封隔器的密封性评判及相关结构设计探讨
采油用封隔器密封问题的探讨
采油用封隔器密封问题的探讨
葛乐清
【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(023)003
【摘要】本文对封隔器密封问题进行初步分析,并力求探讨提高密封效果的方法.【总页数】4页(P64-67)
【作者】葛乐清
【作者单位】大庆石油管理局总机械厂
【正文语种】中文
【中图分类】TE93
【相关文献】
1.分层注水井封隔器密封质量探讨 [J], 李洋
2.封隔器的密封性评判及相关结构设计探讨 [J], 刘春雨
3.文23储气库注采管柱封隔器密封数值模拟研究 [J], 何祖清;伊伟锴;李军;孙鹏;蒋记伟;刘鹏林
4.文23储气库注采管柱封隔器密封数值模拟研究 [J], 何祖清;伊伟锴;李军;孙鹏;蒋记伟;刘鹏林
5.贵州省铝土矿采坑地质环境问题分析及恢复治理方法探讨
——以清镇市麦格乡大青树铝土矿采坑为例 [J], 李磊;董艳杰;史宝平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
密封结构设计 -回复
密封结构设计 -回复一、设计概述本设计旨在实现密封结构的设计，保证内部物体不受外界环境的影响，并且确保物体的安全密封。
设计方案采用某种材料制作密封件，通过特定的结构和工艺方法实现密封效果。
二、设计要求1. 保证密封结构的可靠性和耐久性。
2. 适应不同的工作环境，如高温、低温、高压、高湿度等。
3. 防止外界灰尘、细菌、水分等物质进入密封结构内部，影响物体正常运行。
4. 确保密封结构不会因振动、冲击等外力导致泄漏。
三、设计方案1. 材料选择：根据不同的工作环境和物体要求，选用耐高温、耐腐蚀、密封性好的材料。
常用的材料有橡胶、硅胶、塑料、金属等。
2. 结构设计：根据密封结构的用途和要求，采用合适的密封结构。
常见的结构包括O 型密封圈、密封垫片、螺纹连接密封等。
3. 工艺方法：采用合适的工艺方法制作密封结构，包括注塑、压模、粘接等工艺。
四、设计流程1. 分析需求：根据物体的用途和环境要求，确定设计目标。
2. 材料选择：根据设计目标选择合适的材料。
3. 结构设计：根据设计要求确定密封结构的结构形式。
4. 工艺方法确定：根据材料和结构形式选择合适的工艺方法。
5. 制作样品：根据设计方案制作样品，进行测试和调整。
6. 优化设计：根据样品测试结果优化设计方案。
7. 批量制作：根据最终的设计方案进行批量制作。
五、安全措施1. 在设计和制作过程中，严格按照相关安全规范操作，保证操作人员的安全。
2. 选择合适的材料，避免使用对人体有害的物质。
3. 在使用过程中，定期检查和维护密封结构，确保其密封性能。
以上为密封结构设计方案，具体方案可根据实际情况进行调整。
机械密封性能的优化设计与分析
机械密封性能的优化设计与分析引言：机械密封是许多工业设备中常见的一种关键部件，它起着防止液体或气体泄漏的重要作用。
在各类设备中，机械密封的性能直接影响着设备的正常运行和安全性。
因此，优化设计和分析机械密封的性能是工程中的一个重要课题。
第一节：机械密封的工作原理与分类首先，我们需要了解机械密封的工作原理。
机械密封通过密封面之间的接触产生摩擦和压力，以防止流体泄漏。
其中，密封面的选择和配对是关键步骤，以保证机械密封的工作效果。
根据工作原理和结构不同，机械密封可分为旋转密封、往复密封和静止密封。
第二节：机械密封性能的影响因素机械密封的性能受多个因素的影响，这些因素包括材料的选择、密封面的设计、密封面的润滑和温度的变化等。
在优化设计机械密封性能时，必须综合考虑这些因素并找到合适的解决方案。
1. 材料的选择机械密封的材料选用直接影响着密封性能。
一般而言，耐磨性好、耐腐蚀和耐高温的材料更适合作为机械密封的组成部分。
例如，金属和陶瓷等材料常用于密封面，而橡胶等高弹性材料则用于弹性部件。
2. 密封面的设计密封面的设计是确保机械密封良好性能的关键。
