可溶球座密封环密封性能分析与结构优化

摘要

可溶球座压裂后无需钻除作业,可自行溶解而实现井眼全通径,已成为致密油气水平井分段体积压裂的关键工具.可溶球座密封环的密封性能决定着水平井压裂作业的成败,因此开展了密封环密封性能的仿真分析及其结构优化研究.分析了可溶球座密封环的工作原理,运用有限元仿真方法分析了其密封性能.结果表明,坐封完成后密封环所受最大应力达到182.26 MPa,存在局部破坏的风险.进行了密封环材料和结构的优化设计,分析了各结构参数对密封性能的影响.优化后可溶球座能在50 kN坐封力的作用下安全坐封,密封环与套管内壁和滑动体的最大接触应力均大于压裂液压力,且接触应力分布较为均匀,满足密封要求.密封环结构优化后,可溶球座的密封和安全性能得到了提高.研究结果可为可溶球座密封环结构的改进提供参考.