn)層以及防止層間流體和壓力相互擾動(dòng)等作用[2]。軸向載荷足夠大時(shí)，膠筒端部會(huì)從封隔器和套管間隙中擠出產(chǎn)生“肩突”現(xiàn)象，膠筒易被撕裂損壞，降低封隔器的密封性能。為此，合理的防突機(jī)構(gòu)有助于保證封隔器膠筒的密封性和完整性。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)封隔器膠筒防突問題提出了多種防突機(jī)構(gòu)，文獻(xiàn)[3]提出整體傘形保護(hù)環(huán)防突機(jī)構(gòu)，分析了傘形保護(hù)環(huán)對(duì)膠筒突出變形的
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2020年10期2020-10-21
- Y211型封隔器膠筒及卡瓦的有限元分析
實(shí)現(xiàn)坐封和解封。膠筒是封隔器實(shí)現(xiàn)密封管柱和對(duì)油井分層的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和機(jī)械性能對(duì)封隔器的可靠性有著較大的影響。膠筒在封隔器承受軸向載荷時(shí)會(huì)受壓變形使套管之間產(chǎn)生接觸壓力，從而在封隔油管與套管間形成環(huán)形空間，以滿足隔絕產(chǎn)層及保護(hù)套管等要求[7-19]。因此在實(shí)際使用過程中，密封元件的失效是封隔器失效的重要原因，為了研究封隔器密封性能需要對(duì)不同坐封載荷下膠筒變形及接觸應(yīng)力的變化進(jìn)行分析。Y211型封隔器在工作時(shí)需要依靠卡瓦進(jìn)行固定，坐封時(shí)卡瓦撐開并與套管
西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年2期2020-06-11
- 裸眼井中擴(kuò)張式封隔器力學(xué)行為研究
管加壓，原油流入膠筒和中心管組成的密閉空間，在壓差作用下，膠筒發(fā)生變形，并逐漸與井壁接觸，產(chǎn)生接觸壓力，達(dá)到坐封。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)封隔器膠筒通過不同方法進(jìn)行了大量的研究。Rivin 和Lee[1]通過試驗(yàn)的方法研究了受壓橡膠元件的應(yīng)力-應(yīng)變以及蠕變特性。程心平[2]、韓國(guó)有等[3]用有限元軟件研究了擴(kuò)張式封隔器膠筒，并且分析了其力學(xué)行為。范青等[4]利用有限元模擬得出了封隔器膠筒損壞失效機(jī)理，并探究了封隔器在多種環(huán)境狀態(tài)下觀察不同的力對(duì)其的影響。張辛等[5
石油化工應(yīng)用 2020年5期2020-06-07
- 井下暫堵可取封隔器密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)
。本文設(shè)計(jì)了一種膠筒結(jié)構(gòu)，并建立非線性有限元模型，以膠筒-套管間接觸壓力評(píng)價(jià)相應(yīng)的密封性，對(duì)保障鉆具安全、提高油田產(chǎn)量具有重要意義。1 有效密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析為滿足單趟管柱貫穿多個(gè)層段的密封性需求，優(yōu)化后的膠筒設(shè)計(jì)為三段式組合結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，上、下膠筒幾何尺寸、力學(xué)參數(shù)完全相同，邵氏硬度為90°；中部膠筒尺寸較短，且彈性模量較低，邵氏硬度為70°。不同膠筒之間設(shè)有金屬隔環(huán)。依照現(xiàn)場(chǎng)工序，膠筒受力可劃分為初封和工作兩個(gè)階段[12]。若要滿足工作階段的
鉆采工藝 2020年6期2020-04-26
- 錦綸簾線封隔器膠筒工作性能及其影響因素
長(zhǎng)的擴(kuò)張式封隔器膠筒[7-8]。為了提高工作性能，膠筒內(nèi)部采用加強(qiáng)材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)[9]，國(guó)內(nèi)常用重疊鋼帶式和鋼絲簾線式膠筒[10]，膠筒承壓脹封后殘余變形大，上起管柱膠筒邊緣易出現(xiàn)裂紋，造成解封失?。诲\綸簾線、聚酯簾線膠筒殘余變形小、擴(kuò)張量大[11-12]，但承壓性能低、密封性能差[13]。為了提高錦綸簾線膠筒工作性能，有必要深入分析膠筒的工作機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者展開研究如下：Atkinson C 等[14-15]采用橡膠超彈性本構(gòu)理論對(duì)3種橡膠材料的本構(gòu)模型進(jìn)
天然氣工業(yè) 2020年1期2020-04-10
- 244.5 mm套管三膠筒隔離封隔器研制
塞移動(dòng)壓縮封隔器膠筒，使其徑向膨脹并封隔套管或裸眼井壁。同時(shí)，單向鎖緊機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖，使膠筒永久處于徑向膨脹狀態(tài)，封隔器實(shí)現(xiàn)有效密封[2-3]。老式的隔離封隔器在下行過程中由于膠筒較軟，容易出現(xiàn)刮損等破壞，嚴(yán)重影響防砂作業(yè)的進(jìn)行。因此，在完井防砂和生產(chǎn)作業(yè)中需要一種可完全回收、高性能、可承受一定壓力的隔離封隔器[4]。由于具有不同硬度的三膠筒結(jié)構(gòu)在壓縮時(shí)能夠形成更好的應(yīng)力分布，使密封性能穩(wěn)定可靠，近來已逐漸成為隔離封隔器的主流密封結(jié)構(gòu)[5]。筆者設(shè)計(jì)了一種利
