提出一种无限级键槽式固井滑套和与之配套的梭镖,基于橡胶热疲劳老化力学性能实验,建立梭镖氯丁密封胶胶筒三维数值模型,研究了防突环结构参数和氯丁密封胶胶筒结构参数等敏感性参数对其密封性能的影响规律,得出以下结论:
(1)综合考虑塑性变形和后续溶解对密封性能的影响,防突环的材料选用镁铝合金材料,防突环的开槽数为4、防突环数量为2时密封效果最好。
(2)氯丁密封胶胶筒长度将对密封压力产生显著的影响。随着中间氯丁密封胶胶筒长度的增加,最小密封压力整体呈先增大后减小的趋势,综合考虑固井滑套的实际应用需求,建议中间氯丁密封胶胶筒的长度为125 mm。
(3)氯丁密封胶胶筒的不同开孔形状会对氯丁密封胶胶筒密封性能产生显著的影响。综合考虑密封压力、加工性能以及经济性等,半圆形开孔的密封效果最佳。开孔半径也会对密封压力产生影响,当半圆形开孔半径为3一5 mm时密封压力高,密封效果最好。
针对常规封隔器氯丁密封胶胶筒在高温高压井下作业时无法解封或解封困难的问题,设计一种记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒。该氯丁密封胶胶筒在常规氯丁密封胶胶筒内部增加一个'1'i-'1'a-Y记忆合金(:形环,(:形环内壁贴附一层柔性加热膜;封隔器解封时,通过柔性加热膜加热记忆合金(:形环,(:形环基于自身形状记忆效应恢复到初始状态,从而实现辅助解封。建立记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒及常规氯丁密封胶胶筒有限元分析模型,分析橡胶材料硬度及坐封载荷对氯丁密封胶胶筒密封性能影响规律。研究发现,橡胶材料硬度越大或坐封载荷越小,氯丁密封胶胶筒与套管间接触应力、最大等效应力及轴向压缩距均减小,表明氯丁密封胶胶筒密封性能越低;相较于常规氯丁密封胶胶筒,嵌有记忆合金(:形环的记忆合金自热解封氯丁密封胶胶筒整体硬度提升了1RHD 10,与套管间最大接触应力提高了I5. 930l0、最大等效应力平均降低6. 330l0;记忆合金氯丁密封胶胶筒具有更高的承压能力,更小的轴向压缩距,需要更大的坐封载荷保证密封效果;当记忆合金(:形环匹配橡胶材料制成氯丁密封胶胶筒并施加合适的坐封载荷,可以在保证密封性的同时提升氯丁密封胶胶筒的解封能力。http://www.sdyuantai.net/