常规高压封隔器密封胶筒力学分析
高性能封隔器胶筒研制 石油大学毕业论文
高性能封隔器胶筒研制石油大学毕业论文摘要本论文主要针对石油钻井过程中的封隔器与钻头之间的配合问题，提出了一种高性能封隔器胶筒设计方案。
通过对市场上常见的胶筒产品与封隔器配合状况进行分析和常规实验测试，发现存在疲劳寿命短、耐高温性能差等问题。
本文通过优化橡胶材料配方、改进胶筒结构等手段，最终研制出了一款优秀的高性能封隔器胶筒。
实验结果表明，在高温、高压下仍能保持压力稳定，具有较长的使用寿命和良好的配合性能，满足了石油钻井过程中的工况需求。
关键词：封隔器；钻井；胶筒；橡胶材料；高温高压AbstractThis paper mainly proposes a high-performance sealant liner design scheme for the matching problem between the sealant and the drill bit in the petroleum drilling process. Through the analysis of the common products in the market and theconventional experimental tests, it is found that there are problems such as short fatigue life and poor high temperature resistance. In this paper, through optimizing the rubber material formula, improving the structure of the sealant liner, etc., we finally developed an excellent high-performance sealant liner. The experimental results have shown that under high temperature and high pressure, it can still maintain pressure stability, has a long service life and good matching performance, and meets the working conditions in the petroleum drilling process.Keywords: sealant, drilling, liner, rubber material, high temperature and high pressure1. 研究背景封隔器是石油钻井过程中不可或缺的工业密封件，其作用是在井下高温、高压的环境下，保证钻井液和油气等不同介质或混合物在井内不相互干扰，保障钻井的正常进行，同时也避免环境污染和资源浪费。
压缩式封隔器胶筒失效因素分析及措施
Ｋｅ Ｗ ｏ ｄ ｓ ａ ｓ ｅ ｋ ｎ ｓ ａ ｉ ｇ； ａ ｌ ｒ ｆ ｃ ｏ ｓ ｙ ｒ ｓ： ｅ ｌ Ｒ ｍａ ｉ ｇ ｅ ｌｎ Ｆ ｉ ｕ ｅ ａ ｔ ｒ ｌ
封隔 器是 油 田分 层 开 采 工 艺 必 不 可 少 并 提 出相 应 解 决措 施 。 的 井下 工具 ， 关 键 元 件 是 具 有 弹 性 和 密 其 封 能 力 的胶 筒 ， 已被 广 泛 地应 用 于完 井 、 它
１． 胶 简肩 部产 生 裂纹 和破 损导 致密 封 失 ２
效 胶 筒 肩部 产 生 裂 纹 和 缺 肉 见 图２ 图３ 、 。
１ ２． ． １产 生 原 因 应 力集 中 。
采 油 工 艺技 术 中 。 缩 式 胶 筒 是 轴 向 载 荷 １ １试 验步 骤 压 ． 作 用 下 ， 生 轴 向 压 缩 和 径 向 膨 胀 来 填 满 产 （ ） 封 工 具 液 压 座 封 ， 筒 与试 验 套 １座 胶 油 管 和 套 管 之 间 的 环 型 空 间 ， 筒 与 套 管 管 内壁 充分 接 触 实 现封 隔Ａ腔 与Ｂ腔 ， 介 胶 给 壁 之 间 产 生 接 触 压 力 ， 而 起 到 了隔 绝 井 质加 温 ， 到 试 验 温 度 （ 取 参 数 ： 度 、 从 达 录 温
Ａｂ ｔａ ｔ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｄ ａ ｋｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｒ ｓ ｅ ｐ ｒ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｅ ｃ ｍｐ ｎｅ ｔ ｎ ａ ｋ ｒ ａ ｄ ａ ａ ｅ ｉｉ ｅ ｏ ｅ ｎ ｈ ｗｏ ｋｉ ｏ ｐ ｃ ｅ ｓ Ｔｈ ｓ ａ ｆ ｉｕ ｅ ｓ ｈ ｋ ｙ ｏ ｏ ｎ ｉ ｐ ｃ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓ ｄ ｃ ｓ ｖ ｒ ｌ ｉ ｔ ｅ ｒ ｎｇ ｆ ａ ｋ ｒ ． ｅ ｅ ｌ ａ ｌ ｒ
圃圆 工Biblioteka 业 技 术 压 缩 式 封 隔器 胶 简 失 效 因素 分析 及 措 施
跨隔测试封隔器胶筒及胶筒骨架失效原因分析
收稿日期:２０１９ － ０７ － １３
基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１６７４１９９)
作者简介:万志国(１９８８—) ꎬ男ꎬ讲师ꎬ博士ꎬ主要研究方向为机械系统动力学、机械设计与制造ꎬｗａｎｚｈｉｇｕｏ１６８＠ １６３. ｃｏｍ.