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2020年1期2020-02-27
- 考慮溫度和扭轉(zhuǎn)載荷的封隔器膠筒可靠性研究*
工具[1]。密封膠筒是封隔器的關(guān)鍵部件，其材料一般選用具有可壓縮性、可伸長(zhǎng)性、超彈性、變形可恢復(fù)性，且具有阻尼和能量吸收效果的橡膠[2]，并靠其徑向膨脹時(shí)與套管壁之間產(chǎn)生的接觸壓力起密封作用[3]。封隔器膠筒在井下作業(yè)時(shí)通常會(huì)遭遇不同的工作溫度，而溫度的高低會(huì)對(duì)膠筒材料的彈塑性和老化速度產(chǎn)生較大影響，從而影響膠筒的工作壽命和可靠性。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)橡膠可靠性的研究主要集中在對(duì)其疲勞壽命的研究[4-11]，如文獻(xiàn)[12-15]以壓縮極限作為指標(biāo)評(píng)價(jià)了橡膠的可靠性
潤(rùn)滑與密封 2019年9期2019-09-23
- 封隔器膠筒的非正態(tài)分布變量對(duì)其可靠性靈敏度的影響*
器的核心密封件是膠筒，因此提高封隔器膠筒結(jié)構(gòu)的可靠性，降低由封隔器膠筒密封失效帶來的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的影響，一直是研究人員的研究重點(diǎn)[2-4]。封隔器的可靠性受膠筒密封性能的影響，封隔器的可靠性靈敏度設(shè)計(jì)可以在可靠性的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)膠筒設(shè)計(jì)參數(shù)的改變對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響。因此，為了提高封隔器可靠性，必須使封隔器零部件在靈敏度設(shè)計(jì)上滿足可靠性要求。封隔器在實(shí)際作業(yè)時(shí)，影響膠筒密封性的因素較多且包含非正態(tài)因素[5-6]，因此，在膠筒的設(shè)計(jì)制造中要控制好相關(guān)因素，
潤(rùn)滑與密封 2019年8期2019-08-27
- 壓裂封隔器密封系統(tǒng)流體穿透仿真研究*
通過坐封壓力使得膠筒軸向壓縮，使徑向半徑增大并與井壁接觸形成密封，將井眼分隔從而實(shí)現(xiàn)分段壓裂作業(yè)[3]。因此，膠筒的密封能力是決定壓裂封隔器密封性能的關(guān)鍵。近年來，研究人員從增強(qiáng)封隔器密封性能角度出發(fā)，已經(jīng)開展了大量的研究。伍開松等[4]研究了封隔器膠筒密封幾何參數(shù)的優(yōu)選，分析了接觸應(yīng)力隨膠筒高度、厚度、倒角等參數(shù)的變化規(guī)律。張付英和姜向敏[5]利用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論建立了膠筒密封的可靠性模型，得出了影響膠筒密封可靠性的主要參數(shù)及參數(shù)變化的靈敏度。王鵬[6
潤(rùn)滑與密封 2019年8期2019-08-27
- 國(guó)內(nèi)熱采井高溫膠筒發(fā)展現(xiàn)狀
，特別是封隔器的膠筒，面臨較大挑戰(zhàn)[5-6]。1 聚四氟改良復(fù)合膠筒勝利油田、遼河油田和海上油田的稠熱井較多，由于蒸汽吞吐過程溫度高，驅(qū)替效果更好，因此開采方式以蒸汽吞吐為主。稠油井的完井方式主要以礫石充填水平井為主[7]，勝利油田稠油區(qū)塊的熱采水平井占到水平井總數(shù)的40%左右[8]。對(duì)于井下的完井管柱，封隔器主要有高溫懸掛封隔器和層間的分層封隔器，對(duì)于注汽管柱，注汽管柱下方連接有熱敏高溫封隔器和在完井管柱內(nèi)分層的注汽封隔器。高溫懸掛封隔器膠筒和分層封隔器
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2019年4期2019-08-14
- 溫度變化對(duì)壓裂用封隔器膠筒密封性能的影響*
器關(guān)鍵部件的彈性膠筒，其作用是密封套管和油管之間的環(huán)空間隙，對(duì)封隔器性能有重要的影響 。膠筒靠徑向膨脹時(shí)與套管壁之間產(chǎn)生的接觸壓力起密封作用[2]，因此，膠筒的結(jié)構(gòu)和工況環(huán)境都會(huì)影響封隔器的密封性能。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)膠筒密封的研究主要集中在膠筒的密封機(jī)制研究[3]、結(jié)構(gòu)改進(jìn)[4]和膠筒的變形分析[5]等方面。文獻(xiàn)[6]研究了某一溫度下膠筒的密封性能，但沒有對(duì)不同溫度對(duì)膠筒密封性能的影響展開研究。文獻(xiàn)[7-9]在利用有限元方法分析膠筒密封性能時(shí)，提到了溫度的影
潤(rùn)滑與密封 2019年7期2019-08-02
- 封隔器膠筒變形穩(wěn)定性分析*
0222)封隔器膠筒是井下油氣分層鉆采工藝的關(guān)鍵密封零部件，通過依靠管柱壓重或水力載荷壓縮膠筒，從而封隔環(huán)形空間實(shí)現(xiàn)密封。隨著能源供給結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對(duì)油氣需求的增加，封隔器膠筒的設(shè)計(jì)研究也日漸深入。 由于封隔器工況環(huán)境惡劣，膠筒在整個(gè)密封過程中的狀態(tài)及變形都可能對(duì)材料造成破壞及影響密封性能。因此膠筒的穩(wěn)定性問題受到極大關(guān)注。提高材料穩(wěn)定可靠性，降低因不穩(wěn)定性帶來的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等效益損失，一直是專家學(xué)者研究的重點(diǎn)。超彈性材料的穩(wěn)定性研究，最早是EULER于
