針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)需求開(kāi)展了大擴(kuò)張比封隔器研究,由于封隔器擴(kuò)張比達(dá)到50%,常規(guī)結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。鑒于此,優(yōu)化設(shè)計(jì)了能夠支撐大擴(kuò)張比封隔器膠筒大變形的金屬骨架,并分別研制了直線割縫、螺旋割縫和疊片鋼帶等多種金屬骨架結(jié)構(gòu),通過(guò)有限元計(jì)算、變形測(cè)試和支撐膠筒脹封試驗(yàn)的方法,對(duì)金屬骨架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明疊片鋼帶骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變形后不產(chǎn)生縫隙,對(duì)膠筒大變形能夠提供有效支撐和保護(hù),同時(shí)具有很好的回復(fù)性能,因此采用疊片鋼帶骨架結(jié)構(gòu)支撐封隔器膠筒。試驗(yàn)中,該封隔器（外徑120 mm）在內(nèi)徑165¹82 mm的井筒內(nèi)能夠坐封并且封隔壓力達(dá)到20 MPa,最大擴(kuò)張比達(dá)到50%,各項(xiàng)指標(biāo)滿足現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)要求。研究結(jié)果和研究方法可為大擴(kuò)張比封隔器的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來(lái)源】：石油機(jī)械. 2020,48(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

大擴(kuò)張比封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

封隔器坐封狀態(tài)

首先建立骨架和井筒模型，直線割縫骨架模型繞中心軸均布，如圖3所示。骨架模型先進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，去除倒角特征，然后定義材料屬性。骨架采用延展性較好的不銹鋼材料，設(shè)定為彈塑性，材料類型為各項(xiàng)均質(zhì)固體單元，彈性模量210 GPa，泊松比0.3，屈服強(qiáng)度294MPa，抗拉強(qiáng)度678 MPa，伸長(zhǎng)率15%;井筒模型設(shè)定為剛體材料，不發(fā)生彈性變形，井筒模型其他屬性不需要設(shè)置[7-8]。再對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格控制選用Hex(六面體)，劃分方法選擇Sweep(掃略)，Algorithm選擇medial axis方法，單元選擇C3D8R，即三維線性縮減積分單元;最后設(shè)定邊界條件并施加載荷計(jì)算。金屬骨架一端施加固定約束，軸對(duì)稱面上施加軸對(duì)稱約束，內(nèi)部施加20MPa的坐封壓力，進(jìn)行計(jì)算和后處理得到應(yīng)力及變形數(shù)據(jù)，其中應(yīng)力云圖如圖4所示。


本文編號(hào)：3363077