为了研究不同的凹槽宽度对封隔器氯丁密封胶胶筒密封性能的影响,分析中设置凹槽深度为1.5 mm、凹槽倒角为45。和工作压力为巧MPa,以1 mm为梯度分别建立了凹槽宽度从15 mm至30 mm的有限元模型。不同凹槽宽度下氯丁密封胶胶筒的密封性能分析结果如图所示。由图可以看出.在15 MPa的坐封压力下随着凹槽宽度的增加氯丁密封胶胶筒的接触应力也随之逐渐增加。在氯丁密封胶胶筒受力变形过程中,氯丁密封胶胶筒的外壁面首先与套管内壁接触,且由于凹槽宽度增加,氯丁密封胶胶筒首先与套管接触的区域面积变小,而氯丁密封胶胶筒内壁承受的压力不变,使得氯丁密封胶胶筒的接触应力增大。随着凹槽宽度的增加,氯丁密封胶胶筒产生的锚定力也增加,随后其增加趋势逐渐减缓。
根据凹槽宽度和凹槽深度对氯丁密封胶胶筒工作性能的影响程度,对封隔器氯丁密封胶胶筒结构参数进行优选,考虑到胶筒的屈服应力为12 MPa,最终确定氯丁密封胶胶筒的最优参数:凹槽宽度27 mm,凹槽深度1.5 mm。对优选后的结构参数进行仿真分析,结果显示,优选后封隔器胶筒的最大接触应力为17.642 MPa,较优化前17.203MPa增大2.5%。
封隔器氯丁密封胶胶筒密封性能测试
根据扩张式封隔器的设计方案以及结构优化结果,按照所得尺寸参数,试制扩张式封隔器氯丁密封胶胶筒实物,并对氯丁密封胶胶筒的工作性能进行测试。封隔器氯丁密封胶胶筒工作性能测试装置如图17所示,试验时将氯丁密封胶胶筒装人封隔器内,在封隔器内部施加压力促使氯丁密封胶胶筒膨胀与套管紧密接触,完成封隔器的坐封过程,当试验结束时撤回液体压力即可完成封隔器的解封。
试验前,先将封隔器氯丁密封胶胶筒与封隔器安装在一起,密封槽处涂抹适量润滑脂,普通螺纹表面涂抹机油,在封隔器的下端连接盲堵,以封堵封隔器的下端出口,安装好的封隔器如图所示。将扩张式封隔器整体安装在套管内,安装时不能损坏扩张式封隔器氯丁密封胶胶筒,同时将管线与套管上部相连,连接高压试压泵,通过油管管线、套管密封盖连接油管和套管。之后打开与油管相连的管线上的截止阀,高压试压泵通过油管管线加压至20 MPa,每2 MPa稳压15 min,观察试压泵压力表是否波动.做好试验记录。最后通过试压泵加压推动与封隔器相连接的活塞,当氯丁密封胶胶筒开始移动时,记录氯丁密封胶胶筒移动时的泵压,根据活塞的面积和泵压计算不同坐封压力下氯丁密封胶胶筒的锚定力。http://www.sdyuantai.net/