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超高温高压油气井完井封隔器研制与应用 被引量：1
1
作者 程文佳 郭志霞 +2 位作者 张清龙 秦小飞 魏瑞涛 《石油矿场机械》 2025年第1期53-61,共9页
随着深井深层油气田的勘探开发,超高温高压腐蚀性的特殊油气田日益增多,对完井封隔器提出了更高要求,国内现有封隔器不能完全满足工况需求。开发了一种耐高温、高压、腐蚀的新型特种氟橡胶材料和多材料复合密封单元结构,研制了温压指标... 随着深井深层油气田的勘探开发,超高温高压腐蚀性的特殊油气田日益增多,对完井封隔器提出了更高要求,国内现有封隔器不能完全满足工况需求。开发了一种耐高温、高压、腐蚀的新型特种氟橡胶材料和多材料复合密封单元结构,研制了温压指标232℃/103.4 MPa超高温高压油气井完井封隔器。研制中进行了仿真分析和室内测试,并在现场作业中进行了应用。结果表明,在232℃/103.4 MPa测试条件下,密封单元密封完好,封隔器整机满足API-11D1 V0等级的测试要求。在超高温高压环境累计14井次应用过程中,完井封隔器密封良好,无泄漏或失效情况发生,满足油田生产需求,具有现场应用推广价值。 展开更多
关键词 超高温高压 氟橡胶 封隔器 密封单元 有限元分析
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封隔器密封性能的有限元计算及优化设计
2
作者 许霞 于桂杰 范晓鹏 《价值工程》 2025年第22期108-110,共3页
封隔器的密封性能取决于胶筒,而胶筒是超弹性材料,力学行为很复杂,纯理论分析难以得到合理的工程结论。本文选用Yeoh模型进行有限元模拟计算,分析封隔器胶筒的几何参数(包括外倾角、高度、胶筒厚度)、坐封载荷大小、加载方式以及环空间... 封隔器的密封性能取决于胶筒,而胶筒是超弹性材料,力学行为很复杂,纯理论分析难以得到合理的工程结论。本文选用Yeoh模型进行有限元模拟计算,分析封隔器胶筒的几何参数(包括外倾角、高度、胶筒厚度)、坐封载荷大小、加载方式以及环空间隙对封隔器密封性能的影响,得到各因素的优化设计参数,通过试验验证,该优化结果满足工程需要;本文的优化方法可指导封隔器的组合设计和井下作业。 展开更多
关键词 封隔器 胶筒 密封性能 有限元分析
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扩张式封隔器胶筒密封性能分析及参数优化
3
作者 张衡 刘延鑫 黄志宏 《石油矿场机械》 2025年第1期24-29,共6页
封隔器作为油气资源开发过程中的重要工具,保证封隔器具有良好的密封性能对于油田增产增收具有重要意义。胶筒的力学性能和密封性能是封隔器具有良好密封的重要保障。利用国产工业仿真平台Simdroid对某型号扩张式封隔器胶筒进行有限元分... 封隔器作为油气资源开发过程中的重要工具,保证封隔器具有良好的密封性能对于油田增产增收具有重要意义。胶筒的力学性能和密封性能是封隔器具有良好密封的重要保障。利用国产工业仿真平台Simdroid对某型号扩张式封隔器胶筒进行有限元分析,分析在不同坐封压力下封隔器胶筒的力学性能和密封性能,并根据仿真结果对封隔器胶筒的结构参数进行优化。结果表明,胶筒与套管壁的接触应力随着内压的增大而增大,且基本成线性关系。优化后的结构较优化之前胶筒锚定力提升16.5%,可适应更加复杂的现场工况。 展开更多
关键词 封隔器胶筒 有限元 数值仿真 工作性能 Simdroid
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封隔器卡瓦的性能参数优化分析 被引量：1
4
作者 黄明胜 李永文 +4 位作者 肖锋 周廷财 刘佳乐 代俊鹏 镇鸿昊 《阀门》 2025年第1期29-37,共9页
封隔器卡瓦作为井下作业中关键的锚定部件,其性能直接影响井下作业的安全性和效率。本文系统分析了卡瓦几何参数对接触面积、接触应力和剪切应力的影响规律,提出通过优化几何参数(包括牙数、牙顶角、牙倾角、圆心角和咬入深度)提高卡瓦... 封隔器卡瓦作为井下作业中关键的锚定部件,其性能直接影响井下作业的安全性和效率。本文系统分析了卡瓦几何参数对接触面积、接触应力和剪切应力的影响规律,提出通过优化几何参数(包括牙数、牙顶角、牙倾角、圆心角和咬入深度)提高卡瓦锚定性能的策略。研究采用有限元仿真并结合理论建模,发现增加牙数和咬入深度能显著提升接触面积并降低接触应力;而适当控制牙顶角和牙倾角则有助于降低局部应力集中现象,延长卡瓦的使用寿命。本文的研究成果不仅为封隔器卡瓦的优化设计提供了理论依据和数据支持,还对井下复杂环境中的锚定技术创新具有重要指导意义。 展开更多
