【摘要】：封隔器是關(guān)鍵的試油與完井井下工具之一,近年來高溫高壓深井試油及試油-完井一體化作業(yè)過程中,經(jīng)常發(fā)生封隔器異常坐封及異常失效問題。為了更準(zhǔn)確地找到封隔器失效原因,了解封隔器坐封過程及后續(xù)工作載荷下的力學(xué)性能特點(diǎn),故開展封隔器力學(xué)行為仿真及性能試驗(yàn)研究。本文以試油/完井常用的5T半RTTS封隔器為例,從封隔器系統(tǒng)整體角度出發(fā),采用數(shù)值仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對封隔器安全性與可靠性進(jìn)行研究。應(yīng)用SolidWorks繪圖軟件和Workbench有限元分析軟件,建立RTTS封隔器全尺寸仿真模型,考察得到正常坐封載荷和臨界載荷作用下封隔器關(guān)鍵零部件的應(yīng)力分布規(guī)律;結(jié)合仿真計(jì)算結(jié)果和封隔器性能信封曲線特點(diǎn),采用逆推法和交點(diǎn)驗(yàn)證法,提出封隔器信封曲線理論計(jì)算思路;利用井下工具試驗(yàn)臺(tái),模擬現(xiàn)場作業(yè)載荷,利用電阻應(yīng)變儀采集應(yīng)變片數(shù)據(jù),研究了封隔器膠筒、卡瓦以及水力錨與套管相互作用的力學(xué)關(guān)系。研究結(jié)果表明:作業(yè)過程中RTTS封隔器整體受力不均。相較其它部分,封隔器下段受力較大;關(guān)鍵零部件接觸部位應(yīng)力明顯高于非接觸部位�？ㄍ吆蛢�(nèi)外中心管是封隔器易失效部位。臨界載荷作用下膠筒的變形較大。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):封隔器膠筒軸向受力不均、周向受力均勻,且上膠筒接觸應(yīng)力大于下膠筒,兩者相差約6%;卡瓦上部接觸應(yīng)力略小于下部接觸應(yīng)力,兩者相差約3.5%;水力錨上端接觸應(yīng)力大于下端接觸應(yīng)力,兩者相差約3%。將試驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行對比,整體上仿真數(shù)值偏大,但變化趨勢基本一致,驗(yàn)證了仿真模型的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE925.3;TP391.9
【圖文】：

以此來控制注入或采出流體[1]，并能承受較大壓力差的井下作業(yè)工氣田勘探開發(fā)中的關(guān)鍵配套工具，封隔器在油氣田開采和各種井下作業(yè)過程中常重要的角色[2]。封隔器工作性能的優(yōu)劣及可靠與否直接影響到油氣井的作業(yè)開發(fā)成本。封隔器所具備的所有功能，基本都是需要通過膠筒來實(shí)現(xiàn)，其被廣試油、堵水、完井、儲(chǔ)層改造、分層注采等油田作業(yè)中，主要作用包括以下幾保障油套環(huán)空處于隔絕狀態(tài)，保護(hù)套管，降低套管損傷程度；將生產(chǎn)層和作業(yè)保證各層間的流體壓力之間不會(huì)互相影響，符合不同分層工藝的作業(yè)需求，進(jìn)項(xiàng)修井作業(yè)；同時(shí)利用地層能量，來提高油氣井生產(chǎn)效率，延長油氣井工作時(shí)（a）中心管斷裂 （b）卡瓦對套管的損傷

8圖 1-2 研究技術(shù)路線1.3.3 論文創(chuàng)新點(diǎn)（1）應(yīng)用 SolidWorks 繪圖軟件和 Workbench 有限元分析軟件，建立 RTTS 封隔器全尺寸仿真模型，考察得到正常坐封載荷和臨界載荷作用下封隔器關(guān)鍵零部件的應(yīng)力分布規(guī)律。以封隔器系統(tǒng)整體為研究對象，開展封隔器工作行為仿真工作，仿真計(jì)算結(jié)果更接近于實(shí)際工況。（2）采用逆推法和交點(diǎn)驗(yàn)證法，對封隔器信封曲線計(jì)算思路進(jìn)行歸納。利用自主研發(fā)的井下工具試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對封隔器整體系統(tǒng)的密封、耐壓和定位性能進(jìn)行測試。綜合利用理論分析和有限元仿真結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)等技術(shù)和參數(shù)，對封隔器安全性做出準(zhǔn)確評價(jià)。

第二章 封隔器力學(xué)行為有限元仿真分析以試油完井作業(yè)中最常用的 RTTS 封隔器為例，建立其工作行為仿真模型。封隔器工作過程接觸關(guān)系復(fù)雜，除了封隔器與套管之間的接觸，封隔器系統(tǒng)各零部件之間也存在大量相當(dāng)復(fù)雜的接觸對，其中涉及到金屬與金屬間接觸以及金屬與非金屬間接觸。本文開展封隔器力學(xué)行為仿真工作，實(shí)質(zhì)上是分析封隔器在井下作業(yè)過程中處于不同載荷作用下時(shí)各零部件之間的應(yīng)力關(guān)系及分布規(guī)律。因此，如何解決封隔器不同零部件之間的相互接觸問題和接觸部位載荷如何傳遞問題將是封隔器系統(tǒng)力學(xué)行為仿真工作的重點(diǎn)，具體仿真思路如圖 2-1 所示。

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5 ;150℃封隔器膠筒通過檢驗(yàn)[J];中國石油和化工;2004年06期

6 楊鳳香;耐高溫高壓封隔器膠筒的研制[J];橡膠工業(yè);2002年05期

7 鄧雄,梁政;測試井封隔器膠筒徑向變形探討[J];西南石油學(xué)院學(xué)報(bào);1998年01期

8 劉春雨;;封隔器的密封性評判及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J];中國設(shè)備工程;2018年01期

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3 高飛;;深氣井壓裂封隔器膠筒的研究與應(yīng)用[A];《采油工程》第1卷第2冊[C];2011年

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7 許洪星;時(shí)賢;冀明實(shí);;封隔器對頁巖氣水平井裸眼分段壓裂起裂壓力的影響[A];2017年全國天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2017年

8 孟凡斌;;Y441強(qiáng)制解卡封隔器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[A];《采油工程文集》2018年第1輯[C];2018年

9 賈善坡;閆相禎;楊麗;;封隔器膠筒座封過程的計(jì)算機(jī)仿真[A];系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用（第7卷）——'2005系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文選編[C];2005年

10 楊全安;劉寧;董俊;李寧軍;;油田污水緩蝕劑的評價(jià)與應(yīng)用[A];第十六屆全國緩蝕劑學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

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本文編號(hào)：2768210