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封隔器胶筒接触应力的有限元分析 被引量：43
1
作者 李晓芳 杨晓翔 王洪涛 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期90-92,125,共4页
通过实测封隔器胶筒所用橡胶材料的应力应变数据,在ANSYS有限元分析软件中用超弹性本构模型对实验数据进行拟合,通过比较选择了能更精确描述封隔器胶筒的应力应变关系的Yeoh模型,进而对封隔器压缩式胶筒的接触应力进行了数值模拟,得到... 通过实测封隔器胶筒所用橡胶材料的应力应变数据,在ANSYS有限元分析软件中用超弹性本构模型对实验数据进行拟合,通过比较选择了能更精确描述封隔器胶筒的应力应变关系的Yeoh模型,进而对封隔器压缩式胶筒的接触应力进行了数值模拟,得到接触应力沿轴向的分布情况。 展开更多
关键词 封隔器 胶筒 Yeoh超弹性模型 接触应力 有限元
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封隔器坐封过程有限元模拟分析 被引量：38
2
作者 练章华 乐彬 +1 位作者 宋周成 3林铁军 《石油机械》 北大核心 2007年第9期19-21,41,共4页
根据封隔器的结构特点及其工作原理,用VB开发了压缩式封隔器、扩张式封隔器和套管外封隔器在坐封过程中,各部件之间接触问题的有限元计算力学模型。在进行封隔器的有限元分析之前,只需要输入封隔器结构参数、橡胶材料力学特性参数、坐... 根据封隔器的结构特点及其工作原理,用VB开发了压缩式封隔器、扩张式封隔器和套管外封隔器在坐封过程中,各部件之间接触问题的有限元计算力学模型。在进行封隔器的有限元分析之前,只需要输入封隔器结构参数、橡胶材料力学特性参数、坐封过程中的力学参数以及有限元网格控制参数,该软件将自动调用有限元解算器内核,并将接触压力分布结果、Von Mises应力结果自动存入Word文件报告中。详细地分析了3种封隔器接触压力分布的大小,同时通过Von Mises应力分布大小,讨论了封隔器胶筒的失效部位,为封隔器的结构优化设计和封隔器结构的改进提供了理论依据。 展开更多
关键词 封隔器 接触压力 橡胶筒 有限元分析 应力
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胶筒系统接触有限元优化设计 被引量：31
3
作者 伍开松 朱铁军 +2 位作者 侯万勇 张勇 谢斌 《西南石油学院学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期88-90,共3页
为了研究封隔器胶筒几何参数对密封性能影响,将套管、隔环、中心衬管和胶筒作为一个系统建立接触有限元优化设计模型。应用ANSYS的参数化设计语言APDL,编制其命令流。研究了几何特征参数和峰值接触压力之间的关系并进行了参数优化设计... 为了研究封隔器胶筒几何参数对密封性能影响,将套管、隔环、中心衬管和胶筒作为一个系统建立接触有限元优化设计模型。应用ANSYS的参数化设计语言APDL,编制其命令流。研究了几何特征参数和峰值接触压力之间的关系并进行了参数优化设计。结果表明:胶筒的总厚度对密封性能影响很大,胶筒子厚度对密封性能影响较小,胶筒的高度对密封性能的影响存在最优方案,接触倾角选取必须慎重。高度和接触倾角双因素优化设计结果显示:与初始方案相比,高度降低37.5%,接触倾角降低8.9%,峰值接触压力升高13.38%。 展开更多
关键词 胶筒 参数 接触有限元 优化设计 峰值接触压力 封隔器
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新型封隔式尾管悬挂器的开发与应用 被引量：32
4
作者 马兰荣 郭朝晖 +1 位作者 姜向东 郑晓志 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2006年第5期54-56,共3页
针对常规尾管固井重叠段固井质量差的问题,研制了新型封隔式尾管悬挂器。该悬挂器具有悬挂、封隔两种功能,能够有效地密封重叠段,防止油、气、水窜的发生。地面试验和现场应用表明,封隔式尾管悬挂器结构合理,密封可靠,操作简便,有效地... 针对常规尾管固井重叠段固井质量差的问题,研制了新型封隔式尾管悬挂器。该悬挂器具有悬挂、封隔两种功能,能够有效地密封重叠段,防止油、气、水窜的发生。地面试验和现场应用表明,封隔式尾管悬挂器结构合理,密封可靠,操作简便,有效地解决了尾管固井过程中重叠段固井质量差的难题,具有极大的推广应用价值。 展开更多