潤(rùn)滑與密封 2019年5期2019-05-30
- 基于正交試驗(yàn)的壓縮式封隔器膠筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
司0 引言封隔器膠筒是封隔器最為重要的核心組成部件之一，其作用主要是封隔油管與套管環(huán)形空間，達(dá)到隔絕產(chǎn)層、保護(hù)套管的目的[1]?，F(xiàn)場(chǎng)使用中，封隔器膠筒密封失效和撕裂失效問題較為突出，已成為當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。為了解決上述問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)封隔器膠筒做了相關(guān)研究，已有的封隔器膠筒力學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法[2-3]，對(duì)其力學(xué)性能評(píng)價(jià)較為準(zhǔn)確、合理。Polonsky和Tyurin等[4]將封隔器圓柱形膠筒設(shè)計(jì)為圓錐形，同時(shí)使用軟硬膠筒相組合的膠筒組和彈簧環(huán)防突
天然氣工業(yè) 2019年3期2019-05-13
- 響應(yīng)曲面法優(yōu)化封隔器膠筒密封性能參數(shù)的研究*
0222)封隔器膠筒是油氣勘探時(shí)壓裂用封隔器的關(guān)鍵部件，利用徑向膨脹時(shí)膠筒與套管壁之間產(chǎn)生的接觸壓力起密封作用[1]。 膠筒的密封性能對(duì)提高壓裂用封隔器的工作性能和保證分層開采工藝的有效實(shí)施具有重要意義。膠筒的密封能力取決于彈性膠筒在軸向工作載荷作用下，外徑受限約束時(shí)的徑向擴(kuò)張變形情況，而膠筒的變形與膠筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、工況參數(shù)等相關(guān)。特定工況下某種材料的膠筒，施加工作載荷時(shí)，膠筒的變形主要依賴于膠筒筒高、端面斜角、膠筒的厚度及子厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，每一
潤(rùn)滑與密封 2019年4期2019-04-22
- 新型封隔器膠筒橡膠本構(gòu)模型選擇及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
借助水力載荷壓縮膠筒來實(shí)現(xiàn)密封功能，其密封性能的好壞主要取決于套管內(nèi)壁與膠筒之間接觸應(yīng)力的大小[2～4]。而接觸應(yīng)力是由封隔器的坐封力和具體結(jié)構(gòu)共同決定的[5]，因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)封隔器的結(jié)構(gòu)和坐封力進(jìn)行了相應(yīng)研究。劉永輝[6]從結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料硬度和受力工況等角度對(duì)單膠筒、雙膠筒和三膠筒進(jìn)行了封隔器密封性能的研究；發(fā)現(xiàn)最合適的端面傾角為40°～50°，以及墊圈尺寸與摩擦系數(shù)對(duì)密封性能及接觸壓力的影響。張辛[7]提出將常規(guī)三層膠筒改成兩個(gè)膠筒，并在膠筒外面覆蓋一
制造業(yè)自動(dòng)化 2019年1期2019-01-19
- 油田井下封隔器密封性能影響因素研究
研制。一、封隔器膠筒密封性能影響因素研究實(shí)驗(yàn)研究表明，封隔器膠筒受力、膠筒材料及形狀、封隔器結(jié)構(gòu)等在不同程度上，對(duì)封隔器的密封性能產(chǎn)生影響，特別是封隔器坐封時(shí)膠筒坐封力的加載方式是決定封隔器整體氣密封能力的關(guān)鍵因素。1.坐封力加載方式對(duì)密封性能的影響坐封力加載方式?jīng)Q定了膠筒與套管徑向接觸應(yīng)力的分布[1]，而接觸應(yīng)力與膠筒的密封性能密切相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，膠筒的密封能力與接觸應(yīng)力近似成正比[2]，膠筒與套管的接觸應(yīng)力越大、越均勻，封隔器密封油套環(huán)空壓差的作用
鉆采工藝 2018年4期2018-08-03
- 基于ABAQUS的分層注水封隔器膠筒有限元分析
隔器重要元件——膠筒將承受軸向壓縮和徑向膨脹作用，此時(shí)膠筒填滿管套環(huán)空，通過與套管內(nèi)壁相互的接觸壓力實(shí)現(xiàn)其功能，達(dá)到阻斷井液及壓力和封隔上下分注層的作用。在注水過程中，膠筒與套管之間產(chǎn)生的相互作用將嚴(yán)重影響注水管柱系統(tǒng)的受力狀況[1-4]。研究封隔器膠筒的力學(xué)行為，尤其是對(duì)膠筒與套管間摩擦力隨軸向壓力的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行研究，對(duì)注水管柱力學(xué)分析、準(zhǔn)確確定封隔器在井下的位置以及分層注水的成功與否具有重大的意義，并且為整體研究注水管柱受力變形提供了一定的理論依據(jù)
橡膠工業(yè) 2018年9期2018-07-22