密封面应具备平整度高、表面硬度适中以及光洁度优良等特点，以确保密封面之间的接触状态良好，同时减小摩擦力和磨损。
3. 密封面的润滑在机械密封中，润滑是一个重要的问题。
合适的润滑方式能减小摩擦力和磨损，提高机械密封的工作效率和寿命。
常用的润滑方式包括干燥润滑、润滑脂润滑和润滑油润滑等。
4. 温度的变化密封面材料的热膨胀系数与温度变化有直接关系。
当温度变化时，机械密封的工作状态也会发生变化。
因此，在机械密封的设计中，必须合理考虑温度变化对密封性能的影响，并选择适当的密封材料。
第三节：机械密封性能的优化设计优化设计机械密封性能是保证设备可靠运行的基础。
下面介绍几个常用的优化设计方法。
1. 尺寸配合优化通过优化密封面的尺寸配合，可以减小密封面之间的摩擦力和漏油量。
通过对尺寸配合的优化，密封性能可以得到有效提升。
封隔器胶筒结构改进及优势分析
改进型封隔器工作压力为２５ ＭＰａ时，上胶筒 的最大接触应力超过２０ ＭＰａ，而常规的封隔器在相 同的条件下，接触应力≤１４ ＭＰａ；工作压力为３０ ＭＰａ时，常规封隔器只有１８ ＭＰａ的接触应力，而改 进型封隔器的接触应力可以达到２５ ＭＰａ，因此改进 型封隔器有一定的可行性。 ３．３不等长双胶简封隔器的设计分析 对于改进型的双胶筒的封隔器，当２个胶筒不 等长，上胶筒采用原设计长度８０ ｍｍ，下胶筒采用
１６３．ｃｏｍ。
万方数据
第４２卷第ｌ期
张辛，等：封隔器胶筒结构改进及优势分析
胶筒密封的可靠性具有重要意义Ｈ。８］。笔者对常用 的封隔器胶筒的结构进行了改进，把三胶筒结构简 化为双胶筒，对工作过程进行有限元分析，对其受力 过程中接触应力的变化［９１和分布规律进行了详细研 究，并与常规结构进行比较分析，结果表明改进型结 构具有显著的优势。
７０
ｍｍ。施加工作压力５、１０、１５、１６ ＭＰａ时，胶筒
爵臣日匮Ｉ辱｜吐蹲 睦
驼∞晒㈨臻骋¨昵Ｈ硝卯跖们
应力云图如图５所示。由图５可知：所设计的这种 封隔器最多只能承受１６ ＭＰａ的轴向力，没有等长 度胶筒所承受的力大，但却比其压缩得好。在１０ ＭＰａ的轴向力下．上胶筒已经完全压实，到１ 时，下胶筒基本已经压实。
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａ
ｃｏｎｔａｉｎｓ
ｔｈｒｅｅ ｅｌｅ
ｗａｓｔｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｓ ｉｓｓｕｅ，ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐａｃｋｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｒｕｂｂｅｒ ｌａｙｉｎｇ ｒｅｄ ｃｏｐｐｅｒ．Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐａｃｋｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
8、封隔器
上提后再下放即可座封
K344型封隔器
工作原理：水力扩张座封。 用途：主要应用于酸化、验漏、注水等工艺，目前主 要有5 1/2in、7in两种规格。
与配水器配合实用，要求配 水器开启压力要大于封隔 器的座封压力。
水力扩张式封隔器
水力扩张式封隔器，是靠胶筒 向外扩张来封隔油套管环形空间。 因此，胶筒的内部压力必须大于外 部压力，也就是油管压力必须大于 套管压力。所以，水力扩张式封隔 器必须和节流器配套使用。
K 3 4 4 -- 114 -- 90/25
解封方 式名称
解封方 式代号
提放管柱 1
转管柱 2
钻铣 3
液压 下工具
4
5
封隔器型号编制
分类代号 支撑方式 坐封方式 解封方式 钢体最大外径 工作温度/压力
Y 4 5 3 -- 108 -- 150/50
Y缩密封；4双向卡瓦固定；5下工具座封；3钻铣解封；最大刚 体外径108mm，适应工作温度150；工作压差50MPa.
