油管的螺旋屈曲对封隔器有严重的影响，本文将管柱分为在封隔器附近的空间梁柱段和约束管壁连接接触的屈曲构形段，通过，分析求解管柱屈曲后所满足的四阶强非线性 分方程，考虑管柱的固支端部边界条件和连续条件，得到了屈曲管柱变形的解析解。

阐述了一种液压变压器增压装置的节能思想及工作原理,提出了一种采用液压变压器的节能型封隔器高温高压性能试验装置。对封隔器高温高压性能试验装置的工作原理进行了详细论述,并建立了液压变压器增压模块的数学模型。结果表明,采用液压变压器的高温高压试验装置,能够在不产生节流能量损失的情况下正常运行,极大地减少了封隔器试验过程中的能量损耗。

采用NiTi合金材料设计一种用于压缩扩张式的封隔器的新型金属密封元件,建立密封元件及其组件的数值模型;提出采用最大应力、坐封力和接触应力对密封元件密封性能进行评价,并分析结构参数变化对其密封性能的影响规律。结果表明最大应力随膨胀环半径和拱形半径单调增加,随承压环宽度、拱形厚度和卸载槽半径先减小再增大;坐封力随承压环宽度、膨胀环半径、拱形半径和拱形厚度单调增加,随卸载槽半径单调减小;接触应力随承压环宽度、膨胀环半径和拱形厚度非线性增大,随拱形半径和卸载槽半径非线性减小。拱形半径和拱形厚度对密封元件密封性能影响较为显著,且适当减小拱形半径或增大拱形厚度可提高其密封性能。

封隔器密封胶筒在井下实际应用中力学特性复杂,同时需要承受高温高压饱和水蒸汽的强腐蚀作用,故对胶筒材料性能的要求异常苛刻。为改善密封胶筒的结构稳定性及高温高压水耐腐性,以密封胶筒为研究对象开展有限元仿真分析,通过胶筒结构参数、界面摩擦性能和材料特性等因素对其力学特性及密封性能影响规律的比较,提出软硬质材料多层堆叠及环端面金属包覆结构以实现性能优化。仿真结果表明,优化后的结构改善了密封胶筒肩部的挤出现象,增大了接触区域的密封效果,同时阻挡了高温高压水对胶筒的腐蚀。

封隔器是保障塔河油田高压油气井井筒完整性的重要完井工具。但部分井在坐封封隔器后出现验封异常现象。文章对套管液压封隔器坐封的影响因素进行理论研究,坐封期间鼓胀效应和活塞效应起主导作用。研究表明,坐封球座的剪切销钉值设定越高,击落球座瞬间封隔器失封的概率越大;封隔器至坐封球座间的油管长度具有减震作用,适当增加油管长度可以抵消击落球座瞬间回弹力,降低失封风险。

针对常规尾管顶部封隔器在尾管固井作业中所表现出来的环空封隔压力低,安全可靠性较差等问题,研制了带有组合式防退锁紧机构的单胶筒尾管顶部封隔器。封隔器将防退卡瓦与双面卡簧两种防退锁紧机构组合在一起,有效解决了胶筒在坐封后的回缩问题,保证了密封效果。同时封隔器胶筒采用了一体式设计,两侧为组合式防突环,可在封隔器坐封时膨胀,形成密闭空间,防止胶筒在高压作用下发生轴向窜动,进一步提高了封隔器封压能力。该型封隔器在完成样机试制后,进行了一系列地面性能试验,并在现场进行了现场应用,取得了良好的应用效果。

为了解决K344封隔器分层压裂技术需要节流压差坐封、施工后胶筒回收不完全,以及Y241封隔器分层压裂技术上提管柱解封困难的问题,研制了一种无节流自助解封封隔器及工艺管柱。研制的无节流自助解封封隔器采用弹簧自助解封机构、割缝中心管和压缩胶筒的结构形式,提高了下入、坐封和解封的稳定性和可靠性,同时由于该封隔器不需要节流压差坐封,提高了压裂施工的成功率;研制的工艺管柱可以实现不动管柱分6层大规模压裂施工。现场试验结果表明,无节流自助解封分层压裂工艺管柱耐温耐压性能良好,下入、坐封和解封性能稳定可靠,结构简单,操作方便,具有良好的应用推广前景。

采用液压封隔器卡水、分层的工艺管柱由于其先进性必将会越来越广泛地得到应用，但是从现场应用的情况来看，该工艺管柱的施工成功率较之常规工艺管柱要低。针对液压封隔器丢手工艺管柱的中途坐封，或难以丢手等问题进行了分析，提出了改进措施，优化设计了该工艺管柱，对封隔器的坐封机构以及坐封启动压差进行了改进，设计cKF常开阀以及DY可倒扣液压丢手等工具。现场应用改进后的工具和工艺情况表明，作业施工成功率100%，降低了作业成本和难度，提高了作业施工的成功率。目前油田的绝大部分油区都已进入高含水开采阶段，主力油层大多被非主力油层接替，深井、斜井、定向井及水平井等特殊井的数量越来越多，分层也越来越细，井况日趋恶化，使老油区原油稳产难度增大。油井实施机械分层卡堵水采油技术，封掉高含水层以控制...