关键词 封隔器卡瓦 几何参数优化 有限元分析 锚定性能
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超高温高压封隔器的研制与应用
5
作者 王学正 詹鸿运 +3 位作者 丁柯宇 李松雷 刘金松 张鹏 《油气井测试》 2025年第4期23-27,共5页
目前,国内针对232℃以上的高温环境缺少技术成熟的井下封隔器。针对232℃/105 MPa极端工况,设计研制了一种基于氟橡胶-钛合金双挡圈密封结构的高温高压封隔器。通过材料和结构优化,显著提升了封隔器的耐温耐压性能。经API 11D1 V3-R标... 目前,国内针对232℃以上的高温环境缺少技术成熟的井下封隔器。针对232℃/105 MPa极端工况,设计研制了一种基于氟橡胶-钛合金双挡圈密封结构的高温高压封隔器。通过材料和结构优化,显著提升了封隔器的耐温耐压性能。经API 11D1 V3-R标准测试,在232℃/105MPa条件下稳压压降小于1%;通过青海油田X探2井现场应用,最高承压102.7 MPa,施工过程封隔器密封可靠,验证了超高温高压封隔器的适用性。本研究成果为深层非常规油气资源开发提供了关键装备支撑。 展开更多
关键词 超高温高压 封隔器 超深井 密封结构 氟橡胶胶筒 室内测试
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分支井双管封隔器胶筒密封性能研究
6
作者 徐靖 马磊 +2 位作者 阳俊龙 韩成 曹峰 《石油矿场机械》 2025年第4期35-40,共6页
为解决分支井双管封隔器密封失效的问题,以分支井双管封隔器胶筒为研究对象,运用有限元软件模拟双管封隔器胶筒的密封过程,提出有效密封系数评价胶筒的密封性能,从胶筒硬度、摩擦因数等方面对桶形、蝶形和楔形胶筒的密封性能进行研究。... 为解决分支井双管封隔器密封失效的问题,以分支井双管封隔器胶筒为研究对象,运用有限元软件模拟双管封隔器胶筒的密封过程,提出有效密封系数评价胶筒的密封性能,从胶筒硬度、摩擦因数等方面对桶形、蝶形和楔形胶筒的密封性能进行研究。结果表明,建立的有限元模型可有效模拟封隔器胶筒的密封过程,通过试验对比,模型能够满足工程要求;双管封隔器胶筒周向接触压力分布不均匀,密封时会导致压力局部集中,降低了整体的密封性能;胶筒硬度越大,摩擦因数越大,密封性能越低;楔形胶筒方案的胶筒之间有一定重叠,可在一定程度改善硬度和摩擦因数对密封的影响,相对效果较好。研究成果可为双管封隔器的设计及应用提供参考。 展开更多
关键词 分支井 双管封隔器 胶筒 密封性能 有限元
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井下应急封隔器结构设计及胶筒坐封效果评价 被引量：3
7
作者 李劲松 王磊 +4 位作者 雷磊 郑铭 殷志明 黄小光 余焱群 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期76-82,共7页
为应对海洋钻井过程出现的高压溢流和井涌风险,设计了一种井下应急封隔器装置,在内外胶筒间添加金属骨架提高其坐封强度。为评估井下应急封隔器的坐封效果,利用有限元方法建立井下应急封隔器模型,模拟了封隔器的坐封过程,并对比了金属... 为应对海洋钻井过程出现的高压溢流和井涌风险,设计了一种井下应急封隔器装置,在内外胶筒间添加金属骨架提高其坐封强度。为评估井下应急封隔器的坐封效果,利用有限元方法建立井下应急封隔器模型,模拟了封隔器的坐封过程,并对比了金属骨架对胶筒接触应力、坐封效果的影响。结果表明:20 MPa坐封压力下,胶筒与套管接触应力达到12.1 MPa,封隔器能够封堵20 MPa井下溢流;添加金属骨架后,胶筒峰值应力、变形均显著降低,坐封能力大幅提升。所设计的井下应急封隔器装置可实现高压溢流、井涌的有效封堵,保障平台作业安全。 展开更多
关键词 井下应急封隔器 坐封 有限元 金属骨架
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基于有限元的顶驱下套管装置密封胶筒设计 被引量：1
8
作者 张庆斌 豆乔 +3 位作者 梁海青 刘付贵 蒲亚昭 张欣 《石油矿场机械》 CAS 2024年第6期49-55,共7页
