【摘要】本文以Y341防突封隔器为研究对象，建立封隔器有限元模型，并简单介绍了分析该胶筒所采用的Mooney-Rivlin模型，分析了不同载荷对胶筒接触应力的影响，得出了胶筒接触应力沿轴向的分布规律，并从中可以看出封隔器的密封性能主要取决于中胶筒，其结果可为优化封隔器胶筒的结构起指导作用。

【关键词】防突封隔器；胶筒；有限元；接触应力

引言

封隔器在现场作业中，常常由于胶筒与套管接触应力的下降而导致坐封失效。为了防止这种现象的产生，人们研究了一种胶筒端部结构——防突环，称这种封隔器为防突封隔[1]。

随着钻采、完井工艺的不断发展以及井下工况的日趋复杂，对封隔器的性能提出了更高的要求。胶筒作为封隔器性能的关键，其结构的改进对封隔器密封性能的影响越来越备受关注。本文基于这种趋势针对改进后的Y341防突封隔器进行了有限元分析，得出了胶筒与套管的接触应力规律，其分析结果对改进胶筒结构具有指导意义。

1、计算模型的建立

Y341防突封隔器计算模型由中心管、胶筒、套管、隔环以及防突环组成，如图1所示。网格尺寸划分原则是：胶筒使用边长为4的四边形四节点二维实体单元，单元类型为PLANE42，中心管、隔环、防突环与套管均为42CrMn材料，选用边长为5的四边形四节点二维实体单元，单元类型为PLANE182。用面面接触单元CONTA172和TARGE169模拟胶筒与套管、胶筒与中心管、胶筒与防突环以及隔环和防突环间的接触。

通过试验测得上下胶筒和中胶筒的材料常数值，并采用Mooney-Rivlin的橡胶本构模型进行坐封仿真，其有限元计算模型的几何和力学参数如表1所示。……