用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸 化。不仅能单独使用，也可和卡瓦封隔器配套 使用。
工作原理
坐封：从中心管加液压，在液压的作用下反洗 活塞下行坐在洗井密封套上，密封洗井通道。 坐封活塞上行压缩胶筒，密封油套环空，并被 锁爪与锁套锁紧，达到始终密封的状态。
洗井：从套管注入，反洗活塞在套压作用下， 向上移动，打开洗井通道，洗井液沿洗井通道 下行直到井底，再从油管返出井口。
封隔器型号编制
分类代号 支撑方式 坐封方式 解封方式 钢体最大外径
例：Y341-114-120/25
工作温度/压力
分类名称 自封式 压缩式 锲入式 扩张式
分类代号
Z
Y
k341封隔器结构及工作原理
一、概述k341封隔器是一种常见的工业设备，用于隔离流体或气体在管道中的流动。
它具有复杂的结构和精密的工作原理，广泛应用于石油、化工、制药等行业。
本文将对k341封隔器的结构和工作原理进行详细介绍，希望能够帮助读者对该设备有更深入的了解。
二、k341封隔器的结构1. 主体结构k341封隔器的主体结构通常由壳体、阀芯、密封件等部件组成。
壳体为封隔器的外壳，用于承受管道内部流体或气体的压力。
阀芯是封隔器的关键部件，通过对阀芯的控制来实现流体或气体的开启或关闭。
密封件则起着密封作用，防止流体或气体泄漏。
2. 驱动结构k341封隔器的驱动结构通常由电动驱动、气动驱动或手动驱动等形式。
电动驱动是指通过电机驱动阀芯的开启或关闭，气动驱动则是通过压缩空气驱动阀芯，而手动驱动则是通过人工操作实现。
3. 辅助结构除了主体结构和驱动结构外，k341封隔器通常还配备有位置指示器、手动紧急操作装置、阀盖等辅助结构，以便于操作和维护。
三、k341封隔器的工作原理1. 开启状态当k341封隔器处于开启状态时，阀芯与管道对齐，流体或气体可以自由通过管道流动。
电动驱动、气动驱动或手动驱动等方式可以实现阀芯的开启，并通过位置指示器等辅助结构来监测阀芯的位置。
2. 关闭状态当k341封隔器需要关闭时，阀芯被移动到管道中间位置，阻止了流体或气体的进出。
阀芯的关闭可以通过电动驱动、气动驱动或手动驱动等方式来实现，同时辅助结构可以提供手动紧急操作装置，以应对紧急情况。
3. 密封性能k341封隔器的工作原理还包括其密封性能。
密封件在封隔器的关闭状态下起着重要作用，有效防止了流体或气体的泄漏。
四、k341封隔器的应用k341封隔器广泛应用于石油、化工、制药等行业的生产流程中，如蒸汽管道、化工生产等。
它的结构复杂、工作原理精密，可以满足不同工业场景的需求，确保生产流程的顺利进行。
五、结论k341封隔器作为一种重要的工业设备，在各个行业中都扮演着重要的角色。
解析装配式建筑施工中的结构密封性与气密性设计
解析装配式建筑施工中的结构密封性与气密性设计结构密封性与气密性设计在装配式建筑施工中扮演着重要的角色。
这两个概念不仅关乎建筑的能源消耗和室内环境质量，还决定了建筑整体的可靠性和舒适性。
本文将深入探讨结构密封性与气密性设计在装配式建筑中的意义、方法和技术。
一、结构密封性设计在装配式建筑施工中的意义1. 节能减排装配式建筑作为一种新型建造方式，其制造过程更加标准化，施工速度也相对较快。
然而，在实际使用中，由于施工工艺不当以及连接部位材料选择失当等原因，容易导致结构缝隙增多，从而影响整体的结构密封性。
优秀的结构密封性能可以有效减少能源损耗，并降低空调设备的负荷，从而达到节能减排的目标。
2. 改善室内环境质量装配式建筑往往兼具隔音、保温、防水等多种功能。
若其结构存在漏风漏水等问题，则会导致噪音、湿气和有害气体进入室内，影响室内环境的质量。
而通过结构密封性设计，可以有效阻隔外界的噪音和污染物，并保持良好的空气质量，提供更加舒适的室内环境。
二、结构密封性设计在装配式建筑施工中的方法与技术1. 施工过程控制精细化管理是确保结构密封性设计成功的关键。
施工人员应熟悉装配式建筑系统、掌握正确的施工方法，并严格按照规范操作。
在预制过程中，要注意连接部位的精确定位和对接质量。
在现场建造阶段，要合理使用密封材料并确保其良好粘结。
2. 密封材料选择选择合适的密封材料对于结构密封性设计至关重要。