密封胶筒是顶驱下套管装置实现套管密封、泥浆循环等作业功能的关键部件。为探究密封胶筒工作原理并为其研发提供理论依据,通过有限元分析软件建立了数值仿真模型,采用自适应网格技术模拟了密封胶筒插入套管及密封高压泥浆的动态过程。... 密封胶筒是顶驱下套管装置实现套管密封、泥浆循环等作业功能的关键部件。为探究密封胶筒工作原理并为其研发提供理论依据,通过有限元分析软件建立了数值仿真模型,采用自适应网格技术模拟了密封胶筒插入套管及密封高压泥浆的动态过程。分析了密封胶筒的密封原理,研究了动态过程中密封胶筒几何形态及应力状态的变化特性。并对密封胶筒进行了力学分析和强度校核,结果表明:当密封最大泥浆压力时,胶杯最大应力为15.77 MPa,骨架最大应力为370.3 MPa,表明密封胶筒强度满足设计要求。最后通过应用试验检验密封胶筒的密封效果,验证了仿真计算各项数据的准确性,表明此密封胶筒性能满足现场使用要求。 展开更多
关键词 顶驱下套管装置 密封胶筒 有限元分析 应力分析 试验验证
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井下封隔器气体密封性能试验 被引量：1
9
作者 杨冠 何炜 胡耀辉 《石化技术》 CAS 2024年第3期187-189,共3页
通过试验模拟井下高压注气全过程,分析井下密封设备气体密封性能。在393K试验环境下,H1010-1橡胶密封件在35MPa以下的工作压力范围之内具有较好的气体密封能力。当高于35MPa时,气体逐渐泄漏;H2010-1橡胶密封件逐渐泄漏,气体泄漏的速度... 通过试验模拟井下高压注气全过程,分析井下密封设备气体密封性能。在393K试验环境下,H1010-1橡胶密封件在35MPa以下的工作压力范围之内具有较好的气体密封能力。当高于35MPa时,气体逐渐泄漏;H2010-1橡胶密封件逐渐泄漏,气体泄漏的速度也伴随着压力的提升越来越快,H1010-1橡胶材料适用于封隔器密封件。 展开更多
关键词 封隔器 密封性能 密封件
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大口径环形防喷器胶芯密封性能分析及设计 被引量：1
10
作者 马国良 王健刚 冯定 《石油机械》 北大核心 2024年第5期47-52,共6页
基于常规胶芯在井控过程中翻胶、撕裂的状态,设计了一种适用于大口径环形防喷器的密封胶芯。基于虚功原理,结合Blatz-Ko材料超弹性模型的本构方程,建立了球形胶芯密封有限元模型,模拟了胶芯受活塞推动下的变形-密封过程(初始变形、大变... 基于常规胶芯在井控过程中翻胶、撕裂的状态,设计了一种适用于大口径环形防喷器的密封胶芯。基于虚功原理,结合Blatz-Ko材料超弹性模型的本构方程,建立了球形胶芯密封有限元模型,模拟了胶芯受活塞推动下的变形-密封过程(初始变形、大变形阶段和密封接触),开展了不同剪切模量和活塞行程下的胶芯密封性能研究。同时结合国标GB/T 20174—2019和API 16A的技术要求对胶芯进行了试验验证。研究结果表明:球形胶芯密封性能受材料的剪切模量影响较大,随着剪切模量增大,接触压力先增大后减小,变形量随着剪切模量的增大而减小;在防喷器结构参数方面,活塞推进行程越大,胶芯接触压力和变形量随之增大。试验过程中密封部位无渗漏,证明研制的胶芯密封性能满足要求。研究方法和结果可为防喷器胶芯设计及密封性能增强提供参考。 展开更多
关键词 环形防喷器 球形胶芯 密封性能 虚功原理 接触压力 有限元模拟
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电控智能注采扩张式封隔器胶筒失效形式及原因分析
11
作者 刘铁明 王良杰 +2 位作者 蒋畅 魏来 程心平 《机械工程师》 2024年第11期149-154,共6页
扩张式胶筒是扩张式封隔器中最重要的部件之一,需要具有一定的承压能力,以及扩张和收缩形变的能力。为了提高扩张式封隔器工作的可靠性及井下高温高压环境下使用的长效性,在分析扩张式胶筒密封机理上,建立了等效受力物理模型,用有限元... 扩张式胶筒是扩张式封隔器中最重要的部件之一,需要具有一定的承压能力,以及扩张和收缩形变的能力。为了提高扩张式封隔器工作的可靠性及井下高温高压环境下使用的长效性,在分析扩张式胶筒密封机理上,建立了等效受力物理模型,用有限元方法分析胶筒在实际工况下的受力状态。通过对比模拟分析数据,确定不同工况的受力性能,最终得到扩张式胶筒设计参数。通过数值模拟分析胶筒厚度、中间跨度、端部变形、最佳工作长度等参数,得到合理的扩张式胶筒设计参数。 展开更多
关键词 扩张式封隔器 有限元 受力分析 胶筒参数
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胶筒系统接触有限元优化设计 被引量：31
