Дослідження механічних властивостей гумових ущільнень свердловинних пакерів

Abstract

Проаналізовано сучасний стан проблеми розрахунку та конструювання гумових ущільнень свердловинних пакерів. Представлено типові конструкції свердловинних пакерів. Позначені основні напрямки дослідження ущільнень свердловинних пакерів. Описана можливість розрахунку і конструювання ущільнень шляхом використання ряду сучасних програмних продуктів. Відображено особливості механічних властивостей гум. Проаналізовано необхідність знання низки значень і залежностей механічних властивостей гуми. Описано типову конструкцію устьового пакера для випробування устьового і противикидного обладнання. Описано конструктивні та експлуатаційні особливості гумового ущільнення устьового пакера для опресування устьового і противикидного обладнання; актуальні напрями дослідження самоущільнювальних манжет устьових пакерів. Для визначення пружньо-міцнісних властивостей гуми при розтягуванні проведено експериментальні дослідження за стандартними методиками. Представлено результати експериментальних досліджень гуми, з якої виготовлена манжета устьового пакера при стисканні. Описано результати статичних випробувань зразків стосовно визначення параметрів жорсткості та умовно-зрівноваженого модуля зсуву. Представлена крива релаксації напруження зсуву при постійній деформації. У висновках дається настанова і рекомендації з розрахунку і конструюванню гумових ущільнень свердловинних пакерів з використанням програмних продуктів комп'ютерного моделювання.

The article analyzes the current state of calculation and design of downhole packer rubber seals. The following are typical designs of downhole packers. The basic directions of downhole packer rubber seals are investigated. The possibility for analysis and design of seals by using a number of modern software products is described. The features of the mechanical properties of rubber are described. The reasons for necessity to know the number of values and dependencies of the mechanical properties of rubber are defined. The design of wellhead packer based on self-sealing ring for pressuring the wellhead and blowout prevention equipment is described. The design and operational features of the rubber seal wellhead packer for pressuring the wellhead and blowout preventing equipment; current trends in the study of the seal itself wellhead packer. To determine the elastic and strength properties of the rubber under tension were performed experimental investigations by standard procedures. The results of experimental studies of rubber, which is made from the cuff wellhead packer in compression are analyzed. The results of static tests of samples to determine the stiffness and conditional equilibrium shear modulus are described. The plot of shear stress relaxation at constant strain is presented. The conclusions and recommendations for the calculation and design of the downhole packer rubber seals by using software products computer simulation are developed.