- 尾管頂部封隔器密封膠筒設(shè)計(jì)與試驗(yàn)
研究，采用了組合膠筒結(jié)構(gòu)、膠筒防突和防退機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等技術(shù)提高密封可靠性，解決了膠筒坐封后應(yīng)力松弛和回退問題，密封壓力達(dá)到70 MPa，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用解決了尾管重疊段環(huán)空密封問題［4］。1 頂部封隔器總體結(jié)構(gòu)頂部封隔器隨懸掛器入井后通常要進(jìn)行大排量循環(huán)洗井，并完成注水泥、替漿等作業(yè)。部分井況下，尾管下入速度較快，增大了封隔器提前坐封的風(fēng)險(xiǎn)，為此須將封隔器坐封力設(shè)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)［5］。由于淺井鉆具重量輕，若坐封力較大，難以提供所需的動(dòng)力；若坐封力設(shè)置相對(duì)較小，入
斷塊油氣田 2018年3期2018-05-28
- 封隔器密封膠筒的尺寸優(yōu)化
器來講，密封元件膠筒與套管內(nèi)壁之間接觸所產(chǎn)生的應(yīng)力大小將決定其質(zhì)量，為了避免因應(yīng)力集中、殘余變形而導(dǎo)致的密封失效或起出困難，應(yīng)合理地選擇膠筒的形狀尺寸[4]。杜長(zhǎng)橋等[5]通過有限元軟件對(duì)封隔器進(jìn)行數(shù)值仿真和分析，得出軸向載荷和壓差對(duì)封隔器密封性的影響，并對(duì)膠筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。C.O.Horgan[6]明確了膠筒與套筒內(nèi)壁間的密封類型，屬于接觸密封，其接觸應(yīng)力的大小對(duì)密封質(zhì)量的高低有著十分重要的作用。李鵬飛等[7]以三膠筒封隔器膠筒為主要研究對(duì)象，探索了橡膠
機(jī)械工程師 2018年4期2018-05-16
- 注水封隔器膠筒三維應(yīng)力有限元仿真分析
內(nèi)外學(xué)者對(duì)封隔器膠筒接觸應(yīng)力已經(jīng)有了較多的研究，其中文獻(xiàn)[3]以熱采井膠筒為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元軟件分析了膠筒壓縮距與接觸應(yīng)力之間的變化規(guī)律；文獻(xiàn)[4]通過與實(shí)測(cè)橡膠數(shù)據(jù)相擬合的本構(gòu)模型參數(shù)進(jìn)行橡膠接觸應(yīng)力有限元分析，得到了接觸應(yīng)力沿軸向的分布情況；文獻(xiàn)[5]通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得膠筒與套管之間的摩擦因數(shù)并以此為依據(jù)建立了分析膠筒與套管摩擦接觸問題的有限元模型，通過有限元分析為封隔器膠筒設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論依據(jù)；文獻(xiàn)[6]鑒于橡膠材料的非線性，運(yùn)用彈性力學(xué)及橡膠本構(gòu)模型
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2018年4期2018-05-04
- 管內(nèi)封堵器膠筒硬度對(duì)其自密封特性影響研究
封堵主要是靠擠壓膠筒使其與管壁形成接觸密封力，所以膠筒的密封性能將直接影響管內(nèi)智能封堵器的性能。圖1 管內(nèi)智能封堵器示意對(duì)于膠筒的密封研究已經(jīng)比較廣泛，膠筒結(jié)構(gòu)及形狀的優(yōu)化研究已有很多[6-9]。膠筒的另外一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)是自密封，膠筒的自密封在整個(gè)密封過程中起到非常重要的作用。本文通過模擬的方法，對(duì)膠筒的密封性能以及膠筒硬度對(duì)自密封性能的影響進(jìn)行研究。1 膠筒自密封特性管內(nèi)智能封堵器膠筒的工作過程類似于封隔器的膠筒，密封過程如圖2所示。封堵過程主要通過
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2018年2期2018-03-29
- 無骨架內(nèi)襯擴(kuò)張式封隔器的研制與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
無骨架內(nèi)襯擴(kuò)張式膠筒，研制了無骨架內(nèi)襯擴(kuò)張式封隔器。該封隔器采用兩端嵌套彈簧的方式來提高膠筒多次坐封的可靠性，在工作壓差2.5～5.0 MPa下，膠筒可以充分脹封并可靠密封。室內(nèi)試驗(yàn)表明，無骨架內(nèi)襯擴(kuò)張式封隔器在150 ℃下可以反復(fù)坐封/解封50次，雙向承壓85 MPa，解封后膠筒殘余變形率小于1.5%。該封隔器在延長(zhǎng)油田2口老井重復(fù)復(fù)壓裂施工中進(jìn)行了試驗(yàn)，其坐封顯示明顯，且在井內(nèi)工作50 h多后，順利解封，封隔器膠筒完好，外徑僅由108 mm擴(kuò)大至109
石油鉆探技術(shù) 2017年5期2017-11-01
- 高溫封隔器膠筒試驗(yàn)檢測(cè)工具的研究
