带金属护肩封隔器的密封特性研究.pdf

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1、石油机械CHINAPETROlEUMMACHINERY2015年第43卷第5期．．油气田开发工程带金属护肩封隔器的密封特性研究刘祖林张向宁陈波唐海兵梁开峰祝效华(1．中原油田井下特种作业公司2．西南石油大学机电工程学院)摘要：针对胶筒肩部突出引起封隔器失效的问题，基于封隔器坐封过程，并考虑高温高压对封隔器密封性能的影响，建立了密封组件非线性接触模型，研究了带金属护肩封隔器的密封特性。研究结果表明，常用封隔器坐封过程中，封隔器胶筒表现出较强的肩部突出特性；胶筒肩部突出随坐封力增大而愈加严重，高温高压加剧肩部突出；阶梯坐封力从初始15MPa增到38MPa而最终坐封，随温度上升，左端与中间胶筒的接触

2、压力都随坐封载荷的增大而增加，胶筒的密封性能在井温150cc时达到最优；井下温度30℃时压缩距离最大，随着温度升高，压缩距离逐渐变小但差别较小。关键词：金属护肩；封隔器；密封组件；接触压力；压缩距离中图分类号：TE931文献标识码：Adoi：10．16082／j．cnki．issn．1001—4578．2015．05．022AStudyonSealingPropertiesofaPackerwithMetalShoulderPadLiuZulinZhangXiangningChenBoTangHaibingLiangKaifengZhuXiaohua(1．SpecialDownholeOper

3、ationCompanyofSinopecZhongyuanOield；2．SchoolofMechanicalEngineeringofSouthwestPetro—leumUniversity)Abstract：Fortheproblemofpackerfailureasaresultofrubbershoulderprotrusion，asealassemblynonlin—earcontactmodelisbuilt，andthepropertiesofthesealassemblyofpackerwithmetalshoulderpadisstudiedtak—ingintocons

4、iderationtheimpactofhightemperatureandhighpressureonthepacker'ssealingperformance．Thestudyresultindicatesthat：whenacommonpackerisbeingset，thepackerrubberexhibitssignificantshoulderpro—trusioncharacteristics；theprotrusionofrubbershoulderbecomesmoresevereasthesettingforceincreases，whilehightemperature

5、andhighpressurecanaggravateshouldprotrusion；thestepwisesettingforceincreaseswithtern—peraturetorisefrom15MPainitiallyto38MPawhensettingisultimatelycompleted．Thecontactpressureofbothleftandmiddlerubberincreasesasthesettingloadincreases，whiletherubbersleeve’Ssealingperformanceis0p—timalatthewelltemper

6、atureof150℃．Thecompressingdistancereachesitsmaximumwhendownholetemperatureis30℃andgraduallydecreasesastemperaturerises．butthedifferenceissmal1．Keywords：metalshoulderpad；packer；sealassembly；contactpressure；compressingdistance油田勘探和开发中广泛用于封堵下部井段。封隔器0引言的密封橡胶作为其重要组成部分在坐封后起到支撑封隔器和密封环空的作用，其性能直接影响油井的在井下作业技术

7、中，封层是分层试油、分层压产量和生产安全。国内外学者围绕橡胶类材料开展裂酸化、分层防砂、分层注水、分层生产及封闭水了大量研究，包括橡胶大变形力学行为本构模型研层、封闭干层和封闭废弃层等的一项非常重要的作究J、非线性粘弹性本构理论研究J、橡胶类业工序。封隔器作为一种油田用井下封堵工具，在材料大变形接触分析J、橡胶类材料的大应变硬基金项目：中石化中原油田井下特种作业公司科研项目“139．7mm套管‘滑