压缩式封隔器通过液压油驱动洗井活塞运动从而完成油层或水层间的隔离,活塞的有效密封是保证封隔器正常工作的前提。通过建立O形密封圈的非线性有限元分析模型,对配合外径为115.7 mm,厚度分别为5.3 mm和3.55 mm的两种O形圈进行了分析,通过密封圈接触面最大接触压力判据,得到两种结构密封圈的临界工作压力为8.4 MPa和7.6 MPa。依据Von Mises应力对密封圈进行仿真校核的结果表明所分析结果是正确的。所得研究成果可对O形密封圈的设计与使用提供理论依据,为提高封隔器的可靠性从而确保油气勘探开发的安全进行提供指导。

基于理论分析及数值模拟方法,对大庆油田采油四厂常用压缩式封隔器的密封性能及锚定性能开展研究。首先,通过室内试验获得胶筒精准的超弹性系数,然后,基于数值模拟方法获得了封隔器坐封后的使用性能。针对细分层注采需求及现有结构不足对其结构提出优化设计,制定了胶筒材质及尺寸优化的方案,基于数值模拟方法确定了最优方案参数。选取试验井,对封隔器优化效果进行测试,结果表明所选方案封隔器优化方案可行,优化后封隔器密封能力提升约33.3%,锚定性能提升约122.8%。