通讯作者:窦益华ꎬｙｈｄｏｕ＠ ｖｉｐ. ｓｉｎａ. ｃｏｍ.
１２０
２０１９ 年 ９ 月 机械设计与制造工程 Ｓｅｐ. ２０１９
第 ４８ 卷 第 ９ 期 Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ. ４８ Ｎｏ. ９
跨隔测试封隔器工作过程中胶筒所承受的作
一种试油工艺 [２] ꎮ 但由于跨隔测试技术难度大、
用力主要来自于两个方面:一是坐封力ꎬ二是坐封
管柱受力状况复杂等原因ꎬ在测试过程中ꎬ井下封
压差所产生的压力ꎮ 因此ꎬ跨隔测试封隔器胶筒所
隔器失封、胶筒及胶筒骨架落井现象时有发生ꎮ 针
承受的轴向压力 Ｆ ｚ 可表示为:
对跨隔测试经常失败的情况ꎬ许多学者对跨隔测试
技术进行了分析与改进ꎮ 张以明等 [３] 利用 ＬＹＮＥＳ
Ｆ ｚ ＝ ΔｐＡ ｈｋ ＋ Ｆ ｚｆ
(１)
裸眼膨胀跨隔测试工具代替常规压缩式封隔器坐
式中: Δｐ 为测试压差ꎻＡ ｈｋ 为管柱与井壁之间的环
闯等 [４] 提出了在大斜度井中不停产( 停注) 进行跨
为井筒直径ꎻｄ ｊ 为胶筒内径ꎻＥ 为胶筒材料的弹性
模量ꎻμ 为胶筒材料的泊松比ꎮ
将式(２) 代入式(３) 可推导出 Δｒ 为:
２μＦ ｚ
( Ｄｔ － Ｄｊ ) ( Ｄｊ ＋ ｄｊ )
Δｒ ＝
－
(４)
πＥ( Ｄ ｔ ＋ ｄ ｊ )
封隔器胶筒接触应力的数值模拟分析
之 间产 生 接 触 压 力 ， 此 封 隔 环 空 ， 绝 产 层 ， 控 藉 隔 以 制 产 （ ） ， 护套 管 。 因此 ， 究 胶 筒 与 套 管 内壁 注 液 保 研
Ｊ ｏ ｇ ｍｉｇ ， ＨＯＵ Ｘｉｎｊ ｎ ， ＩＧ ｎ — ｎ ‘ Ｚ ａ —ｕ ＹＵＮ Ｐｎ —ｉ ｉｇｌ
（ ． ｉ Ｅ ｔ ｃｉｎ Ｔｃ ｎ ｌ ｙＲｅｅｒｈ ， １ Ｏ ｌ ｘｒ ｔ ｅｈ ｏｏ ｓａｃ ｍｍ ｅ，Ｓ ｅ ｇｉＯｉ Ｆｌｄ Ｃ ｒｏａｉｎ， ｎ ｙｎ ５ ０ ０， ｈｎ ａ ｏ ｇ ｈ ｎ ｌ ｌ ｉ ｏｐ ｒｔ ｅ ｏ Ｄｏｇ ｉｇ ２ ７ ０ Ｃ ｉａ；
之 间接 触 压 力 ， 对 研 究 封 隔 器 胶 筒 的 密封 机 理 ， 这 研 究轴 向载荷 、 密封 压 力 与 接 触 压 力 之 间 的关 系 ， 化 优
季 公 明 ，周 先 军 。负 平 利
（ ． 利 油 田 有 限 公 司 采 油 工 艺 研 究 院 ，山 东 东 营 ２７ ０ ； 石 油 大 学 （ 东 ）机 电 工 程 学 院 ， 山 东 东 营 ２ ７６ ） １胜 ５ ００ ２． 华 ５ ０ １
摘 要 ：利 用 Ａ Ｓ Ｓ 件 对封 隔 器胶 筒的接 触应 力进 行 了数 值 模拟 计 算 ， 过 计 算分 析得 到 了接 触 应 力 沿胶 筒 轴 ＮＹ 软 通
Байду номын сангаас
中 图 分 类 号 ：Ｔ ９１２３ Ｅ３． ０
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｎｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｏ ａｃ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔ ｅ ｌ ｕｂ ｒ ｏ ｈｅ ｐ ｃ ｒ ｒｃ ｌ ｓｍ ｌ ｔ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ｔ ｅ ｃ ｎｔ ｔｓ ｒ ｓ ｎ ｈｅ ｓ ａ ｉ ｎｇ ｒ ｂｅ ｆ ｔ ａ ｋｅ
高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2023016引用格式：毛军，郭肖，庞伟. 高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验[J]. 石油钻探技术，2023, 51（6）：71-76.MAO Jun, GUO Xiao, PANG Wei. Development and application of HTHP gas seal test packer [J]. Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(6)：71-76.高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验毛 军， 郭 肖， 庞 伟（中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘 要: 国内测试封隔器的机械性能不稳定、作业失败率较高，无法满足超深高温高压油气井的测试工作。
