基于摩擦因数的封隔器胶筒优化设计.pdf

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1、石油机械2015年第43卷第2期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一83一●油气田开发工程基于摩擦因数的封隔器胶筒优化设计曲宝龙徐华静马卫国(1．长江大学化学与环境工程学院2．胜利油田桩西采油厂工艺研究所3．长江大学机械工程学院)摘要：为了进一步明确双胶筒封隔器的工作原理，避免胶筒发生破裂，对封隔器胶筒进行了优化设计。设计中，采用Mooney．Rivlin橡胶材料模型，建立了相应的数值模型，实现了双胶筒封隔器密封状态数值仿真。采用正交试验方法研究了胶筒及周围部件摩擦因数对胶筒最大接触压力的影响规律。研究结果指出，胶筒径向摩擦因数对其接触压力影响较大；减小胶筒摩

2、擦因数或增加支撑环摩擦因数有利于使双胶筒同时形成密封，并且能增大最大接触压力作用范围，但在一定程度上会减小胶筒接触压力。现场试验结果表明，减小胶筒表面摩擦因数可有效避免单个胶筒因接触压力过大而导致破裂的问题。研究结果对封隔器优化设计具有重要的参考价值。关键词：封隔器胶筒；摩擦因数；正交试验；接触压力；有限元法中图分类号：TE931文献标识码：Adoi：10．16082／j．enki．issn．1001—4578．2015．02．018OptimalDesignofPackerRubberBasedonFrictionCoeficientQuBaolongXuHuajing

3、MaWeiguo(1．CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering，YangtzeUniversity；2．ZhuangxiOilProductionPlantofShengliOil—field；3．CollegeofMechanicalEngineering，YangtzeUniversity)Abstract：Inordertofurtherdefineworkingprincipleofdoubletubingpackerandavoidrubberfracturing，optimaldesignisconducted

4、forthepackerrubber．ThedesignestablishesanappropriatenumericalmodelbymeansofMooney--Rivlinrubbermodeltorealizenumericalsimulationofthedoubletubingpackerundersealingcondi·-tion．Orthogonaltestmethodisusedtostudythepatternforfrictionalcoefficientofthepackerrubberandsurround·ingcomponentsaffec

5、tingmaximumcontactpressureofthepackerrubber．Theresultsshowthat，thecontactpres—sureissubjecttomoreinfluencesofradialfrictioncoefficient；doublerubberscanbesealedsimuhaneouslyandex—pandactionrangeofmaximumcontactpressurebyreducingtherubber’Sfrictioncoefficientorincreasingsuppo~ringfrictionco

6、efficient，butpackerrubbercontactpressurewillbereducedtosomeextent．Fieldtestresultsshowthat，reductionofthefrictioncoefficientontherubbersurfacecaneffectivelyavoidfracturingofsinglerubberduetoexcessivepressure．Theresearchresulthasanimportantreferencevalueforoptimaldesignofthepacker．Keywords

7、：packerrubber；frictioncoefficient；orthogonaltest；contactpressure；finiteelementmethod从而达到封隔环空、隔绝产层的目的。油田井下作0引言业中，多胶筒封隔器的使用存在一个问题，即单个胶筒接触压力较大，在封隔过程中容易产生破裂，封隔器是油田分层工艺必不可少的井下工具之而其他胶筒接触压力较小，甚至达不到密封要一，其核心部件是采用超弹性橡胶材料制成的胶求¨J。以胜利油田桩西采油厂为例，每年都会发筒。当胶筒承受轴向载荷时，将发生径向大变形，生数十次由于接触