关键词 衬管悬挂器 封隔器 固井 密封件
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高压封隔器密封胶筒的改进 被引量：32
5
作者 张宝岭 王西录 徐兴平 《石油矿场机械》 2009年第1期85-87,共3页
介绍了封隔器的作用；从力学分析角度分析了常规封隔器胶筒的缺点。并设计了由2个胶筒组成的封隔器密封封隔单元；建立了常规和新型高压封隔器密封胶筒有限元分析模型，分析计算了不同轴向压力（50～100kN）下胶筒的变形和应力变化。从... 介绍了封隔器的作用；从力学分析角度分析了常规封隔器胶筒的缺点。并设计了由2个胶筒组成的封隔器密封封隔单元；建立了常规和新型高压封隔器密封胶筒有限元分析模型，分析计算了不同轴向压力（50～100kN）下胶筒的变形和应力变化。从计算结果和现场使用可以看出，最上边的胶筒承受的力最大；新型胶筒的承载能力比常规胶筒提高40％以上。 展开更多
关键词 封隔器 胶筒 有限元 改进
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封隔器胶筒结构改进及优势分析 被引量：31
6
作者 张辛 徐兴平 王雷 《石油矿场机械》 2013年第1期62-66,共5页
井下用封隔器的关键部件为弹性密封元件(胶筒),其结构影响到封隔器的密封性能。由于传统的封隔器结构为三胶筒,浪费材料、装配复杂,对胶筒结构进行改进,在精简胶筒数量的基础上,增加了1层紫铜包络层。采用非线性有限元分析方法,对传统... 井下用封隔器的关键部件为弹性密封元件(胶筒),其结构影响到封隔器的密封性能。由于传统的封隔器结构为三胶筒,浪费材料、装配复杂,对胶筒结构进行改进,在精简胶筒数量的基础上,增加了1层紫铜包络层。采用非线性有限元分析方法,对传统胶筒结构和改进型胶筒结构的对比分析发现:改进型结构上胶筒起主要密封作用,接触应力比传统胶筒结构有明显提高,验证了改进型结构的可行性。 展开更多
关键词 封隔器胶筒 改进 接触应力 有限元分析
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封隔器胶筒应力数值模拟与结构优化研究 被引量：19
7
作者 杜常桥 李世民 吕宏茹 《断块油气田》 CAS 2008年第2期104-106,共3页
封隔器胶筒是具有弹性密封、用以保护套管的井下工具,其结构形式和材料性能决定封隔器的密封压差。利用MARC有限元分析软件模拟封隔器胶筒的密封状态,分析计算轴向载荷、密封压差与接触压力之间的关系及封隔器胶筒结构对它的影响,获得... 封隔器胶筒是具有弹性密封、用以保护套管的井下工具,其结构形式和材料性能决定封隔器的密封压差。利用MARC有限元分析软件模拟封隔器胶筒的密封状态,分析计算轴向载荷、密封压差与接触压力之间的关系及封隔器胶筒结构对它的影响,获得了胶筒高度、外斜角、外径等优化结构参数,提高了封隔器胶筒的耐压差性能。 展开更多
关键词 封隔器胶筒 有限元 接触应力 结构优化
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封隔器胶筒损坏失效分析 被引量：20
8
作者 范青 陈永红 卫玮 《油气井测试》 2014年第5期48-50,77,共3页
随着深井超深井的增多,封隔器大量运用到储层改造方面,但封隔器的失效频率也逐渐增大。为更好掌握封隔器胶筒在压差作用下的力学行为,改进封隔器胶筒结构以满足现在复杂的井下工况,结合封隔器胶筒在井下的工作状态,建立了压缩式封隔器... 随着深井超深井的增多,封隔器大量运用到储层改造方面,但封隔器的失效频率也逐渐增大。为更好掌握封隔器胶筒在压差作用下的力学行为,改进封隔器胶筒结构以满足现在复杂的井下工况,结合封隔器胶筒在井下的工作状态,建立了压缩式封隔器和扩张式封隔器胶筒失效机理;利用有限元分析软件,模拟压缩式和扩张式两种类型封隔器在井底压差作用下胶筒的力学行为,为这两类封隔器胶筒结构的设计和改进提供了理论依据。 展开更多
关键词 封隔器 胶筒 失效 有限元
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卡瓦式封隔器支撑卡瓦有限元分析 被引量：14
9
作者 阚淑华 《石油矿场机械》 2005年第1期62-64,共3页
