ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ СКВАЖИННОГО УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО УПЛОТНИТЕЛЯ НА ПРОЦЕСС УПЛОТНЕНИЯ Асланов Дж.Н.,Гаджиева Л.С.

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности


Номер: 4-3
Год: 2017
Страницы: 26-29
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

пакер, резиновый уплотнительный элемент, темп приложение осевого усилия, относительная деформация, эффективное уплотнение, packer, rubber sealing element, the rate of application of axial force, the relative strain, an effective seal

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассмотрен процесс уплотнения скважинного усовершенствованного уплотнителя при различных режимах нагружения. Получена аналитическая зависимость, позволяющая оценить влияние режима нагружения на процесс уплотнения.

Текст научной статьи

Основную роль в герметизации с усовершенствованными пакерными приспособлениями выполняет резиновый элемент, который принимает на себя избыточное давление, действие среды, и температуры, различных видов нагружения. Наряду с податливостью материал уплотнительного элемента должен обладать высокой прочностью, упругостью, способностью к значительным обратимым деформациям, т.е. высокой эластичностью. На базе существующих резиновых материалов и соответствующим подбором конструкции уплотнителя можно добиться полного перекрытия микрозазоров в любом типе пакеров. Чтобы образовать достаточно развитию контактную поверхность, необходимо приложить значительную нагрузку. Во время уплотнения усовершенствованных пакеров измерение возникающей скорости нагружения остаётся актуальной проблемой. Теоретически оценим влияние скорости приложения нагрузки на процесс уплотнения. Рассмотрим следующие случаи нагружения: сила Q0 - приложена мгновенно; сила Q0 - изменена в течение времени Т0, т.е. скорость приложения нагрузки равна Q0/T0 [4]. С приложением нагрузки в резиновом элементе возникает упругая сила сопротивления[3]. Связь между этими силами и соответствующими деформациями определяется экспериментальным путем. Примем, что резина несжимаемая, деформация имеет сдвиговый характер и внутреннее трение обусловлено сдвиговыми деформациями, которые можно строго учесть введением жесткости, представляющей собой отношение нагрузки к соответствующей деформации (рис. 1). Рис. 1. Схема приложения осевого усилия при различных темпах его приложения. 1 - ствол; 2 - опорная шайба; 3 - резиновый уплотнительный элемент. На рис. 2 представлена зависимость Q=f(Dh), полученная автором в результате экспериментальных исследований резинового уплотнительного элемента, (h=90 мм, твердостью по ТМ-2 Н=70¸80ед.) (1 - участок характеризует случай, когда поверхность упругого элемента достигает стенки; 2 - участок характеризует случай, когда между поверхностью резины и стенки возникает сила трения). Упругая сила сопротивления в упругом элементе будет: - для первого участка , где a1 - жесткость резины a1=60 кг/мм; Dh - текущая деформация резины; Dh0 - конечная осевая деформация резины; h - первоначальная высота резинового уплотнительного элемента Dh £ Dho; a - конусный угол уплотнительного элемента; - для второго участка , Dh³Dho, a2=2500 кг/мм, a3=6000 кг/мм осевое усилие для достижения резины внутренней поверхности колонны. Рис. 2. Зависимость осевого усилия Q от величины деформации Dh 1 - до соприкосновения с эксплуатационной колонной и 2 - после. Пусть в момент времени t=0, к шайбе приложена мгновенная сила Q0 или же сила, приложенная в течение времени Т0. Составим дифференциальное уравнение движения шайбы 1, смещение которого будет соответствовать деформации резины, т.е. х=Dhcosa. Случай а, участок 1. (1) где m - масса шайбы. Введем следующие обозначения: получим: (2) Случай б, участок 1. (3) С учётом выше введенных обозначений, находим: (4) начальными условиями будут: t = 0, e=0, (5) Случай а, участок 2. x = Dh - Dh0 cosa Введем следующие обозначения: Получим (6) Случай б, участок 2. С учетом принятых обозначений находим: (7) Начальными условиями будут: при t = t0 e = e0 (8) здесь t0 - время, в течение которого резина достигает стенки; - деформация и скорость деформации в момент времени С учётом начальных условий (5) имеем: (9) Скорость деформации будет: (10) Определим время остановки шайбы с учетом условий e =0; Из условий (11) , отсюда и . Следовательно, деформация в момент времени будет: (11) Как видно, при эти деформации равны, следовательно, для получения эффективного уплотнения должно иметь место: . (12) ВЫВОДЫ 1. Получено, что при мгновенном нагружении уплотнителя значение динамической деформации в 1,7 раза больше, чем статическая (12). 2. Для получения эффективного уплотнения темп скорости приложения нагрузки Т0 должно иметь место (где - характерное время при контакте уплотнителя с эксплуатационной колонной).

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.