为此，采用水力锚与下卡瓦实现双向锚定，“J ”形槽结构实现机械式可重复座封、可回收等功能，设计旁通孔以便在解封时平衡胶筒上下压差、达到保护胶筒效果，研制了高温高压气密封测试封隔器。
该测试封隔器胶筒设计为三胶筒结构，选用FKM 材料以提高胶筒性能。
采用API 19TT 标准模拟入井、关井、开井、酸压等全过程复杂工序，实现7次压力反转，耐温204 ℃、耐压105 MPa ，试验最大绝对压力140 MPa ，达到V1-TP 气密封等级。
该测试封隔器在1口超深井中进行了现场试验，坐封位置7 300 m ，一次坐封成功率100%。
该封隔器的成功研制，打破了国外地层测试封隔器的技术垄断，有效降低了测试成本，为国内高端工具的研发提供了借鉴。
关键词: 高温高压；测试封隔器；气密试验；双向锚定中图分类号: TE24 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）06–0071–06Development and Application of HTHP Gas Seal Test PackerMAO Jun, GUO Xiao, PANG Wei(Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Co., Ltd, Beijing, 102206, China )Abstract: Test packers in China have unstable mechanical performance and high failure rate during operation,which thus fail to test ultra-deep, high-temperature, and high-pressure (HTHP) oil and gas wells. Therefore, in this paper, a hydraulic anchor and lower slip were adopted to realize bidirectional anchoring, and a J-shaped slot structure was employed to realize the mechanical repeatable setting, recycling, and other functions. The bypass hole was designed to balance the upper and lower pressure difference of the packer element during unsealing, so as to protect the element. As a result, an HTHP gas seal test packer was developed. The packer was designed with three elements, and FKM materials were optimized to improve the performance of the element. In the experiment, the API 19TT standard was adopted to simulate the whole process of complicated processes such as run-in-hole (RIH), shut-in pressure survey,and flowing pressure and acid fracturing measuring during well opening, so as to realize seven pressure reversals, with an experimental