封隔器是具有彈性密封元件用以封隔套管和油管之間的環(huán)形空間的井下工具,是油田分層采油和注水不可缺少的工具之一,位于油管和套管之間。封隔器的作用是封隔不同的油層,而在封隔器中起封隔、密封作用的是密封氯丁密封膠筒,其材料為橡氯丁密封膠,氯丁密封膠筒失效主要是由于井下溫度高、壓力大,導(dǎo)致橡氯丁密封膠老化、撕裂,因此密封氯丁密封膠筒是封隔器的核心,其質(zhì)量和結(jié)構(gòu)直接決定了封隔器的密封效果。為了提高封隔器的封隔效果,進(jìn)行了新型封隔器氯丁密封膠筒的研究。傳統(tǒng)封隔器氯丁密封膠筒分析傳統(tǒng)的封隔器氯丁密封膠筒結(jié)構(gòu)如圖,一般由3個(gè)相同的氯丁密封膠筒組成一個(gè)封隔、密封單元。對(duì)傳統(tǒng)封隔器氯丁密封膠筒進(jìn)行有限元分析,有限元模型如圖2,3個(gè)氯丁密封膠筒接觸應(yīng)力分布如圖3~5?？梢钥闯?3個(gè)氯丁密封膠筒的受力很不均勻,上氯丁密封膠筒承受的接觸應(yīng)力最大;中氯丁密封膠筒和下氯丁密封膠筒的接觸應(yīng)力要小得多,不到上氯丁密封膠筒的1/2。氯丁密封膠筒的失效主要表現(xiàn)為表層撕裂。表明傳統(tǒng)的封隔器氯丁密封膠筒結(jié)構(gòu)和數(shù)量都不合理。圖封隔器3氯丁密封膠筒結(jié)構(gòu)圖氯丁密封膠筒有限元模型圖上氯丁密封膠筒接觸應(yīng)力分布圖4中氯丁密封膠筒接觸應(yīng)力分布圖5下氯丁密封膠筒接觸應(yīng)力分布2新型封隔器氯丁密封膠筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的封隔器氯丁密封膠筒中,中氯丁密封膠筒和下氯丁密封膠筒承受的接觸應(yīng)力很小,因此,沒介紹封隔器的作用;從力學(xué)分析角度分析了常規(guī)封隔器氯丁密封膠筒的缺點(diǎn),并設(shè)計(jì)了由2個(gè)氯丁密封膠筒組成的封隔器密封封隔單元;建立了常規(guī)和新型高壓封隔器密封氯丁密封膠筒有限元分析模型,分析計(jì)算了不同軸向壓力(50~100 kN)下氯丁密封膠筒的變形和應(yīng)力變化。從計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)使用可以看出,最上邊的氯丁密封膠筒承受的力最大;新型氯丁密封膠筒的承載能力。