段风海， 姚辉前， 白园园， 张怀杰， 邹 强， 郑杜建， 张培钢

(1中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司 2页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室 3中石油长庆油田分公司第五采油厂 4中国石油集团渤海钻探工程有限公司第二固井分公司)

0 引言

固井胶塞起到隔离钻井液、刮拭套管壁的作用，胶塞在套管中的状态直接决定了水泥浆顶替效果与固井质量的好坏[1- 4]。对胶塞在固井技术中的使用前人已经做了很多研究分析，但并未提出一套完整的适用于评价胶塞在固井作业过程中的变形规律的理论，孙泽秋等人对尾管固井中胶塞复合压力的计算与检测做了研究，研发了一套高灵敏度的井口压力检测系统[5- 7]，陆瑶等人对胶塞在施工过程中的失效问题做了总结分析，提出了优化胶塞的措施[8- 10]，马德成等利用有限元手段对固井胶塞的隔离和刮拭能力做了分析[11- 12]。

在固井施工过程中，影响胶塞变形规律的因素有许多，结合设计与现场应用经验综合评价各因素，认为在胶塞橡胶碗设计过程中，径差和橡胶碗角度是影响胶塞变形的最主要的因素，本文在研究分析过程中假定橡胶材料硬度为70°，胶碗厚度为6 mm，环境温度为室温，最终得出了一套不同径差和角度的橡胶腕与套管适应性的理论。

1 有限元分析

为了探究胶塞橡胶碗在套管中的变形规律，本文通过建立有限元模型分别模拟了胶塞在通过套管时，径差与角度对橡胶碗变形规律的影响。……