temperature of 204 °C and pressure of 105 MPa, as well as maximum absolute pressure of 140 MPa,reaching V1-TP gas seal grade. The packer was tested in one ultra-deep well. The setting position was 7 300 m, and the one-time setting success rate was 100%. The successful development breaks the monopoly of formation test packer technologies in other countries, reduces test costs, and provides a reference for developing high-end tools in China.Key words: HTHP; test packer; gas seal test; bidirectional anchoring国内超深高温高压油气井主要集中在新疆、四川、南海西部等地[1-2]。
井下工具——封隔器功能介
解封方式代号
1
2
3
4
5
封隔器型号编制： 编制方法
按照封隔器分类代号、封隔器支撑、座封、解封方式代号及封隔器钢体 最大外径五大参数依次排列，进行型号编制。 例：Y341-114封隔器
Y 3 4 1 114 钢体最大外径 解封方式代号 座封方式代号 支撑方式代号 分类代号
目前国内常用封隔器举例
主要以Y211型封隔器、Y441型封隔器、 Y341型封隔器、K344封隔器、Z331封隔器 为主。
固定凡尔
注水层
套管 油管
KLJ-90安全接头
KZC-114支撑器 Y341-114堵水封 隔器 KZF-94坐封球座
人工井底
笼统注水管柱示意图
人工井底
常规分层注水管柱示意图
筛管、丝堵 人工井底
油套分注管柱示意图
3.验套、找漏管柱
用途及范围：适用于油水井的验套和 找漏。
技术特点：管柱结构简单，施工操作 方便。下井时如果下放速度过快，封
解封：上提管柱，当胶筒与套管内壁的 摩擦力大于解封剪钉的剪切力时，剪钉 剪断。卡簧与卡簧挂一起下行，实现解 封功能。
胶筒
坐封 销钉
上 解封下 销钉压 马牙力扣 空气平腔
衡
平衡 活塞
坐封 活塞
封隔器基本工作原理 （扩张式）
工作原理 坐封：从中心管加液压，液力经中心管出液孔传入胶 筒内腔，迫使胶筒向外扩张紧贴在套管内壁，密封油套环 空。 解封：放掉油管内的压力，胶筒即回收解封。
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井下工具——封隔器功能介绍
目录
封隔器概述 封隔器的基本用途 封隔器的分类及代号说明 几种常用封隔器举例 封隔器的工作原理
封隔器的工作原理
封隔器的工作原理封隔器是一种常见的工业设备，用于控制流体在管道中的流动，实现流体的封闭和分流。
它的工作原理基于流体力学和阀门控制技术，通过合理的结构设计和精确的控制，确保管道系统的安全和稳定运行。
一、封隔器的结构组成封隔器通常由阀体、阀盖、阀芯、密封垫圈、弹簧等部件组成。
其中，阀体是封隔器的主体部份，负责控制流体的流动；阀盖用于固定阀体和阀芯；阀芯是封隔器的关键部件，通过上下挪移来控制流体的通断；密封垫圈用于保证阀体和阀盖之间的密封性能；弹簧则提供了阀芯的弹性支撑力。
二、封隔器的工作原理封隔器的工作原理可以简单分为两个步骤：打开和关闭。
1. 打开：当需要流体通过管道时，操作人员通过控制装置使阀芯上升，与阀体分离，从而打开阀门。
此时，流体可以顺畅地通过阀体的通道，实现流动。
2. 关闭：当需要封闭管道时，操作人员通过控制装置使阀芯下降，与阀体接触，从而关闭阀门。
此时，阀芯与阀体的接触面形成密封，阻挠流体继续通过管道。
封隔器的工作原理主要依靠阀芯的升降运动来控制流体的通断。
当阀芯上升时，流体可以通过阀体的通道，实现流动；当阀芯下降时，阀芯与阀体接触，形成密封，阻挠流体的通过。
三、封隔器的优势和应用领域封隔器具有以下优势：1. 精确控制：封隔器可以通过控制装置实现精确的流体控制，可以根据实际需求调节阀芯的升降位置，从而实现流体的精确控制。