10)高溫封隔器膠筒試驗(yàn)檢測(cè)工具的研究剪樹旭(遼河油田分公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010)針對(duì)常規(guī)封隔器膠筒試驗(yàn)工具具有測(cè)量精度差、操作不方便和不能夠檢測(cè)膨脹劑性能的問題，研究了高溫封隔器膠筒試驗(yàn)檢測(cè)工具。該檢測(cè)工具主要有管柱組件部分、傳壓組件部分、密封部分和解封部分等4個(gè)部分組成，并對(duì)其檢測(cè)工具的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了研究，該檢測(cè)工具能夠檢測(cè)各種高溫封隔器的膠筒，具有廣泛的適用性。高溫封隔器，膠筒檢測(cè)工具，膨脹劑0 前言封隔器的主要功能是將產(chǎn)
化工管理 2017年16期2017-06-23
- 壓縮式封隔器膠筒接觸力學(xué)行為有限元分析
0)壓縮式封隔器膠筒接觸力學(xué)行為有限元分析王云學(xué)1，許仁波1，孟奇龍1，江 能2(1.武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢，430081；2. 中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司技術(shù)監(jiān)督中心，湖北 潛江，433100)以Y341-114型壓縮式封隔器為研究對(duì)象，基于Mooney-Rivlin橡膠本構(gòu)模型，對(duì)封隔器膠筒的非線性接觸力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，分析了膠筒軸向壓縮距及膠筒與套管壁間接觸應(yīng)力分布與坐封載荷之間的關(guān)系。仿真結(jié)果表明，封隔器膠筒與套管
武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2017年1期2017-01-19
- 基于數(shù)值模擬的封隔器膠筒參數(shù)正交優(yōu)化分析
數(shù)值模擬的封隔器膠筒參數(shù)正交優(yōu)化分析周先軍1，崔光宇1，鐘衛(wèi)平1，李英松2，邊杰2(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中海油田服務(wù)股份有限公司 完井中心，天津 300459)采用ANSYS有限元分析方法對(duì)封隔器的組合膠筒系統(tǒng)進(jìn)行單因素離散優(yōu)化，得出了單因素參數(shù)對(duì)組合膠筒接觸應(yīng)力影響規(guī)律和最優(yōu)取值區(qū)間，并結(jié)合正交試驗(yàn)理論考慮因素間交互作用，對(duì)組合膠筒四因素三水平正交優(yōu)化。結(jié)果表明：四因素三水平優(yōu)化的最優(yōu)幾何參數(shù)組合比單因素
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2016年5期2016-09-05
- 試論壓縮式封隔器膠筒變形階段力學(xué)分析
試論壓縮式封隔器膠筒變形階段力學(xué)分析陳紅文（阜寧縣宏達(dá)石化機(jī)械有限公司224400）本文將壓縮式封隔器膠筒變形分為自由變形和約束變形兩個(gè)階段，分別進(jìn)行力學(xué)特征及性能分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)膠筒的強(qiáng)度進(jìn)行分析，希望通過本文的研究能夠得到合理的設(shè)計(jì)壓差等相關(guān)數(shù)據(jù)，為后期設(shè)計(jì)封隔器，確定相關(guān)尺寸提供參考。壓縮式封隔器；膠筒；自由變形；約束變形1 引言封隔器是一種常用的井下作業(yè)工具，主要用于試采，而整個(gè)封隔器最主要的部件就是膠筒。在使用封隔器的過程中，膠筒會(huì)在壓縮載荷的
大科技 2016年30期2016-08-10
- 擴(kuò)張式封隔器膠筒的研究現(xiàn)狀綜述
5）擴(kuò)張式封隔器膠筒的研究現(xiàn)狀綜述馬力（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 陜西 西安 710065）石油工業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了石油機(jī)械裝備的發(fā)展，在鉆井或完井后對(duì)油氣層進(jìn)行測(cè)試時(shí)，為了獲得動(dòng)態(tài)條件下地層和液體的參數(shù),封隔器作為主要的井下工具被大量的運(yùn)用到測(cè)試中。而使其安全有效的工作是保證油氣井作業(yè)的關(guān)鍵，其工作性能的好壞直接影響著油田的生產(chǎn)成本和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。已有大量學(xué)者采用有限元方法對(duì)封隔器膠筒的力學(xué)性能做了研究，為封隔器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、坐封方式、膠筒材料的選擇等提供
信息記錄材料 2016年5期2016-02-23
- 壓裂封隔器膠筒研制及密封性能模擬試驗(yàn)分析
王利軍壓裂封隔器膠筒研制及密封性能模擬試驗(yàn)分析王 曉，孔學(xué)云，王俊姬，劉景超，王利軍（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452）為了研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)高壓密封膠筒性能的影響，開展了對(duì)一種壓裂工藝使用的能夠密封較高壓差膠筒的研究，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)際工況要求模擬了膠筒幾何尺寸、載荷對(duì)膠筒變形以及膠筒和套管接觸應(yīng)力的影響。結(jié)果表明：膠筒長(zhǎng)度和扶正環(huán)寬度的尺寸變化對(duì)接觸應(yīng)力影響不明顯，膠筒厚度小范圍的變化對(duì)接觸應(yīng)力也不會(huì)有明顯影響，但都會(huì)顯著影響膠筒
