研究了封隔器聚氨酯密封膠膠筒在自由變形階段受初封載荷作用下內(nèi)、外表面發(fā)生位移變形的特性依據(jù)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，建立自由變形階段的有限變形數(shù)學(xué)模型，給出了聚氨酯密封膠膠筒在初封軸向載荷下內(nèi)、外表面徑向變形的過程，得到聚氨酯密封膠膠筒非線性變形解析解通過數(shù)值計算，在求解出聚氨酯密封膠膠筒外表面自由變形解析式的基礎(chǔ)上，進一步分析了容易被忽略的聚氨酯密封膠膠筒內(nèi)表面非線性變形規(guī)律和相關(guān)參數(shù)變化對其密封性能的影響該變形特性分析可適用于不同型號的封隔器聚氨酯密封膠膠筒，為聚氨酯密封膠膠筒的密封和可靠性設(shè)計提供重要理論依據(jù)聚氨酯密封膠膠筒是封隔器在油氣井下唯一起密封和承載作用的零部件，通過徑向膨脹在聚氨酯密封膠膠筒與套管壁間產(chǎn)生接觸壓力，從而達到密封油井內(nèi)環(huán)空位置和隔離鉆采產(chǎn)層的目的.因此，當(dāng)聚氨酯密封膠膠筒受初封載荷作用時，其有限變形的力學(xué)性能也決定著封隔器的密封能力，聚氨酯密封膠膠筒的密封性和可靠性對提高封隔的工作性能和保證分層開采工藝的有效實施具有重要作用.
    聚氨酯密封膠膠筒一般由復(fù)合材料的橡膠材料制成，復(fù)合材料通常具有不均勻性、不連續(xù)性、各向異性等特點.這些特點使其力學(xué)問題變得十分復(fù)雜.由于橡膠類復(fù)合材料的彈性模量較小，一般認(rèn)為在小變形條件下(應(yīng)變小于IV/O)可把橡膠材料視為均勻連續(xù)的各向同性材料，并得到了氟膠、丁晴橡膠和氫化丁晴橡膠(HNBR)等材料油侵前、后的耐溫、耐壓特性.同時，國內(nèi)外諸多學(xué)者采用理論分析、數(shù)值模擬等方法對橡膠材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及壓裂過程受力變形分析做了廣泛和深入的研究對彈性體壓縮膨脹行為進行試驗數(shù)值研究，確定了彈性體不可壓縮性的假設(shè)是合理的.利用有限元軟件對聚氨酯密封膠膠筒與套管之間的接觸壓力分布進行了模擬分析.為了使研究結(jié)果更加準(zhǔn)確，研究者研制了封隔器聚氨酯密封膠膠筒的試驗裝置，模擬了實驗工況下聚氨酯密封膠膠筒受液壓力作用下的密封性能高溫高壓復(fù)雜工況下，有限元模擬仿真的收斂性較差，推動了封隔器聚氨酯密封膠膠筒密封理論的進一步發(fā)展.理論研究時，按聚氨酯密封膠膠筒變形的先后順序，一般將封隔器聚氨酯密封膠膠筒在坐封過程中的變形分為自由變形、約束變形和穩(wěn)定變形三個階段對聚氨酯密封膠膠筒進行變形力學(xué)分析.方程對封閉的。形密封圈的變形進行邊界限定，研究了彈性體往復(fù)密封的密封性和穩(wěn)定性.在理論基礎(chǔ)上給出了封隔器聚氨酯密封膠膠筒約束階段和穩(wěn)定階段詳細的推導(dǎo)過程.研究了矩形橡膠受軸向載荷作用下外表面位移變形的解析過程，分析了參數(shù)變化對聚氨酯密封膠膠筒在約束變形階段的密封影響.而建立了聚氨酯密封膠膠筒的有元模型，重點研究了約束和穩(wěn)定變形階段不同載荷下膠筒與套管之間的接觸應(yīng)力大小和分布規(guī)律、聚氨酯密封膠膠筒壓縮距的大小對聚氨酯密封膠膠筒密封性能的影響. m.drqxj.com