El sello combinado es una de las herramientas de fondo de pozo más importantes en la ingeniería petrolera. Para mejorar el rendimiento del embalador, el tipo combinado consta de un tubo de caucho prensado y un tubo de caucho expandido.

Para comprender el rendimiento de sellado del tubo de goma con sello combinado, se compararon y analizaron las tensiones del tubo de goma combinado de doble expansión y del tubo de goma combinado de expansión y contracción, así como la presión de contacto entre el tubo de goma y el propio tubo, utilizando el software de elementos finitos ABAQUS. Los resultados del análisis muestran que, bajo una presión de sellado establecida de 15 MPa, ambas fundas de goma pueden entrar en contacto efectivo con la manguera, y la presión de contacto entre la faja de goma y la pared interna de la manguera es mayor que la de una sola faja de goma, lo que demuestra que la combinación realmente mejora el sellado y su efecto. Entre ellas, la diferencia de presión de sellado del conjunto de expansión y presión es la más alta, siendo un 50% superior a la de la expansión simple. Por tanto, la faja inferior de goma de doble expansión y la faja de goma de expansión con presión deberían fortalecerse y espesarse adecuadamente para mejorar la tensión operativa de la faja de goma.

El sello combinado es una de las herramientas de fondo de pozo más importantes en la ingeniería petrolera, ampliamente utilizada en diversos procesos de exploración y desarrollo de petróleo y gas. Se ubica entre el tubo y la manguera, o entre la manguera y la pared del pozo, y se emplea para sellar el espacio anular que existe entre el tubo y la manguera, o entre la manguera y la pared del pozo. Entre ellos, el elemento de sellado (manga de caucho), fabricado con materiales no metálicos como el caucho, es el dispositivo más importante; existen dos tipos: la manga de caucho prensada, que utiliza presión axial para apretar el sello, y la manga de caucho expansiva, que depende de la presión radial para expandir el sello. Con el desarrollo de la tecnología de ingeniería petrolera y la mejora de la presión operativa, para mejorar el rendimiento de sellado y estanqueidad, se utiliza la combinación de manga de caucho prensada y manga de caucho expansiva, dando lugar al sello combinado. La estructura de la manga de caucho debe diseñarse razonablemente y utilizarse dentro de un rango limitado de presión; de lo contrario, es fácil que se produzcan daños en la manga de caucho y pérdida del sellado. Dado que la manga de caucho es un material no lineal, su investigación teórica resulta compleja, por lo que actualmente se recurre a métodos de análisis numérico como el elemento finito para analizar sus propiedades mecánicas relacionadas. Los datos experimentales se ajustaron utilizando el modelo constitutivo hiperelástico en el software de análisis por elementos finitos ANSYS, determinándose así el modelo constitutivo que puede describir con precisión la relación esfuerzo-deformación de la manga de caucho, y se obtuvo la distribución de presión de contacto axial. A continuación, se desarrolla un modelo computacional mecánico por elementos finitos del problema de contacto entre los componentes prensados y expandidos, analizándose el tamaño de la distribución de presión de contacto. Finalmente, se empleó el software de elementos finitos para analizar la influencia de la longitud de trabajo, el espesor, la forma del reborde y la disposición del cordón de acero sobre la ley de fuerza y deformación de la manga de caucho expansiva. Con la presión de contacto y el volumen de la manga de caucho como objetivos de optimización, se lleva a cabo el diseño estructural óptimo de la manga de caucho mediante el método de elementos finitos.

Ya sea un sello combinado de doble expansión o un sello combinado de compresión por expansión, bajo la presión de expansión y sellado de 15 MPa, los dos cilindros de sellado pueden contactar eficazmente con la manguera, y la presión de contacto entre el cilindro de sellado combinado y la pared interna de la manguera es mayor que la de un solo cilindro de sellado, por lo que la combinación realmente puede mejorar el efecto de sellado y estanqueidad. Entre ellos, la diferencia de presión del sello combinado de presión de expansión es la más alta, siendo un 50% superior a la de la expansión simple.