楔形封隔器结构性能分析与优化

发布时间：2020-05-27 20:57

【摘要】：在低渗透油田开发过程中,精细分层注水工艺能使各油层能够合理安排配注量,从而提高各油层的水驱油效率,增加采收率。但在分层注水过程中由于各油层间的吸水能力差异,导致层间压差较大、管柱上下蠕动变形严重从而造成封隔器密封性能较差甚至导致封隔器密封失效,影响精细分层注水的质量。在分层注水过程中使用的楔形封隔器因为受到楔入椎体结构尺寸和封隔器胶筒材料性能的限制,导致楔形封隔器封性能不能进一步提高,影响精细分层注水的质量。本文以楔形封隔器为研究对象,通过对楔形封隔器的工作原理和失效原因的分析,针对楔形封隔器与套管间的接触应力较低,对楔形封隔器结构进行改进,设计了一种新型的楔形封隔器,并建立了楔形封隔器的三维模型来验证楔形封隔器的机构合理性。同时利用有限元分析软件建立了楔形封隔器密封结构模型,对比分析了有无保护胶筒的楔形封隔器密封性能,结果表明:改进后的楔形封隔器密封胶筒与套管壁间的最大接触应力、平均接触应力、接触长度等力学参数均比改进前有所提高。通过建立的密封结构有限元模型,分析了椎体厚度和活塞套端面结构对楔形封隔器密封性能的影响,并研究了密封胶筒和保护胶筒结构在不同的参数下对楔形封隔器密封性能的影响规律,获得了不同结构参数下楔形封隔器接触应力的分布规律和接触长度的变化情况。同时研究了压缩距离对楔形封隔器密封性能的影响。基于响应曲面法对密封胶筒与保护胶筒结构参数进行参数优化,首先以密封胶筒与套管壁间的最大接触应力为实验结果,对密封胶筒和保护胶筒结构参数进行正交分析,通过对实验结果进行极差分析,获得对实验结果影响显著的结构参数。然后以最大接触应力作为优化目标,将选取的密封胶筒和保护胶筒结构参数作为设计变量,以密封胶筒和保护胶筒结构参数范围作为约束条件,通过Box-Behnken的响应设计方法建立优化目标与设计变量的响应面模型,并通过F检验、变异系数、复相关系数,残差正态概率分布等评价指标对响应面模型进行验证,评估了该模型的可行性。根据得到的回归模型方程使用Design-Expert 8.0对在设定范围内的密封胶筒与保护胶筒结构参数进行优化分析,通过计算获得的优化后的密封胶筒和保护胶筒的结构参数,并建立优化后参数的密封结构模型,将优化前后密封胶筒与套管壁间力学参数进行对比分析。本文通过对楔形封隔器密封结构进行改进,并研究了不同密封结构参数对楔形封隔器密封性能的影响,同时对密封胶筒与保护胶筒结构参数进行优化,为完善楔形封隔器结构设计,提高楔形封隔器的密封性能具有借鉴意义。
【图文】：

图I-1楔入式封隔器结

图１－３楔入式封隔器结构示意图逡逑２００８年华油井下作业二大队周全喜，杨长虎等［８］针对井口试压使用的压缩胶筒式封逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE93

【参考文献】

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本文编号：2684129