彭 冲，欧阳传湘，谭钲扬，陈洲亮

(长江大学 石油工程学院，湖北 武汉 430100)

引 言

封隔器广泛应用于油田现场施工作业，具有操作方便，成本相对低廉，并且能满足多种工艺要求的特点。由于封隔器具有独特的密封功能，为保证油气井正常的生产以及井下工艺措施的顺利进行提供了有效的机械手段[1]。在进行油气田开发时扩张式封隔器主要应用于水力喷射压裂作业。扩张式封隔器一般采用悬挂式固定，并通过液压进行坐封和解封[2]。利用胶筒内外压差使胶筒产生径向膨胀从而完成对地层的封隔。扩张式封隔器的核心部件是胶筒，胶筒性能和密封效果对封隔器在井下工作时的可靠性产生直接影响[3-4]。而胶筒的密封元件一般采用橡胶材料制成，橡胶的几何形状、材料性能以及边界条件均具有典型的非线性特征，这就使得在对胶筒与套管之间接触力学行为进行分析计算时难度较大[5]。目前，国内外学者主要从数值模拟、理论分析以及室内实验等方面对胶筒与套管壁之间的接触行为进行研究[6-10]。因此，研究封隔器胶筒的接触力学行为对封隔器的优化设计以及现场压裂作业和坐封施工都有着重要的意义。

本文主要根据K344-114型扩张式封隔器在使用过程中的实际工况，利用有限元软件并结合Mooney-Rivlin橡胶本构模型模拟了封隔器胶筒的形变和应力集中情况，研究了封隔器胶筒的密封性能并对其坐封效果进行了评价，确定该类型扩张式封隔器符合油田现场实际生产需求，同时为封隔器坐封过程中接触力学行为的模拟分析建立了理论基础。……