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2015年4期2015-08-05
- 分級(jí)解封長(zhǎng)膠筒封隔器的結(jié)構(gòu)及性能分析
00）分級(jí)解封長(zhǎng)膠筒封隔器的結(jié)構(gòu)及性能分析馮 燕，伍開松（西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，成都610500）針對(duì)特高含水期精細(xì)分層注水存在的多級(jí)封隔器解封困難，以及小隔層分層注水封隔器偏離隔層現(xiàn)象，研制了分級(jí)解封長(zhǎng)膠筒封隔器。該封隔器能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)解封，解封力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。利用A B A Q U S有限元分析軟件對(duì)封隔器的長(zhǎng)膠筒進(jìn)行分析，確保長(zhǎng)膠筒的密封及錨定功能的可靠性。分層注水；封隔器；結(jié)構(gòu)；有限元分析分層注水是高含水后期、特高含水期繼續(xù)提高水驅(qū)采收
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2015年5期2015-07-22
- 壓縮式封隔器三級(jí)膠筒多重非線性力學(xué)分析
壓縮式封隔器三級(jí)膠筒多重非線性力學(xué)分析黨黎明，劉巨保，李治淼，王 艷（東北石油大學(xué) 機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 大慶163318）分析了壓縮式封隔器膠筒在井下分層壓裂的密封性能。針對(duì)不同硬度膠筒組合和膠筒材料、幾何及雙重接觸三重非線性問題，根據(jù)力學(xué)基本理論，采用微元法建立膠筒變形齊次非線性方程組。將膠筒變形分為自由變形、單向約束變形和雙向約束變形3個(gè)階段。從而推導(dǎo)出各個(gè)階段不同硬度膠筒組合的變形公式，利用載荷迭代法求解膠筒在不同軸向力下的接觸壓力和壓縮量。
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2014年6期2014-12-11
- 海上完井封隔器膠筒試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用
①海上完井封隔器膠筒試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用劉傳剛，孔學(xué)云，馬認(rèn)琦，包陳義，閆 偉（中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)公司，天津300452）①設(shè)計(jì)了封隔器膠筒試驗(yàn)裝置，可通過機(jī)械和液壓2種方式壓縮膠筒坐封，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單膠筒和多膠筒組合的密封檢驗(yàn)，具有實(shí)時(shí)鎖緊和快速?gòu)?fù)位、預(yù)先設(shè)置壓縮行程及上下環(huán)空雙向驗(yàn)封功能。試驗(yàn)和應(yīng)用結(jié)果表明：該裝置實(shí)用性強(qiáng)、操作方便，解決了以前只能通過封隔器配合使用才能完成對(duì)膠筒密封性能檢驗(yàn)的局限。試驗(yàn)裝置；封隔器膠筒；密封；壓縮行程封隔器是石
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2014年7期2014-06-05
- 楔入式鋼骨架膠筒封隔器研制與應(yīng)用
）①楔入式鋼骨架膠筒封隔器研制與應(yīng)用王立勛（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠，黑龍江大慶163513）①為了適應(yīng)油田多級(jí)精細(xì)注水的需要，研制了楔入式鋼骨架膠筒封隔器。該封隔器膠筒內(nèi)部采用鋼骨架結(jié)構(gòu)，外部掛膠，坐封時(shí)利用錐形剛體插頭楔入鋼骨架膠筒中，撐開膠筒貼在套管壁上進(jìn)行密封。解封時(shí)油套環(huán)空高壓液體推動(dòng)插頭和外筒接頭，使插頭退出膠筒，也可在作業(yè)時(shí)上提管柱逐級(jí)解封。該封隔器具有注水坐封、反洗井解封、大排量洗井、重復(fù)坐解封等特點(diǎn)。該封隔器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用4口井，應(yīng)用效果
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2014年11期2014-06-05
- 油氣管道球狀雙封封堵器膠筒端面斜角優(yōu)選
用下，壓縮式密封膠筒在軸向壓縮變形的同時(shí)徑向膨脹變形，膠筒外表面與管道內(nèi)壁接觸，從而封隔封堵器與管道之間的環(huán)空，以實(shí)現(xiàn)封堵管道的功能。膠筒的幾何參數(shù)對(duì)膠筒系統(tǒng)的密封性能影響很大。在膠筒實(shí)際壓縮過程中，端面斜角處最容易出現(xiàn)橡膠畸變及壓潰的情況，直接影響膠筒的密封質(zhì)量［3］。封堵器的密封性能與膠筒和管道之間的接觸壓力狀態(tài)密切相關(guān)，可以通過密封膠筒與管道的最大接觸壓力的大小及接觸壓力大于管道內(nèi)壓的有效接觸區(qū)域長(zhǎng)度的大小來評(píng)價(jià)。密封膠筒的最大接觸壓力越大，膠筒系統(tǒng)
