壓縮式封隔器膠筒接觸力學行為有限元分析

王云學，許仁波，孟奇龍，江 能

(1.武漢科技大學機械自動化學院，湖北 武漢，430081；2. 中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司技術監督中心，湖北 潛江，433100)

壓縮式封隔器膠筒接觸力學行為有限元分析

王云學1，許仁波1，孟奇龍1，江 能2

(1.武漢科技大學機械自動化學院，湖北 武漢，430081；2. 中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司技術監督中心，湖北 潛江，433100)

以Y341-114型壓縮式封隔器為研究對象，基于Mooney-Rivlin橡膠本構模型，對封隔器膠筒的非線性接觸力學行為進行有限元模擬，分析了膠筒軸向壓縮距及膠筒與套管壁間接觸應力分布與坐封載荷之間的關系。仿真結果表明，封隔器膠筒與套管壁間的接觸應力和膠筒軸向壓縮距均隨坐封載荷的增大而增大；坐封載荷較高時，上膠筒與套管之間的接觸應力最大，起主要密封作用的是上膠筒；坐封載荷較低時，中膠筒與套管之間的接觸應力最大，起主要密封作用的是中膠筒。

封隔器；膠筒；接觸應力；壓縮距；坐封；有限元分析

封隔器是油田注水、堵水、試油、壓裂以及完井等工藝流程中分隔油層的重要井下工具，其核心部件是膠筒密封元件，膠筒密封效果的好壞將直接影響封隔器井下工作的可靠性[1-3]。封隔器坐封過程中，壓縮式膠筒在坐封載荷作用下，產生軸向壓縮變形以及徑向膨脹變形，使得膠筒與套管壁相互接觸產生接觸應力，達到密封環分隔油層的目的。膠筒與套管壁間接觸應力的大小及其分布情況顯然是影響封隔器密封性能的關鍵因素。……