基于有限元的封隔器密封性能影响因素分析.pdf

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1、2O12正第41卷石油矿场机械第6期第17页oILFIELDEQUIPMENT2012，41(6)：17～20文章编号：10013482(2012)06—0017-04基于有限元的封隔器密封性能影响因素分析韩国有，李楠，李强，杜秀华(1．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；2．齐齐哈尔大学机电工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要：选择了能够合理描述封隔器胶筒受力变形的Yeoh模型，通过试验测得封隔器胶筒材料的应力与应变关系，利用MATLAB计算了Yeoh模型的常数。对封隔器胶筒进行有限元分析，得

2、到胶筒压缩距、肩部“突出”以及接触应力随坐封载荷的增加而增加；胶筒肩部“突出”使最大接触应力的作用区域变小，且由胶筒中部逐渐转移到加载端，造成胶筒与套管的接触应力分布不均匀，使胶筒密封的可靠性降低。通过试验得到坐封力与压缩距的关系，验证了有限元模型的正确性。关键词：胶筒；有限元；本构模型；密封中图分类号：TE931．201文献标识码：AFiniteElementAnalysisonSealingRubberofPacker’SPerformanceEffectFactorsHANGuo—you，LINan，LIQiang

3、，DUXiu—hua(1．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China；2．CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，QiqiharUniversity，Qiqihar161006，China)Abstract：ThepaperchoosestheYeohmodelwhichcanreasonablydescribethedistortionofth

4、eSealingRubberofthePacker，andmeasuretherelationshipbetweenstressandstraindatabytest，andcalculateofYeohmodelwithMATLAB．Byfinite—elementanalyzingtheSealingRubberofthePacker，therelationshipbetweensitloadandthepackerrubber，extrudeontheshoulderandthecontactstresswereo

5、btained，andtheextrudeontheshoulderofpackerrubberwereanalyzedtomakethefunctionofthelargestcontactstressregionalsmaller，andwiththepackerrubbergraduallytransferredtothecentralloading，causingthepackerrubberandcasingcontactunevendistributionofstress，makeplastictubesea

6、lperformancereliabilityreduced．Throughtheexperi—mentgettherelationshipbetweensitsealingforcethecompression，verifythevalidityofthefiniteelementmode1．Keywords：packerrubber；finiteelement；constitutivemodel；sealing封隔器作为油田采油工艺中一种重要的井下工之间环形空间的作用。因此，封隔器胶筒的质量与具，被广泛地应用于完井、

7、注水、酸化、压裂、机械采结构直接影响封隔器的密封效果。油等采油工艺技术中。封隔器的核心元件就是具有封隔器胶筒与套管之间的接触应力是胶筒能够密封能力的胶筒，当它承受轴向载荷时，会产生径向承受工作压差，起到密封作用的必要条件。因此，研变形，使之与套管充分接触，起到封隔中心管与套管究胶筒坐封力与接触应力的关系对胶筒密封的可靠收稿日期：2011-12—16基金项目：黑龙江省教育厅科技攻关项目(11551014)资助作者简介：韩国有(1956一)，男，辽宁盖州人，教授，博士，研究方向为油气田设备故障与可靠性分析，E—mail：hg

8、ydqpi@SOhu．CO1TI。石油矿场机械2012年6月性具有重要意义。对于单轴拉伸试验，设拉伸比为，有—l—。一。(7)1胶筒材料本构关系将式(7)代人式(2)，得封隔器胶筒所采用的材料大多数为丁腈橡胶，一+÷(8)橡胶材料的力学性能同时包含了几何与材料的双重在单轴拉伸过程中，工程应力的表达式为非线性，给橡胶构