基于正交试验法的高温封隔器镶齿卡瓦优化

作     者：刘湘华 Liu Xianghua

作者机构：中国石油化工集团公司碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2023年第51卷第7期

页      面：96-103页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：中国石油化工集团有限公司科研项目“顺北一区5号断裂带提质提速钻完井技术研究”(P20002) 

主　　题：封隔器镶齿卡瓦 高温 有限元模型 正交试验 优化方案 

摘      要：高温高压深井、超深井井下工况恶劣,对封隔器等井下工具性能提出了更为严格的要求。为此,以RTTS封隔器卡瓦为研究对象,结合高温井下工况开展卡瓦材料试验,运用有限元法以及正交试验设计,开展卡瓦力学行为分析。优化结果表明:井下高温条件会降低卡瓦材料力学性能,在210℃时屈服强度以及抗拉强度分别下降了9.19%和4.98%,高温下安全系数、安全裕度较常规工况应增加5%~10%;根据正交试验结果,可得卡瓦最优结构参数,即卡瓦安装间距20 mm、合金块安装倾角75°、合金块直径11 mm及卡瓦楔角8°;与原始方案对比,卡瓦最大应力由1446.1 MPa下降为752.1 MPa,卡瓦各齿咬入深度均匀性标准差由0.00305下降为0.000732。所得结论可为镶齿卡瓦结构参数优化提供理论参考。