新型防突机构对封隔器胶筒密封性能影响研究

潘 波，伍 伟，黎德才，罗 豪

（1.西南石油大学南充校区工程训练中心，四川 南充 637001；2.西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500；3.西南石油大学工程学院，四川 南充 637001）

1 引言

封隔器是油气井下开采的重要分层封隔工具[1]。以压缩式为主的封隔器主要依靠密封元件胶筒在轴向载荷下，发生径向膨胀，使胶筒与套管相互作用产生足够大的接触应力，密封油套环空，从而达到封隔产层以及防止层间流体和压力相互扰动等作用[2]。轴向载荷足够大时，胶筒端部会从封隔器和套管间隙中挤出产生“肩突”现象，胶筒易被撕裂损坏，降低封隔器的密封性能。为此，合理的防突机构有助于保证封隔器胶筒的密封性和完整性。

目前，国内外学者针对封隔器胶筒防突问题提出了多种防突机构，文献[3]提出整体伞形保护环防突机构，分析了伞形保护环对胶筒突出变形的影响；文献[4]将金属圆环安装在封隔器的锥形底座上，起到防突的效果；文献[5]设计了可分离防突环结构的防突机构，有效提高了胶筒的接触应力。文献[6]设计了一种蜗形状防突装置和伞式防突装置，分析了对胶筒封隔性能的影响；由于这些防突机构均置于胶筒外部，受环空砂砾等杂质影响易失效[7]，并且胶筒与防突机构末端接触位置容易应力集中，防突机构没有起到最佳效果。

为了进一步提高防突机构可靠性，在胶筒两端内部采用冷硫化胶粘剂硫化“O”形圆环截面的金属骨架作为胶筒的防突机构，在进行胶筒橡胶材料本构实验的基础上，建立了封隔器密封机构的仿真模型，开展防突机构安装位置和形状大小对封隔器胶筒密封性能的影响规律研究，防突机构的优化设计对改善封隔器的密封性能具有重要意义。……