分析了卡瓦式封隔器的工作原理 ,探讨了支撑卡瓦的结构 ,讨论了进行分层压裂时封隔器所受的各种载荷。用国际通用的有限元分析软件ANSYS对卡瓦式封隔器磨鞋式支撑卡瓦进行了有限元分析 ,得出了压裂时支撑卡瓦安全工作的最大压力 。
关键词 封隔器 卡瓦 有限元分析
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胶囊式分段注浆止浆塞的研制 被引量：12
10
作者 梁为 王海鹏 尹尚先 《煤炭工程》 北大核心 2011年第3期114-116,共3页
文章介绍一种煤矿井下用的胶囊式分段注浆止浆塞的结构、工作原理、膨胀元件的选择。止浆塞采用单管封孔注浆技术,封孔注浆系统简单。止浆元件选用钢丝膨胀胶管,承压能力高。试验结果表明:止浆塞设计合理,止浆效果好,并且体积小,重量轻... 文章介绍一种煤矿井下用的胶囊式分段注浆止浆塞的结构、工作原理、膨胀元件的选择。止浆塞采用单管封孔注浆技术,封孔注浆系统简单。止浆元件选用钢丝膨胀胶管,承压能力高。试验结果表明:止浆塞设计合理,止浆效果好,并且体积小,重量轻,操作简单,适用于煤矿井下任意角度小口径深孔分段注浆。 展开更多
关键词 胶囊式 分段注浆 止浆塞 止浆元件 注浆压力
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RTTS封隔器胶筒问题浅析 被引量：12
11
作者 王立军 《油气井测试》 2010年第1期54-55,58,共3页
RTTS封隔器是用于井下套管里封隔油、气、水层的专用工具,它通过外力作用,使胶皮筒长度缩短,直径变大,密封油、套环形空间,分隔封隔器上下的油(气、水)层,从而实现油气井的测试目的。在实际应用过程中,针对由于封隔器胶筒问题而导致的... RTTS封隔器是用于井下套管里封隔油、气、水层的专用工具,它通过外力作用,使胶皮筒长度缩短,直径变大,密封油、套环形空间,分隔封隔器上下的油(气、水)层,从而实现油气井的测试目的。在实际应用过程中,针对由于封隔器胶筒问题而导致的封隔器失封问题,对胶筒选择所考虑的因素进行剖析,避免坐封失败的发生。 展开更多
关键词 测试 封隔器 胶筒 密封压差 负荷
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用接触有限元研究胶筒系统的力学行为 被引量：11
12
作者 伍开松 佘月明 +1 位作者 张新政 叶永彪 《石油矿场机械》 2006年第3期23-26,共4页
为了研究封隔器胶筒系统的力学行为,文章应用ANSYS的参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric De-sign Language),编制了胶筒系统的接触有限元命令流。研究了轴向坐封载荷与胶筒的峰值接触压力和轴向压缩量之间的变化规律。根据胶筒的变形... 为了研究封隔器胶筒系统的力学行为,文章应用ANSYS的参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric De-sign Language),编制了胶筒系统的接触有限元命令流。研究了轴向坐封载荷与胶筒的峰值接触压力和轴向压缩量之间的变化规律。根据胶筒的变形特征,其力学行为可以分为A、B、C三个基本阶段。用接触有限元方法详细研究后发现,每一个基本阶段又可细分为若干小阶段,例如B1、B2。根据这些小阶段的特点,可以确定封隔器胶筒的最小坐封载荷等于B2小阶段结束处的轴向坐封载荷。当轴向坐封载荷达到C3阶段的末点时,设计胶筒防“肩突”结构是必须的,否则容易出现胶筒失效。 展开更多
关键词 胶筒 力学行为 接触有限元 坐封载荷 密封
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封隔器封隔时胶皮筒接触应力的模拟试验研究 被引量：10
13
作者 刘天良 施纪泽 《断块油气田》 CAS 2000年第4期51-52,69,共3页
在油田开发中封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械卡堵水等注采工艺作业的主要井下工具 ,封隔器上的胶皮筒是保证工作可靠性的重要元件 ,把胶皮筒安装在模拟试验装置中进行模拟实际井下工况的受力试验 ,通过在套管壁... 在油田开发中封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械卡堵水等注采工艺作业的主要井下工具 ,封隔器上的胶皮筒是保证工作可靠性的重要元件 ,把胶皮筒安装在模拟试验装置中进行模拟实际井下工况的受力试验 ,通过在套管壁周围分布应力传感器 ,测得胶皮筒在封隔时接触应力的大小及分布情况 ,这对封隔器的设计和现场使用具有十分重要的意义。 展开更多
