随着全球经济进入温和增长的新阶段,市场对石油的需求不足使石油价格至今已下跌了 60%,整个石油产业链都在瑟瑟发抖。各石油公司都在寻求度过严冬的出路,如何降低油气开采成本已成为石油公司关注的重大问题。尾管固井是深井固井中最常用的一种工艺方法,它可减轻下套管时钻机负载以及降低固井后套管头的负荷,降低井下作业难度,改良井下水力条件,最重要的是能够有效降低作业成本,具有较高的经济价值。本文通过对现有尾管悬挂器的研究,将油气开发技术、现代设计理论、力学等理论相结合,利用现代机械设计方法,采用理论、试验、仿真相结合的方式,对新型Y440悬挂封隔器工作行为展开了研究并改进了其结构。Y440型悬挂封隔器作为一种新型的尾管固井工具,采用双向整体式卡瓦设计,在悬挂尾管串的同时可高效密封尾管重叠段环空,阻止油气水运移。本文的研究工作以中原石油勘探局与西南石油大学合作研发项目—“139.7mm井眼完井水平井多级滑套—封隔器压裂工具研究”为支撑而开展。主要进行了以下几方面的研究工作:(1)在收集分析国内外相关研究成果的基础上,对尾管悬挂器存在的主要问题进行了调研和分析,制定了本文的研究内容与研究方法。建立Y440型悬挂封隔器各零部件的三维实体模型,并完成了零部件装配和干涉检验。采用理论计算方法,验证了悬挂封隔器中的主要零部件设计的合理性。(2)开展了与悬挂封隔器坐封系统相关的室内试验研究,并结合有限元仿真及数值计算,优选出了能够提供足够锚定力且对套管损伤最小的相对最优的卡瓦结构;并对比分析了卡瓦硬度、套管钢级与壁厚对卡瓦坐封、验封过程的影响规律。(3)采用有限元仿真方法对悬挂封隔器胶筒结构尺寸进行了改进;完成了不同温度、摩擦系数、载荷与防突结构对胶筒接触压力影响规律研究,分析了胶筒在不同工况下的工作行为变化规律。综上所述,本文的研究工作为Y440型悬挂封隔器结构的进一步改进及新型悬挂封隔器的设计提供了理论依据和研究方法,对进一步提高悬挂封隔器的作业效能与固井成功率发挥了积极的作用。