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2014年5期2014-05-04
- 壓裂酸化封隔器膠筒結(jié)構(gòu)密封性能分析與優(yōu)化*
封隔器主要元件是膠筒，它在很大程度上影響甚至決定著封隔器系統(tǒng)井下工作的成敗。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者從多個(gè)方面對(duì)封隔器膠筒密封性能進(jìn)行了研究［2－5］。目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)膠筒密封性能的分析僅是通過接觸壓強(qiáng)或者接觸力來判斷，而膠筒對(duì)套管或者裸眼井壁的密封性能不僅與接觸壓力有關(guān)，而且與接觸面積緊密相關(guān)。因此，通過對(duì)封隔器密封結(jié)構(gòu)工作原理分析，提出了考慮接觸壓力與面積的封隔器密封性能評(píng)價(jià)方法，并針對(duì)某壓裂酸化用Y344型封隔器進(jìn)行了膠筒結(jié)構(gòu)密封性能分析與優(yōu)化。1 封隔器密封
機(jī)械研究與應(yīng)用 2014年3期2014-03-27
- 壓縮式封隔器膠筒坐封過程數(shù)值分析
50壓縮式封隔器膠筒坐封過程數(shù)值分析徐冠軍1雷金晶2馮定3后鑫41.中國(guó)石化江漢油田分公司采油工藝研究院機(jī)械采油研究所 湖北武漢 430000 2.中原油田普光分公司開發(fā)管理部 四川宣漢 636150 3.荊州市長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖北荊州 434023 4.中原油田普光分公司采氣廠 四川宣漢 636150本文介紹了壓縮式封隔器密封的工作原理，總結(jié)國(guó)內(nèi)井下封隔工具的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出封隔器研究的發(fā)展方向；在此基礎(chǔ)上研究了有限元分析的基本理論和模型參數(shù)的確定方
決策與信息 2014年24期2014-03-13
- 封隔器膠筒結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)勢(shì)分析
580）①封隔器膠筒是通過軸向壓縮力緊貼在封隔器套管壁上起密封作用，其密封性能直接制約使用性能。膠筒與套管接觸所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力是膠筒承受工作壓差的必要條件［1］。膠筒的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)影響著其密封性能［2］，是設(shè)計(jì)者密切關(guān)注的問題。不少學(xué)者已經(jīng)對(duì)其實(shí)物的力學(xué)試驗(yàn)［3］、有限元數(shù)值模擬［4］、封隔器與管柱之間的力學(xué)關(guān)系［5］等進(jìn)行了大量研究，對(duì)封隔器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及接觸應(yīng)力的分布關(guān)系得出了初步的結(jié)論［6］。研究接觸應(yīng)力與膠筒外形及結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，對(duì)理論上認(rèn)清膠
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2013年1期2013-09-07
- 遇水自膨脹封隔器密封性能研究與防突結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
大，體積膨脹后的膠筒通過與井壁的壓實(shí)作用達(dá)到密封環(huán)空的目的［1－3］。相對(duì)于壓縮式和水力擴(kuò)張式裸眼封隔器，自膨脹封隔器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工下入方便、可靠性高，能有效降低作業(yè)成本，提高完井效率。自膨脹膠筒與套管、井壁之間的接觸應(yīng)力是膠筒承受工作壓差的必要條件，在橡膠和地層強(qiáng)度允許的條件下，接觸應(yīng)力越大密封性越好。在驗(yàn)封過程中，由于兩端壓差的作用，膨脹后的膠筒末端會(huì)承受與金屬端環(huán)的擠壓力，存在破壞失效風(fēng)險(xiǎn)。本文利用ABAQUS有限元分析軟件，模擬脹封過程中和脹封后膠
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2013年9期2013-09-07
- 封隔器的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與仿真分析*
內(nèi)目前對(duì)于封隔器膠筒組合的有限元分析主要停留在二維模型上，筆者一改以往使用二維有限元模型對(duì)膠筒組合進(jìn)行有限元分析的方法，通過數(shù)據(jù)接口利用三維動(dòng)態(tài)模型對(duì)封隔器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真及對(duì)封隔器密封關(guān)鍵部件——膠筒組合進(jìn)行有限元分析，并總結(jié)出了相關(guān)規(guī)律，對(duì)于使用CAD/CAE集成手段設(shè)計(jì)和研發(fā)封隔器具有指導(dǎo)意義。2 封隔器虛擬樣機(jī)的模型構(gòu)建Pro/E軟件是基于特征建模的參數(shù)化集成系統(tǒng)，其具有的全相關(guān)性、尺寸驅(qū)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)封隔器虛擬樣機(jī)提供了便利。首先根據(jù)設(shè)