常用的密封材料包括胶带、硅酮密封胶等。
这些材料具备耐候性、耐腐蚀性，并能够承受一定的变形及振动。
在选择时，需要根据具体用途、环境条件以及耐久性要求进行综合考虑。
3. 防水层与保温层设计在装配式建筑中，防水层和保温层是实现结构密封性的重要组成部分。
设计上要注意材料的选用、施工工艺的规范以及连接部位的处理。
确保防水层和保温层之间的无缝连接，并进行必要的检测和维护，以提高整体结构的密封性能。
三、气密性设计在装配式建筑施工中的意义1. 保证室内舒适度气密性是指建筑表面与外界环境之间完全或局部接触处几乎没有漏风现象。
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。
机械密封件设计与可靠性分析
机械密封件设计与可靠性分析机械密封件是机械设备中非常重要的一个部件，它起着防止液体、气体以及粉尘等物质泄漏的作用。
在机械设备的运行过程中，机械密封件的可靠性直接影响着设备的安全性和正常运行。
首先，机械密封件的设计是确保其可靠性的关键因素之一。
在设计过程中，需要考虑到密封件的材料选择、结构设计以及加工工艺等方面。
材料选择要考虑到不同工况下的化学特性、热膨胀系数等因素，以确保密封件能够适应复杂的工作环境。
结构设计要合理，保证密封件在压力、温度变化以及设备运动等因素的影响下能够发挥最佳的密封性能。
加工工艺要严格控制，确保密封件表面的粗糙度、平整度等指标符合要求。
其次，机械密封件的可靠性分析是评估密封件是否能够满足设计要求的重要手段。
通过可靠性分析，可以确定密封件的寿命和故障模式，从而采取相应的改进和预防措施。
常见的可靠性分析方法包括故障模式与影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA）等。
FMEA通过对不同故障模式以及其可能引起的影响进行分析，确定可能造成故障的原因和相应的控制措施。
FTA则通过建立故障树，分析故障的发生路径，找出导致故障的基本事件，进而确定故障产生的主要因素。
通过可靠性分析，可以及时调整设计方案，提高密封件的可靠性。
此外，对机械密封件的可靠性进行测试和验证也是确保其性能的重要手段之一。
在测试过程中，可以通过模拟实际工作条件进行试验，例如模拟不同温度、压力、转速等工况进行密封性能测试。
同时，还可以对密封件进行耐磨、耐腐蚀等方面的测试，以评估其在各种恶劣条件下的可靠性。
通过测试和验证，可以为密封件的设计和改进提供实验数据和依据。
综上所述，机械密封件的设计和可靠性分析是保证机械设备正常运行的重要环节。
合理的设计和严格的可靠性分析能够提高密封件的可靠性，减少故障率，从而提高设备的安全性和稳定性。
同时，对密封件进行有效的测试和验证也是确保其性能的重要手段。
只有不断地改进设计和完善可靠性分析与测试方法，才能满足不断提高的工程要求，适应不同行业的需求，为设备的长期稳定运行提供保障。
封隔器的特点与原理
液压原理
单向阀控制的封隔器
利用液体的压力来控制单向阀的开启 和关闭，从而实现封隔器的开启和关 闭。这种封隔器具有较大的控制力， 且力量可以调节，但需要一个完整的 液压系统来支持。
液控阀控制的封隔器
利用液控阀来控制液体的压力，从而 实现封隔器的开启和关闭。这种封隔 器具有较大的控制力，且力量可以调 节，但需要一个完整的液压系统来支 持。
节能设计
优化封隔器结构，提高能源利用效 率，降低能耗。
资源回收
采用可回收材料和设计，便于封隔 器在使用寿命结束后进行回收和处 理。
谢谢
THANKS
耐腐蚀的封隔器能够延长其使用寿命，减少维修和更换的 频率，降低生产成本。
操作简便性
封隔器的操作简便性也是其重要的特点之一。在油气田的生产过程中，需要频繁 地安装和拆卸封隔器，因此要求其操作简便、快速可靠。
操作简便的封隔器能够提高生产效率，减少作业时间和成本。
03 封隔器的工作原理
CHAPTER
机械原理
04 封隔器的应用场景
CHAPTER
油田开发油田ຫໍສະໝຸດ 发封隔器在油田开发中广泛应用于油井的分层开采 和分层测试。通过封隔不同层位，可以实现单层 注水、采油和压裂等作业，提高油田采收率。
化工生产
在化工生产中，封隔器用于密封各种反应釜、储 罐和管道等设备，保证化学反应的安全进行和物 料的密闭输送，防止有毒、有害物质的泄漏。
