封隔器胶筒密封性能影响因素分析.pdf

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1、2014年7月润滑与密封Ju1．2014第39卷第7期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．7DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．07．009封隔器胶筒密封性能影响因素分析彭惠芬王程王鹏(1．东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318；2．大庆油田有限责任公司钻探工程公司黑龙江大庆163453)摘要：利用罚函数法将接触面约束条件引入势能泛函，建立封隔器胶筒有限元方程，采用Newrnark法进行数值求解，分析封隔器胶筒几何参数和物理参数对封隔器密封性能的影响。研

2、究结果表明：胶筒与套管间接触压力随胶筒长度的增加而增大，这种增长趋势在胶筒长度达到一定数值后趋于减缓；胶筒与套管间接触压力随胶筒厚的增加而增大，而压缩变形随胶筒厚度增加而逐渐减小；胶筒的材料参数设计要求在满足密封要求的前提下，选择较大的胶筒材料系数。关键词：封隔器胶筒；接触压力；罚函数；密封性能中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)7—040—4AnalysisofInfluenceFactortoSealingPropertiesofPacker’SRubberPengHuifenWan

3、gChengWangPeng(1．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，NortheastPetroleumUniversity，DaqingHeilongjiang163318，China；2．DaqingOilfieldDrillingEngineeringCompany，DaqingOilfieldCo．，Ltd．，DaqingHeilongjiang163453，China)Abstract：Penaltyfunctionmethodwasusedtointroduceth

4、econstraintsofcontactsurfaceintopotentialenergyfunction，finiteele—mentanalysisequationWaSestablishedandsolvednumericallybytheNewmarkmethod，theefectsofgeometryandphysicalparametersofpacker'srubberonpacker'srubbersealingpropertieswereanalyzed．Theresultsshowthatthemax

5、imumcontactpressurebetweenrubberandcasingisincreasedalongwiththeincreasingofrubberlength，andtheincreaseofcontactpressureissloweddownwhenrubberlengthreachesacertainvalue．Themaximumcontactpressurebetweenrubberandcasingisincreasedandcompressionthicknessisdecreasedgrad

6、uallyalongwiththeincreasingofrubberwidth．Alargermaterialcoeficientshouldbechosenwhendesigningmaterialparameterstomeetthesealingrequirements．Keywords：packer'srubber；contactpressure；penaltyfunction；sealingproperties封隔器胶筒是橡胶材料，属于超弹性材料，其密要满足变形协调条件，罚函数法由于具有求解系数矩封性能的优劣是评

7、价封隔器工作性能的关键，国内外阵正定，不增加自由度数等优点而在接触问题分析中许多科技人员开展了相关课题的研究。井下工作得到广泛应用。套管内壁与密封胶筒的挤压是典型的环境的复杂性和封隔器胶筒材料的非线性给胶筒密封接触问题，其中接触边界是接触非线性分析的关键，性能的理论研究带来了很大困难，目前该课题的研究本文作者将罚函数引入势能泛函，用以表示接触面的主要采用数值模拟和实验研究相结合的方法。约束条件。本文作者采用理论分析和数值模拟相结合，利用罚函数法将接触面约束条件引入势能泛函，建立了封隔器胶筒有限元方程，分析了封隔器胶筒几何参数

8、和物理参数对封隔器密封性能的影响，为封隔器胶筒合理结构设计提供理论指导。1接触问题的有限元方程接触问题分析一般采用增量解法，接触问题除满足平衡方程、物理方程等基本方程外，在接触面上还基金项目：国家科技计划项目(2012BAH28F03)．收稿日期：2014一O1—15作者简介：彭惠芬(19