2. 高密封性能：封隔器采用密封垫圈和阀芯的接触面密封，能够有效防止流体泄漏，保证管道系统的密封性能。
3. 耐高温、耐腐蚀：封隔器通常采用高温合金材料或者耐腐蚀材料创造，能够适应高温、腐蚀性介质的工作环境。
封隔器广泛应用于各个领域，包括石油化工、电力、冶金、建造、水处理等。
在石油化工行业中，封隔器被广泛应用于管道系统的流量控制和流体封闭；在电力行业中，封隔器用于控制锅炉、汽轮机和冷却水系统中的流体；在冶金行业中，封隔器用于控制高温熔炼过程中的流体；在建造行业中，封隔器用于控制供水和排水系统中的流体；在水处理行业中，封隔器用于控制污水处理系统中的流体。
压缩式胶筒耐温耐压浅析
压缩式封隔器胶筒耐温耐压浅析陈爱平摘要随着井深的增加，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。
主题词封隔器胶筒耐温性能耐压性能随着井深的增加，原有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。
笔者就胶筒设计原理、受力状态及力学特征，结合室内试验数据，对胶筒最重要的两个指标——工作温度和工作压差进行了初步的分析，以寻求提高封隔器胶筒耐温和耐压性能的有效途径。
压缩式胶筒结构参数设计1.胶筒结构参数的确定目前国内外所用压缩式胶筒均为柱状结构，主要结构参数为外径、内径和高度。
假设胶筒压缩前后体积不变可得π(R22-R21)H=π(R23-R21)(H-ΔH) (1)式中R1——胶筒内半径,cm;R─—胶筒外半径,cm;2R─—套管内半径,cm;3H─—胶筒自由高度,cm;ΔH─—压缩距,cm。
两端除以H整理后得R2-R21=(R23- R21)(1-ΔH/H) (2)2胶筒的线应变εε=ΔH/H(3)将式（3）代入式（2）得R2-R21=(R23-R21)(1-ε) (4)2橡胶的允许应变［ε］应小于0.3，一般取0.25。
式(4)中，套管内半径R3为确定值，胶筒外半径R2可根据封隔器允许最大外径确定，内半径R1可根据中心管允许最小外径确定，则可计算出ε，而ε=(H-H0)/H(H0为胶筒工作状态下的高度,可通过受力分析计算得出),根据H0，就可计算出胶筒的自由高度H。
2.胶筒结构参数对耐压性能的影响常用胶筒结构参数见表1。
压缩式封隔器胶筒失效因素分析及措施_陈健
封隔器是油田分层开采工艺必不可少 的井下工具,其关键元件是具有弹性和密 封能力的胶筒,它已被广泛地应用于完井、 注 水 、压 裂 、酸 化 、防 砂 、机 械 采 油 、汽 举 等 采 油 工 艺 技 术 中 。压 缩 式 胶 筒 是 轴 向 载 荷 作用下,产生轴向压缩和径向膨胀来填满 油管和套管之间的环型空间,胶筒与套管 壁之间产生接触压力,从而起到了隔绝井 液 和 压 力 的 作 用 、封 隔 产 层 以 及 防 止 层 间 流 体 和 压 力 相 互 干 扰 等 作 用 。封 隔 器 对 密 封件的密封在工作中一旦失效有可能造成 检 泵 周 期 缩 短 , 注 气 质 量 下 降 , 找 水 、堵 水 无法完成,还易引发压裂工具无法正常工 作等,笔者通过模拟试验和实际现场的试 验对封隔器密封件失效因素进行了分析,
Ａｂｓｔｒａｃｔ:compressed parking was the key component in packers and has a decisive role in the working of packers.The seal failure of compressed parking produced great harm to the economic and security of the normal production.This paper analysised the failure factors of compressed parking on the simulation and field test of compressed parking.It can effectively improve the sealing performance of compressed parking when the structure of compressed parking was the best and the construction craft level was improved. Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ:seals;Remaking sealing;Failure factors