02 封隔器的特点
CHAPTER
密封性能
封隔器的主要特点之一是其密封性能。在石油和天然气的勘 探和开发过程中，封隔器能够有效地隔离不同压力的层位， 保证各层之间互不干扰，防止气体或液体在层间相互渗透。
良好的密封性能是保证油气井正常生产和提高采收率的关键 因素之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
205
中国
设备
工程
Engineering
hina
C
Plant
中国设备工程 2018.01 （上）
表1
针号人造丝涤丝棉线丝线布料针
86050-70D50-70D100-130D8内衣/丝质60/8—70/10
96570-100D70-100D70-80D9球衣料70/10—75/11
107070-100D70-100D70-80D10针织70/10—75/11
1175100-130D100-130D50-60D11帆布80/12—90/14
1280100-130D100-130D50-60D 12棉布70/10—80/12
1385130-150D130-150D36-40D13汗衣/T恤75/11
1490130-150D130-150D36-40D14灯芯绒75/11—80/12
1595130-150D130-150D36-40D15帽片75/11—80/12
16100150-160D150-160D30-36D16皮革75/11—80/12
17105150-160D150-160D30-36D17毛巾布75/11—80/12
18110180-230D180-230D24-30D18牛仔布80/12—90/14
封隔器的主要功能是封隔上下窜气、封隔注水层、封隔流水层、封隔压裂层和热采层的功能，能否完井和完井的质量直接受到封隔器密封性能的影响。封隔器的密封失效是在油气井勘探开发中经常出现的一种现象，怎么避免封隔器密封失效和判定封隔器在井下的密封性好坏，是目前封隔器一直待解决的问题。现在为止，主要有自验封封隔器技术、逐级验封封隔器技术、压力计验封工具技术、动态管柱验封技术以及性能检测系统等检验封隔器验封的技术，现在的这些技术都是在封隔器进入井下之后才能后续验封，如果出现封隔器密封失效，很难采取有效的方法进行补救，存在着人为因素影响大、过程成本高、程序复杂、应用范围有限的缺点。所以在封隔器的设计中，既要对封隔器的密封性能作为一个保证，一个衡量的指标，最好可以防止封隔器在使用过程中因出现密封失效而产生的问题。在封隔器的实际使用中，岩性对封隔器的密封有着很大的影响，而之前的封隔器设计和研究中都忽略了这点，本文主要在理论分析的基础上，综合判断封隔器的密封性，提出封隔器更好的结构设计方法，为以后的应用奠定了基础。1 封隔器密封性的评判准则想要封隔器有效的上下窜气，必须在井下工作压封隔器的密封性评判及相关结构设计探讨刘春雨（大庆油田装备制造集团特种汽车制造分公司，黑龙江 大庆 163411）摘要：封隔器是油田钻井采油工艺中重要的井下工具之一，封隔器的密封就显得格外重要，我们要在理论分析的基础上，提出封隔器密封、地层完整性和封隔器胶筒安全性能等各种因素对封隔器密封性的判断，利用数值模拟的方法，基于封隔器密封性判断来设计封隔器结构。关键词：封隔器；密封性；结构设计中图分类号：TE931.1 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）01（上）-0205-02差下，封隔器与地层产生足够大的接触压力，封隔性能
想要效果好，就要做到在胶筒和地层强度允许的条件下
的接触压力越大越好。建立一种井下压力下封隔器密封
性的判定标准，为封隔器与地层之间封隔性能、地层不
产生压裂破坏和剪应力破坏、胶筒不产生应力提供依据。
具体评判标准为：
（1）为了保证井壁不会产生破裂，封隔器与地层
接触压力不能太大，还要保证井壁地层不发生应力破坏。
（2）如果胶筒与地层之间的接触压力大于任何一
面的窜气压力，封隔器能有效切断窜气通道，有效封隔
上下部压力，保证气体不通过胶筒与地层的接触面。
（3）在井下压差作用下，封隔器不产生应力破坏，
安全封隔。
2 封隔器的密封性判断
