新型防突機構對封隔器膠筒密封性能影響研究

潘 波，伍 偉，黎德才，羅 豪

（1.西南石油大學南充校區工程訓練中心，四川 南充 637001；2.西南石油大學機電工程學院，四川 成都 610500；3.西南石油大學工程學院，四川 南充 637001）

1 引言

封隔器是油氣井下開采的重要分層封隔工具[1]。以壓縮式為主的封隔器主要依靠密封元件膠筒在軸向載荷下，發生徑向膨脹，使膠筒與套管相互作用產生足夠大的接觸應力，密封油套環空，從而達到封隔產層以及防止層間流體和壓力相互擾動等作用[2]。軸向載荷足夠大時，膠筒端部會從封隔器和套管間隙中擠出產生“肩突”現象，膠筒易被撕裂損壞，降低封隔器的密封性能。為此，合理的防突機構有助于保證封隔器膠筒的密封性和完整性。

目前，國內外學者針對封隔器膠筒防突問題提出了多種防突機構，文獻[3]提出整體傘形保護環防突機構，分析了傘形保護環對膠筒突出變形的影響；文獻[4]將金屬圓環安裝在封隔器的錐形底座上，起到防突的效果；文獻[5]設計了可分離防突環結構的防突機構，有效提高了膠筒的接觸應力。文獻[6]設計了一種蝸形狀防突裝置和傘式防突裝置，分析了對膠筒封隔性能的影響；由于這些防突機構均置于膠筒外部，受環空砂礫等雜質影響易失效[7]，并且膠筒與防突機構末端接觸位置容易應力集中，防突機構沒有起到最佳效果。

為了進一步提高防突機構可靠性，在膠筒兩端內部采用冷硫化膠粘劑硫化“O”形圓環截面的金屬骨架作為膠筒的防突機構，在進行膠筒橡膠材料本構實驗的基礎上，建立了封隔器密封機構的仿真模型，開展防突機構安裝位置和形狀大小對封隔器膠筒密封性能的影響規律研究，防突機構的優化設計對改善封隔器的密封性能具有重要意義。……