基于有限元分析的耐高温封隔器密封件优化设计
基于有限元分析的耐高温封隔器密封件优化设计标签：封隔器;胶筒;密封;有限元;高温0引言胶筒具有弹性和密封能力是封隔器的关键元件。
压缩式胶筒是在轴向载荷作用下，产生轴向压缩和径向膨胀来填满油管和井壁之间的环形空间，胶筒与井壁壁之间产生接触压力从而起到隔绝井液和压力、封隔产层以及防止层间流体和压力互相干扰等作用。
胶筒作为密封元件其力学特性是很重要的，胶筒与井壁接触所产生的接触压力，是胶筒承受工作压差的必要条件，因此研究坐封力、工作压差和接触应力之间的关系对从理论上认清胶筒的密封机理和胶筒密封的可靠性具有非常重要的意义。
1封隔器胶简非线性有限元分析模型封隔器常用三胶筒结构，其中心管、胶筒、井壁以及胶筒所受载荷均为轴对称分布，故取过轴线的剖面建立有限元计算模型，胶筒、中心管、中心环和井壁均采用轴对称单元进行模拟。
在有限元分析中，橡胶、井壁、中心管及隔环等用平面单元PLANE183，采用平行四边形单元划分网格，封隔器工作时存在摩擦接触问题，接触面之间建立面一面接触，接触面用CONTAl72接触单元，目标面用TARGEl69接触单元。
三胶筒体系计算模型，边界条件为中心管和井壁上下两端固定，橡胶筒在上端支撑环的作用下压缩膨胀，随着坐封压力的不断增加与套管接触，从而起到密封封隔器上下套管内环空压差的作用，从上端胶筒加载对模型进行求解。
2封隔器胶筒接触应力影响因素2.1胶筒与井壁间摩擦系数封隔器胶筒在井下实际工作条件十分复杂，准确地确定其摩擦系数是非常困难的。
因此，有必要研究摩擦系数对接触应力的影响规律。
从上往下加载100kN，分析胶筒和套管间的摩擦系数从0.1～0.4之间胶筒组合中各个胶筒上的最大接触应力的变化。
随着摩擦系数的增加，胶筒坐封距迅速变小，接触应力减小，封隔器密封承压能力减弱。
最大接触应力与摩擦系数呈非线性关系。
在一定的坐封载荷下，随着胶筒摩擦系数的增大，胶筒与套管之间的接触应力逐渐减小，在摩擦系数小于0.2时，接触应力的下降比较显著;在摩擦系数大于0.2时，接触应力下降较平缓。
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３ Ｂｏ ａ ．， ． ｈ ｉ Ｃｏ ＣＮＯＯＣ， ａ ｊ ｎ３ ０ ５ ， ｉａ） Ｔｉｎ ｉ ０ ４ ２ Ｃｈ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｕ ｅ ｒ ｅｌｉ ｈｅ ｋｅ ａ ｔ ｏ ａ ｋｅ ． Ｔｏ ｕ ｔａ ｔ ｅ ｒ ｂｂ ｒ ｂａ ｒ ｓ ｔ ｙ ｐ ｒ ｆ ａ ｐ ｃ ｒ ｎｄｅ ｓ ａ ｈｅ ｓ ａ ｆｅ ｔｖ ｎｅ ｓ ｏｆ ｒ ｔ ｎｄ ｔ ｅ ｌｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｓ ｔ ｃ ｒ。ｍｅ ｈ ｎｉａ ｎ ｙｓｓｍ ｕ ｔｂｅｍ ａ ｅ ｆ ｔ ｈｅ ｐａ ｋｅ ｃ ａ ｃ ｌａ ａｌ ｉ ｓ ｄ ｏｒｉ．Ｔｈ ｙｐ ｓ ａ ｅ ｌｔ ｅ ｒ ｆｐａ ｋ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎｄ ｓ ａ ｈ ｏ ｙ ｏ ｃ ｅ ｓａ ｅ ｉ — ｔ ｏ ｃ ｄ．Ｔｈｅ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｒ ｄｕ ｅ ｉ ｔ ｌｍ ｎｔｍｏｄ ｌｏｆｔ ｏｎ ｅ ｉ ｅ ｈｅ ｃ ｖ ｎｔｏｎａ ｕｂ ｅ ａ ｒ ｌｏｆｐ ｃ ｅ ｓ ｉ ｅ ｎ ｈｅ ｌｒ ｂ ｒ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｒ Ｓ ｓ ｔｕｐ ａ ｄ ｔ
中 图 分 类 号 ： Ｅ ３ ．０ Ｔ ９１２４ 文献标 识 码 ： Ａ