2.1 封隔器的封隔性
一般情况下，封隔器下面的气窜压力大，下面地层
为高压气层的时候，才对封隔器的密封有着严格的要求。
假设封隔器下方窜气压力为P1，封隔器能有效密封的话，
封隔器的接触压力P要大于P1，想要安全封隔时接触
压力P不能正好大于窜气压力P1，所以封隔器与地层
的接触压力P应满足：P=P1/S1，公式中S1为最小封隔
206
研究与探索
Research and Exploration
·
探讨与创新
中国设备工程 2018.01 (上)
安全系数（S1>1）。如果封隔器与地层压力比较复杂，S1的数值可选用1.15～1.25之间,反之S1的数值可选用1.1～1.15之间。2.2 封隔器与地层的适应性为了保证封隔器作用下地层的完整性，封隔器在工作的时候地层不发生压裂破坏与应力破坏，封隔器在设计中一定要考虑封隔器与地层之间的适应性。（1）地层压裂破坏。为了不产生地层压力破坏，封隔器与地层的接触压力要小于地层的抗压强度。如果地层发生压裂破坏，地层会变得松软从而影响封隔器的密封效果。（2）地层的剪应力破坏。为了保证封隔器与地层之间不发生剪应力破坏，必须保证封隔器与地层的接触压力小于地层发生破坏剪应力的最大安全系数。如果发生剪应力破坏，地层会失去支撑的作用，封隔器的密封也相对失效。（3）为了保证封隔器的密封性，地层在实际过程中的完整性，满足封隔器与地层之间的接触压力不大于发生压裂破坏的最大安全接触压力和未发生剪应力破坏的最大安全接触压力。2.3 胶筒自身的安全性胶筒自身的安全性是不发生应力破坏，从而不发生密封失效。因此，封隔器密封过程中受到的最大应力要小于封隔器胶筒的变形强度。2.4 封隔器的密封性判断任何一个封隔器为了保证井下的有效密封，都要同时满足以下3点，其一对拟封隔地层的上下压力封隔；其二满足在封隔过程中不能受到破坏；其三满足封隔胶筒的完好不被变形，否则封隔器的密封性就会失效。3 封隔器的结构设计探讨根据封隔器在井下的密封性可以作为封隔器的结构设计依据，为此依据，我们提出几点封隔器的设计方法：（1）封隔器与地层的适应性探讨。封隔器设计的基础首先要保证地层的完整性，一般包括岩性对封隔器的接触压力之间的影响，封隔器接触压力与大地层最大应力的影响两部分。（2）封隔器在井下的封隔性能探讨。封隔器接触压力与封隔器胶筒结构在不同岩性地层下的关系，计算不同岩性环境下，不同的胶筒结构压力与胶筒应力，利用有限元分析建模的方法，建立封隔器接触压力与胶筒的关系模型。（3）封隔器的结构设计。选取合理的安全系数，包括地层破裂的安全系数、地层剪应力破坏的安全系数、最小封隔安全系数。（4）封隔器胶筒的应力校核。建立封隔器胶筒的最大应力与胶筒的关系模型，通过有限元分析建模，通过模型计算出最优的胶筒结构区域下的应力安全系数区
域。它是封隔器最佳封隔性能下胶筒的最优结构设计。
（5）材料成本的结构优化。胶筒的材料越少，胶
筒的的材料成本越低，可以作为胶筒优化设计的依据。
通过以上封隔器密封设计的优化，可适用于包括
压缩式封隔器、液压膨胀管外封隔器、遇油膨胀封隔器
等不同类型封隔器的设计。利用有限元数值模拟的方法，
实现对封隔器胶筒的结构设计，为封隔器的密封性判断
和结构的优化设计提供了理论依据。
4 结语
在封隔器有效封隔的各种环境下，对封隔器的密
封性提出了评判准则，并据此准则建立封隔器封隔性、
地层完整性、封隔器胶筒的安全性等综合因素的封隔器
密封性判断。根据封隔器密封性的判断，利用有限元分
析建模数据的方法，实现封隔器胶筒的结构设计，适用
于不同封隔器的设计，为现场封隔器的密封性判断和封
隔器的结构设计提供了更好的理论依据。
参考文献：
[1]刘松,吴静,董晓明. 压缩式封隔器胶筒结构改进及密封性能
分析[J]. 石油矿场机械,2013,42(04):67-70.
[2]刘林,陈和平,李永革,王琴. 水平井分段压裂封隔器研制与
封隔性能分析[J]. 石油矿场机械,2012,41(05):86-88.
[3]步玉环,马明新,李建华,孔华. 封隔器的密封性判据及结构
设计方法研究[J]. 润滑与密封,2011,36(11):75-78.
[4]张立新,沈泽俊,李益良,张国文,高向前. 我国封隔器技术
的发展与应用[J]. 石油机械,2007,(08):58-60+74+80.