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,其質量和結構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構如圖,一般由3個相同的氯丁密封膠筒組成一個封隔、密封單元。對傳統(tǒng)封隔器氯丁密封膠筒進行有限元分析,有限元模型如圖2,3個氯丁密封膠筒接觸應力分布如圖3~5。可以看出,3個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力最大;中氯丁密封膠筒和下氯丁密封膠筒的接觸應力要小得多,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為表層撕裂。表明傳統(tǒng)的封隔器氯丁密封膠筒結構和數量都不合理。圖封隔器3氯丁密封膠筒結構圖氯丁密封膠筒有限元模型圖上氯丁密封膠筒接觸應力分布圖4中氯丁密封膠筒接觸應力分布圖5下氯丁密封膠筒接觸應力分布2新型封隔器氯丁密封膠筒結構設計在傳統(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力很小,因此,沒介紹封隔器的作用;從力學分析角度分析了常規(guī)封隔器氯丁密封膠筒的缺點,并設計了由2個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,分析計算了不同軸向壓力(50~100 kN)下氯丁密封膠筒的變形和應力變化。從計算結果和現場使用可以看出,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。