王捷力 高宝奎 马超 陈兴旺

(中国石油大学(北京)石油工程学院)

0 引 言

在中国西部油气井钻井过程中，多口超深井出现了严重的套管磨损，在某些特殊情况下，封隔器不得不在套管磨损段进行坐封。良好的密封效果可以保证油气井的安全生产以及作业效率[1-3]。封隔器作为重要的密封工具，其核心部件为胶筒，胶筒与套管之间的接触压力是评价封隔器密封效果的主要参数[4]。目前，针对封隔器胶筒的研究主要包括数值模拟及室内试验。刘旭辉等[5]对压缩式封隔器正常套管段与射孔段套管坐封进行了有限元分析。付道明[6]利用数值模拟方法分析了封隔器的坐封过程，得到了胶筒压缩距与接触应力变化的规律。HU G.等[7]对橡胶材料的本构模型进行了优选，分析了不同橡胶材料、厚度和坐封力对压缩式封隔器密封性能的影响。HUANG Y.等[8]研究了温度对橡胶本构模型的影响，结果表明胶筒与套管之间的接触应力会随温度升高而增大。MA W.G.等[9]研究了摩擦因数对封隔器密封性能的影响，发现减小摩擦因数能够增大胶筒最大接触压力。LIU Z.Y.等[10]分析了胶筒腐蚀前、后的力学特性以及封隔器在套管膨胀或收缩后的密封性能，套管膨胀会导致封隔器坐封滞后或松弛，套管收缩会导致封隔器提前坐封甚至应力破坏。E.C.PRADIE等[11]通过室内试验在腐蚀套管中坐封了膨胀式封隔器，发现套管内壁的凹槽和点状腐蚀均被胶筒填充。R.INNES等[12]通过室内试验，模拟高温高压环境，成功在月牙磨损套管中坐封了永久式封隔器，并对坐封后的密封性能进行了测试，结果表明在磨损套管中胶筒能够实现有效密封。……