关键词 封隔器 模拟试验 应力 胶皮筒 油田开发
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合理选择丁腈橡胶胶筒本构模型探讨 被引量：12
14
作者 伍开松 袁新生 +2 位作者 张元 翟志茂 古剑飞 《西南石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期141-144,共4页
根据大变形橡胶理论和试验数据,利用最小二乘法原理,导出了确定橡胶本构模型系数的公式和评价本构模型优劣的公式。以两种封隔器胶筒材料—701#和29#丁腈橡胶的压缩试验数据为例,确定了二常数、三常数、五常数和九常数Mooney-Rivlin(简... 根据大变形橡胶理论和试验数据,利用最小二乘法原理,导出了确定橡胶本构模型系数的公式和评价本构模型优劣的公式。以两种封隔器胶筒材料—701#和29#丁腈橡胶的压缩试验数据为例,确定了二常数、三常数、五常数和九常数Mooney-Rivlin(简称M-R)本构模型和Yeoh三次幂本构模型的待定系数,进行了模型的误差评估和比较。结果表明:Yeoh三次幂本构模型拟合701#和29#材料试验数据能够满足精度要求,但M-R二常数本构模型误差太大;701#丁腈橡胶材料应选择M-R五常数以上本构模型;29#丁腈橡胶材料应选择三常数以上本构模型。 展开更多
关键词 封隔器胶筒 丁腈橡胶 本构模型 Mooney-Rivlin Yeoh
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基于有限元的封隔器密封性能影响因素分析 被引量：10
15
作者 韩国有 李楠 +1 位作者 李强 杜秀华 《石油矿场机械》 2012年第6期17-20,71,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 胶筒 有限元 本构模型 密封
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新型耐高压封隔回接插头的研制与应用 被引量：9
16
作者 马兰荣 马开华 +1 位作者 王建全 邢世奇 《石油钻探技术》 CAS 2004年第6期35-37,共3页
针对常规回接插头密封不严的问题研制了一种新型尾管封隔式回接插头,它同时具有回接、封隔两种功能,具有双保险的密封功效。进行了胶筒的压胀试验、接触应力的测试等多项单元试验,分析了胶筒的密封机理、松弛规律。样机试制后,分别进行... 针对常规回接插头密封不严的问题研制了一种新型尾管封隔式回接插头,它同时具有回接、封隔两种功能,具有双保险的密封功效。进行了胶筒的压胀试验、接触应力的测试等多项单元试验,分析了胶筒的密封机理、松弛规律。样机试制后,分别进行了密封单元试验、机构功能试验及整体台架模拟试验.各项性能指标全部达到设计要求。在四川、胜利、渤海等油田和地区的现场应用表明,该封隔回接插头结构合理,密封可靠,操作简便,有效解决了回接固井过程中的气密封难题,具有极大的推广应用价值。 展开更多
关键词 尾管 套管固井 封隔器密封 密封件 埕北CB306井 埕北30A-C3井 川孝560井
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尾管顶部封隔器密封胶筒设计与试验 被引量：8
17
作者 张奎林 谷磊 《断块油气田》 CAS 北大核心 2018年第3期381-384,共4页
针对尾管固井作业过程中顶部重叠段容易发生封固失效,导致环空出现油、气、水窜的问题,研制了适用于Ф244.5 mm套管的尾管顶部封隔器。采用组合胶筒结构、防退机构,提高坐封可靠性,通过有限元方法对胶筒坐封过程进行计算并优化设计参数... 针对尾管固井作业过程中顶部重叠段容易发生封固失效,导致环空出现油、气、水窜的问题,研制了适用于Ф244.5 mm套管的尾管顶部封隔器。采用组合胶筒结构、防退机构,提高坐封可靠性,通过有限元方法对胶筒坐封过程进行计算并优化设计参数,开展了封隔器密封和耐温性能试验研究。地面试验表明,封隔器在耐温150℃条件下的密封能力达到70 MPa,锁紧力超过1 500 kN。现场应用表明,顶部封隔器完全坐封并通过井口压力测试,实现了对漏失层和高压气藏的有效封隔,解决了尾管固井环空重叠段密封问题。 展开更多