機(jī)械研究與應(yīng)用 2013年1期2013-08-02
- 壓縮式封隔器膠筒結(jié)構(gòu)改進(jìn)及密封性能分析
作性能主要取決于膠筒的密封性能，而膠筒的可靠性受其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等影響。國(guó)內(nèi)外對(duì)膠筒的研究主要集中在結(jié)構(gòu)改進(jìn)、井下工作性能分析、材料改良、膠筒室內(nèi)試驗(yàn)研究等方面，取得了一定的成效。但是，由于井下工況的多變性和膠筒力學(xué)特性的復(fù)雜性，很難得到確切的試驗(yàn)成果。封隔器的膠筒是橡膠材料，屬于超彈性材料［1］。本文在前人關(guān)于封隔器理論研究的基礎(chǔ)上，利用有限元軟件ABAQUS來模擬膠筒的變形及接觸應(yīng)力［2］，并對(duì)改進(jìn)型封隔器進(jìn)行分析，以提高封隔器膠筒的密封性能。1 常規(guī)封隔
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2013年4期2013-07-08
- Y341－114型注水封隔器膠筒與套管摩擦力試驗(yàn)研究
14型注水封隔器膠筒與套管摩擦力試驗(yàn)研究王尊策，管翠翠，溫后珍，呂鳳霞（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）＊目前在細(xì)分層注水管柱的力學(xué)分析中，封隔器膠筒對(duì)套管的摩擦力大多使用估計(jì)值或數(shù)值模擬分析結(jié)果，很少有精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，無法適應(yīng)細(xì)分層注水技術(shù)對(duì)封隔器在井下位置精確計(jì)算的要求。設(shè)計(jì)封隔器膠筒模擬試驗(yàn)裝置，對(duì)測(cè)定膠筒與套管的摩擦力大小具有重要意義。試驗(yàn)結(jié)果表明：壓力在4～17MPa時(shí)，膠筒與套管的摩擦力與軸向加壓壓力基本呈線性關(guān)系；在無
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2012年7期2012-12-11
- 基于有限元的封隔器密封性能影響因素分析
夠合理描述封隔器膠筒受力變形的Yeoh模型，通過試驗(yàn)測(cè)得封隔器膠筒材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，利用MATLAB計(jì)算了Yeoh模型的常數(shù)。對(duì)封隔器膠筒進(jìn)行有限元分析，得到膠筒壓縮距、肩部“突出”以及接觸應(yīng)力隨坐封載荷的增加而增加；膠筒肩部“突出”使最大接觸應(yīng)力的作用區(qū)域變小，且由膠筒中部逐漸轉(zhuǎn)移到加載端，造成膠筒與套管的接觸應(yīng)力分布不均勻，使膠筒密封的可靠性降低。通過試驗(yàn)得到坐封力與壓縮距的關(guān)系，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。膠筒；有限元；本構(gòu)模型；密封封隔器作為油田
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2012年6期2012-09-18
- 水井封隔器膠筒防掉井裝置
水井封隔器膠筒防掉井裝置由于壓縮式封隔器起出的膠筒受老化和套管接箍刮削的影響,致使膠筒脫離封隔器掉入井底,造成人工井底上升,支撐人工井底的堵水管柱層位出現(xiàn)誤差。水井封隔器膠筒防掉井裝置在不影響管柱的前提下,在水井作業(yè)施工時(shí)隨管柱下井,二次作業(yè)時(shí),在管柱起出過程中將脫落膠筒捕獲,達(dá)到保護(hù)井底的目的。結(jié)構(gòu)原理:此裝置由彈性捕撈爪、捕撈鋼體、碎膠筒捕撈開窗、篩式中心管組成。彈性外徑為118 mm,鋼體外徑為114 mm。采取結(jié)構(gòu)防掉的原理,在水井作業(yè)施工時(shí)隨管柱
石油石化節(jié)能 2012年10期2012-08-15
- 壓縮式封隔器密封膠筒有限元分析及改進(jìn)
壓縮式封隔器密封膠筒有限元分析及改進(jìn)葛 松（甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，蘭州730070）①針對(duì)常規(guī)壓縮式封隔器密封膠筒存在的問題，對(duì)常規(guī)型和改進(jìn)型封隔器膠筒在不同坐封載荷下的接觸應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比分析，以提高封隔器下井安全性、工作穩(wěn)定性和密封可靠性。結(jié)果表明：改進(jìn)后的新型壓縮式封隔器膠筒比常規(guī)封隔器膠筒具有更高的承壓能力，使管柱的下井安全性能大幅提高，滿足了現(xiàn)場(chǎng)操作需求，提高了下井成功率。壓縮式封隔器；密封膠筒；有限元分析；改進(jìn)目前，國(guó)內(nèi)各油田常用的封隔
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2011年12期2011-12-11