摘要：主要用于封隔油管与套管环形空间的封隔器胶筒在现场使用中常常出现密封失效和撕裂失效等问题。为了解决上述突出问题,基于虚功原理、Von Mises 屈服原则及接触非线性理论,建立了压缩式封隔器胶筒工作中的三维有限元计算模型,采用正交优化方法,对胶筒的关键结构参数长度、厚度和倒角尺寸进行了优化,获得了胶筒关键结构参数的最优组合方案,并对优化前后封隔器胶筒的力学性能进行了对比分析。研究结果表明:①对胶筒密封性能影响由大到小的因素排序为:厚度、倒角尺寸、长度;②胶筒关键结构参数的最优组合应为长度 80 mm、厚度 20 mm、倒角尺寸 10 mm;③较之于优化前,优化后的胶筒与套管间的最大接触应力平均提高 70.44%、胶筒最大 Mises 应力平均降低 15.72%、胶筒的压缩距平均降低 37.82%;④在相同坐封载荷作用下,优化后的胶筒增大了胶筒与套管间的接触应力、降低了胶筒自身的 Mises 应力。结论认为,经过参数优化后的封隔器胶筒能够更好地满足现场使用中的密封性能和寿命要求。

关键词：封隔器胶筒 正交优化 接触应力 应力 压缩距 

单位：成都中腾石油工程技术有限公司; 610500; 西南石油大学机电工程学院; 610500; 中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司