翻新时间：2022-08-17
封隔器力学分析
摘 要 封隔器是油田开发中实施机械采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械卡堵水等注采工艺作业的主要井下重要工具。封隔器胶筒是封隔器结构组成和功能的关键性部件。本文主要对封隔器座封过程进行数值模拟计算，对胶筒与套管接触进行有限元分析计算，得出套管外部环向应力应变分布规律。为封隔器设计和应用提供现理论和实际参考意义。
关键词 封隔器 封隔器胶筒 有限元分析 接触应力分布
0引言
封隔器的工作原理是通过水力或机械作用，使胶皮筒在套管内环形空间鼓胀，把上下油层分开，达到分采分注的目的。由于密封元件胶筒属非线性材料，其理论研究较难，胶筒初封应力的理论公式主要用于定性分析，不能描述橡胶工作中的复杂力学行为。
本文应用ANSYS 等计算分析软件，根据套管尺寸，建立了相应的有限元计算模型，通过有限元分析得到了封隔器胶筒载荷与接触应力的关系、套管内外应力分布规律。
1封隔器有限元模型
在 ANSYS中建立了有限元计算模型。因为接触问题的计算过于复杂，为便于计算分析的顺利进行，在计算模型的建立过程中采取了如下几项措施：
（1）考虑到套管装置的对称性，计算模型只取轴向的一个平面进行处理。
（2）忽略整个过程中的摩擦力影响，只考虑径向内压。
（4）上下两端受到轴向方向的约束。
2有限元结果分析
图1显示，当三个胶筒对套管接触应力为11MPa时，套管的内壁环向应变最大为95.4MPa，外壁环向应力最大为83.6MPa。分别分布在三个胶筒对应的位置。隔环位置内壁为66.7MPa，内壁为43MPa。
3结论
（1）根据实际尺寸以及套筒的参数，利用ansys有限元分析软件建立了有限元模型。
（2）通对有限元模型加载分析得到了封隔器胶筒载荷与接触应力的关系、套管内外应力分布规律。
参考文献
[2] 王慧莉.水平井分段开采用管柱及封隔器力学分析[D].中国石油大学（华东），2010.
[3] 牛江龙.长航程潜水器艇型设计及结构分析[D].哈尔滨工程大学，2008.
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