关键词 悬挂器 尾管 顶部封隔器 胶筒 有限元
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压缩式封隔器接触力学行为及坐封效果评价 被引量：8
18
作者 陈少奇 罗毅 +4 位作者 邱枫 李雄飞 李吉 胡泊 段举 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第4期82-88,共7页
针对Y341-114型压缩式封隔器,采用Yeoh橡胶本构模型,在封隔器坐封和坐封后两种工况下,运用有限元分析方法对封隔器的非线性接触力学行为进行了模拟研究,分析了该封隔器坐封过程中施加的载荷与轴向压缩量的关系以及坐封后的强度、接触应... 针对Y341-114型压缩式封隔器,采用Yeoh橡胶本构模型,在封隔器坐封和坐封后两种工况下,运用有限元分析方法对封隔器的非线性接触力学行为进行了模拟研究,分析了该封隔器坐封过程中施加的载荷与轴向压缩量的关系以及坐封后的强度、接触应力和摩擦力校核。结果表明:在封隔器坐封过程中,中胶筒首先与套管发生接触,其次是上胶筒,最后是下胶筒;封隔器坐封后胶筒的应力集中于胶筒的肩部,其中下肩部应力集中现象尤为明显;胶筒与套管之间的摩擦力、接触应力均能满足分层注水工艺设计要求,能够有效封隔15MPa的层间压差。 展开更多
关键词 压缩式封隔器 接触力学 坐封 有限元
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新型压缩式耐高温管外封隔器高温力学性能分析 被引量：7
19
作者 李维 郑有成 +2 位作者 常洪渠 李黔 蒲欢 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2011年第6期63-64,9,共2页
封隔器是油气田多种井下工艺的关键工具,其性能的好坏直接影响油气井的开发效果。设计的耐高温管外封隔器工作温度达到了300℃,突破了普通封隔器温度限制,能有效封隔油气井的裸眼环空。在新型耐高温橡胶材料高温力学性能试验的基础上,... 封隔器是油气田多种井下工艺的关键工具,其性能的好坏直接影响油气井的开发效果。设计的耐高温管外封隔器工作温度达到了300℃,突破了普通封隔器温度限制,能有效封隔油气井的裸眼环空。在新型耐高温橡胶材料高温力学性能试验的基础上,建立了封隔器高温力学性能有限元分析模型,计算可知:温度由常温升高至300℃,新型压缩式耐高温管外封隔器与井壁的接触压力升高1MPa,材料"软化"能间接提高封隔器的密封性;坐封力增大,三个密封件的接触压力均上升,但均匀性有所差异;井径扩大后,封隔器的密封性显著降低,对于φ215.9mm井眼用的φ200mm高温管外封隔器,所适用的井径扩大率不超过10%。综合分析认为,新型压缩式耐高温管外封隔器适用于井温不超过300℃,井径扩大率不超过10%的各类油气井。 展开更多
关键词 封隔器 耐高温 接触压力 有限元
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高温高压井完井封隔器卡瓦力学分析及有限元数值模拟 被引量：6
20
作者 窦益华 陈家元 +1 位作者 曹银萍 秦彦斌 《石油矿场机械》 2015年第4期51-54,共4页
针对井底高温高压环境容易造成卡瓦牙变形、断裂、严重损害套管等问题,应用静力学理论建立THT完井封隔器卡瓦力学模型进行力学分析,推导出卡瓦牙咬合时的正应力与剪切应力;利用ANSYS Workbench有限元软件,建立了卡瓦-套管咬合三维有限... 针对井底高温高压环境容易造成卡瓦牙变形、断裂、严重损害套管等问题,应用静力学理论建立THT完井封隔器卡瓦力学模型进行力学分析,推导出卡瓦牙咬合时的正应力与剪切应力;利用ANSYS Workbench有限元软件,建立了卡瓦-套管咬合三维有限元模拟模型。结果表明:卡瓦牙应力和套管内壁接触应力沿轴向与周向分布都不均匀,在轴向上靠近加载端应力较大起主要锚定作用,远离加载端应力逐渐减小,几乎不起作用;周向上应力几乎沿几何对称面对称分布,对称面附近是主要咬合区。可针对上述应力分布特点对卡瓦结构进行优化设计。 展开更多
关键词 整体式卡瓦 完井封隔器 力学分析 有限元
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