12
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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合理选择丁腈橡胶胶筒本构模型探讨 被引量：12
13
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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胶囊式分段注浆止浆塞的研制 被引量：12
14
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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新型封隔式尾管悬挂器的开发与应用 被引量：33
15
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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封隔器胶筒结构改进及优势分析 被引量：34
16
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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电机驱动式井下环空防喷器的研制及密封性能分析 被引量：3
17
作者 黎伟 宋伟 +3 位作者 宋金丽 黎宗琪 雷鸿翔 范俊强 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期100-106,共7页
针对钻井工艺的复杂性及井型、井段的适应性,研制了一种电机驱动式井下环空防喷器,对其结构、控制方式、工作原理进行了介绍;采用有限元的方法对胶筒座封过程中胶筒与套管不同间距的情况进行仿真分析,得到了胶筒的应力变化规律及"... 针对钻井工艺的复杂性及井型、井段的适应性,研制了一种电机驱动式井下环空防喷器,对其结构、控制方式、工作原理进行了介绍;采用有限元的方法对胶筒座封过程中胶筒与套管不同间距的情况进行仿真分析,得到了胶筒的应力变化规律及"快速密封"的座封方式;利用防喷器实验台架模拟井下溢流的方法测得此防喷器的最大封隔压差以及密封过程中的形态变化,测得硬度为90的胶筒在最大压缩量的时候可以封隔25 MPa压差。此电机驱动式井下环空防喷器结构简单,动作迅速,无需频繁起出钻柱进行防喷器更换,能够重复使用,降低总成本,具有较强的实用性。 展开更多
关键词 井下防喷器 胶筒 密封 井喷
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水平井封隔器卡瓦的有限元分析及结构改进 被引量：32
18
作者 王志坚 邓卫东 +2 位作者 林忠超 尚晓峰 王洋 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期78-81,共4页
在石油钻采中,封隔器卡瓦承受巨大压力易发生断裂,直接影响到封隔器的密封性能,从而影响油井的开采过程及生产安全。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对卡瓦进行有限元数值模拟分析。施加140 kN载荷时,卡瓦最大应力为230.11 MPa,超过... 在石油钻采中,封隔器卡瓦承受巨大压力易发生断裂,直接影响到封隔器的密封性能,从而影响油井的开采过程及生产安全。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对卡瓦进行有限元数值模拟分析。施加140 kN载荷时,卡瓦最大应力为230.11 MPa,超过其材料的最大抗压强度;对卡瓦封隔器试验模型进行压裂试验,试验施加压力为186.33 kN时卡瓦发生断裂,测得抗压强度为233 MPa;对卡瓦进行结构设计,卡瓦牙间距尺寸分别为15 mm、25 mm和30 mm。根据有限元分析结果,卡瓦牙间距为30 mm时卡瓦应力、应变分布趋于均匀,所承受的最大载荷为240 kN,最大应力为230.66 MPa、最大变形量为0.058mm,证明此卡瓦结构尺寸较为合理。 展开更多
关键词 封隔器卡瓦 有限元分析 压裂试验 卡瓦牙间距 载荷—应力、变形曲线
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