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Ｒｕ ｂ ｒ Ｂａ ｒ ｌｏ ｃ ｅ ｓ ｂ ｅ ｒ ｅ ｆＰａபைடு நூலகம்ｋ ｒ
ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｉ ｌ ｏ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｓ ｒ ａｃ ｌ ｔ ｄ ｕ ｄ ｒｄ ｆ ｒ ｎ ｘ ａ ｍｐ ｅ ｓｖ ｏ ｃ ｓ（ ｒ ｍ Ｏ ｋ ｔ ０ ｆ ｃ ｒ ｓ ｉｅ ｆ ｒ ｅ ｆ ｏ ５ Ｎ ｏ １ ０
摘要 ： 介绍 了封 隔 器的 类型和 密封 原理 ， 立 了常规 高压封 隔 器 密封胶 筒 的 有 限元 分 析模 型 ， 建 分析 计算 了不 同轴 向压 力 （０ ０ Ｎ） ５ ～１ ０ｋ 下胶 筒 的变形 和 应 力 变化 情 况 。分 析 计 算结 果表 明 ， 最上 面 的 胶 筒承 受的 力最 大 ， 实际情 况 完全 吻合 ， 实际操 作提供 了理论依 据 。 与 为 关键 词 ：高压 ； 隔 器 ； 筒 ； 封 胶 力学分 析
Ｗ Ｕ ｉｎ ＸＵ ｎ — ｉｇ ， ＡＮＧ ｏ ｇ ｔ ｇ Ｚ Ｊａ ， Ｘｉｇ ｐｎ Ｗ Ｌ ｎ —ｉ ， ＨＡＮＧ ｕ ｍｅ。 ｎ Ｑｉ— ｉ
（ ． ｗｎ ｏｅＳ ｒ ｉｅＣｏ ａ ｙ， ｈ ｎ ｌ Ｏｉｆ ｅｃ ｏ Ｌｔ ．， ｎ ｙｉｇ ２ ７ ０ ， ｉａ； ． ｏｌｇ ｆ Ｍ ｅｈ ｎ ｃ ｌａ ｄ １ Ｄｏ ｈ ｌ ｅ ｖｃ ｍｐ ｎ Ｓ ｅ ｇ ｉ ｌ ｉｌｌＣ ．， ｄ Ｄｏ ｇ ｎ ５ ０ ０ Ｃｈ ｎ ２ Ｃ ｌｅ ｅｏ ｃ ａ ｉａ ｎ Ｅｌｃｒｎ ｃＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｃ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆ ｔｏｅ ｍ， ｎ ｙｉｇ ２ ７ ６ ，Ｃｈ ｎ ｅｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉｇ， ｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｏ Ｐｅｒ ｌｕ Ｄｏ ｇ ｎ ５ ０ １ ｙ ｉａ；
封 隔器有 多种 类 型 ， 如 ， 例 永久 式 、 水力 膨胀 式 、
水力 自封式 、 支柱 式 、 张力 式 、 机械 压 缩 式 、 力压 缩 水
件， 因此 ， 究胶 筒 与套管 内壁 之 间的接 触 压力对 研 研 究 封 隔器胶 筒 的密封 机理 、 向载 荷 、 轴 密封 压力 与接 触压 力之 间 的关 系 ， 化 高压 封 隔 器 的 设 计有 重 要 优 的 意义 。胶筒 所用 材 料 为 橡 胶 ， 胶 最 显 著 的特 性 橡 就 是它 的超 弹性 ，即在很 小 的力 的作 用 下 就能 产 生 很 大 的变形 ， 正是 这 一 性 质使 得 橡 胶 材 料 被 制 成 密 封 元件 并在 工程 中得 到广 泛应 用 ，也 由于 这 一特 点 使 得橡 胶材 料 的力学 性 能同时 包 含 了几 何 和材料 双
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２０ ０ ８年 第 ３ ７卷 第 ６期 第 ３ ９页
石 油 矿 场 机 械
０Ｉ ＦＩ ＬＤ Ｅ Ｌ Ｅ ＱＵＩ ＰＭＥ ＮＴ
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文 章 编 号 ：ｉ ０ｉ ３ ８ ２ ０８） — ０３ － ３ ０ － ４ ２（ ０ ０６ ０ ９ ０
常 规 高 压 封 隔器 密 封 胶 筒 力 学分 析
吴 建 徐 兴 平。王 龙 庭 张 秋 梅 。 ， ， ，
（ ． 利 油 田 井 下作 业公 司 ， １胜 山东 东营 ２ ７ ０ ；． 国 石 油 大 学 （ 东 ）机 电工 程 学 院 ， ５００２中 华
山 东 东 营 ２ ７ ６ ；． ５ ０ １ ３ 中国 海 洋 石 油 总公 司 渤海 公 司 ， 津 ３ ０ ５ ） 天 ０４ ２