基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置及其弹性层应用特性

窦益华 李羿瑭 邢星 章娅菲

1. 西安石油大学机械工程学院；2. 中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院

封隔器是油气勘探开发过程中重要的井下工具，胶筒是封隔器的核心部件［1］。封隔器的密封性能取决于胶筒和套管间的接触应力的峰值及分布情况［2-3］。在轴向载荷作用下，胶筒两端受压后会变形，与套管间产生接触应力，以此封隔油管与套管之间的环形空间，达到隔绝产层、防护套管等目的。在实际生产过程中，胶筒上下端承受的工作压差是一种变化载荷［4］，在工作压差作用下，胶筒将被进一步压缩，胶筒肩部将向承压座和套管之间的环隙流动，使胶筒肩部突出变形加剧，影响封隔器的密封性能［5］。针对这一问题，人们从封隔器胶筒材料入手，结合封隔器胶筒应用环境，提出了以橡胶为基底的不同胶筒材料［2,6-8］。新型胶筒材料的出现很大程度上缓解了封隔器胶筒密封失效问题，然而，即使是采用性能优良的超弹材料，肩部应力集中问题依旧难以解决。早在1985 年，国内就有采用“防突”装置来提高胶筒耐压能力的应用实例［9］。此后，人们就如何改进防突结构、提高其工作性能展开了持续研究［10-11］。所谓“防突”，就是在胶筒端部安放某种阻挡环、支撑件、限制装置和防护件等，用以阻止和限制封隔器坐封时胶筒向油套环形空间 “突出”或“流动”，从而提高和保持接触应力，以获得良好的密封性［12］。目前使用的主要有铜碗固化型和钢网或钢带固化型两种。……