一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用技术

本发明专利技术属于石油完井的地面试验技术领域，公开了一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用，包括端帽、把手、轴向密封圈、高压釜体、气囊锁圈、试验内衬、端面密封圈、压紧螺环、破碎试验盲板、底部密封圈、压力气囊。本发明专利技术计算出不同压力体系下套管的内能储备，在高压实验釜体中储备等量级别的压缩能，在破碎试验盲板破碎后，达到等量级别的破碎冲击效果。本发明专利技术实现了地面模拟井下套管中的暂堵结构高压破碎过程，确保了破碎过程接近真实效果，且釜体设备适用于多种套管规格，也适用于不同的压力体系，达到了地面模拟井下套管中暂堵结构高压破碎过程的目的，为石油完井工作提供了可靠的参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用
本专利技术属于石油完井的地面试验
，尤其涉及一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用。
技术介绍
目前：随着长段水平井的开发和发展，水平段套管下入摩擦阻力增加的问题也增大，暂堵技术是主要的解决手段。暂堵结构以上的套管灌满泥浆，暂堵结构的以下的套管不灌泥浆，这样，下部套管在井眼中保持漂浮状态，从而减小摩擦阻力，套管下入到目标位置后需要破碎暂堵结构。因此，需要建立地面模拟试验平台，对暂堵结构的破碎进行试验分析。为了地面压力安全，现在地面常用的压力釜体装置壁厚较大，相对于固井套管尺寸，同等级的压力下应力水平和位移形变上就会小一个数量级。因此地面压力釜体装置的压力能量就会比套管内的能量小一个数量级，地面压力釜体装置就不能有效模拟出井下暂堵结构的破碎效果。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的地面试验设备在同等级的压力下，釜体装置的压力能量比井下套管中的能量小一个数量级。解决以上问题及缺陷的难度为：地面设备尺寸规格较小，且为了地面压力安全，釜体装置壁厚较大。在同等级的压力下，釜体装置存储的压力能量小。解决以上问题及缺陷的意义为：本专利技术可以在地面上实现井下暂堵结构的破碎冲击效果，在高压实验釜体中储备等量级别的压缩能，在破碎试验盲板破碎后，达到等量级别的破碎冲击效果。为石油完井的地面试验提供可靠的试验装置和方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用。本专利技术是这样实现的，一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体设置有：端帽；压力气囊内嵌在端帽中，下部通过螺纹连接高压釜体，并压力密封。进一步，所述端帽内嵌压力气囊，并通过气囊锁圈固定压力气囊，下部通过螺纹连接高压釜体，并用轴向密封圈实现压力密封。进一步，把手通过螺纹连接端帽，用于螺纹对接高压釜体。进一步，高压釜体上部螺纹密封连接端帽，内嵌试验内衬，旁通高压管孔。进一步，气囊锁圈通过外螺纹内嵌在端帽下部，通过内螺纹固定压力气囊。进一步，试验内衬上部座封在高压釜体内的台阶上，底部用底部密封圈封装破碎试验盲板，并通过内螺纹用压紧螺环固定预紧破碎试验盲板。本专利技术的另一目的在于提供一种使用所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试方法，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试方法在地面模拟实现破碎试验盲板的破碎冲击过程，计算出不同压力体系下套管的内能储备，在高压实验釜体中储备等量级别的压缩能，在破碎试验盲板破碎后，达到等量级别的破碎冲击。进一步，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试方法具体包括：1)根据井下暂堵结构破碎的井口憋压压力P0和固井套管尺寸规格，以及暂堵结构所在深度L，在弹性范围内，计算套管憋压的内能储备E0；2)根据套管憋压的内能储备E0和地面模拟试验釜体气囊空间的体积Vf，应用等量级的能量换算和伯努利方程，计算等温条件下的气囊初始压力q0；3)向封装在压帽中的压力气囊内充气，保证充气压力达到q0；4)在试验内衬中安装破碎试验盲板，用压紧螺环预紧密封破碎试验盲板；5)将装配好的试验内衬嵌入高压釜体内，通过台阶端面密封；再旋进盖上端帽；6)通过高压釜体旁通孔的高压管，提供水压到高压釜体内腔；同时自动化记录高压釜体内腔的压力与时间曲线；7)持续加压，直到破碎试验盲板破坏，内腔压力释放到零，再旋开端帽；8)查验试样的破碎状况和密封状态，保存高压釜体内腔压力与时间曲线；9)清理试验试样碎片，结束试验。本专利技术的另一目的在于提供一种长段水平井地面模拟试验平台，所述长段水平井地面模拟试验平台使用所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体。本专利技术的另一目的在于提供一种长段水平井对暂堵结构的破碎试验分析方法，所述长段水平井对暂堵结构的破碎试验分析方法使用所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体的结构示意图；图1中：1、端帽；2、把手；3、轴向密封圈；4、高压釜体；5、气囊锁圈；6、试验内衬；7、端面密封圈；8、压紧螺环；9、破碎试验盲板；10、底部密封圈；11、压力气囊。图2是本专利技术实施例提供的端帽的结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的把手的结构示意图。图4是本专利技术实施例提供的高压釜体的结构示意图。图5是本专利技术实施例提供的气囊锁圈的结构示意图。图6是本专利技术实施例提供的试验内衬的结构示意图。图7是本专利技术实施例提供的压紧螺环的结构示意图。图8是本专利技术实施例提供的地面模拟暂堵结构破碎的测试方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体、方法及应用，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。如图1-图7所示，本专利技术提供的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体包括：端帽1、把手2、轴向密封圈3、高压釜体4、气囊锁圈5、试验内衬6、端面密封圈7、压紧螺环8、破碎试验盲板9、底部密封圈10、压力气囊11。端帽1内嵌压力气囊11，并通过气囊锁圈5固定压力气囊11，下部通过螺纹连接高压釜体4，并用轴向密封圈3实现压力密封；把手2通过螺纹连接端帽1，用于螺纹对接高压釜体4；高压釜体4上部螺纹密封连接端帽1，内嵌试验内衬，旁通高压管孔；气囊锁圈5通过外螺纹内嵌在端帽1下部，通过内螺纹固定压力气囊11；试验内衬6上部座封在高压釜体4内的台阶上，底部用底部密封圈10封装破碎试验盲板9，并通过内螺纹用压紧螺环8固定预紧破碎试验盲板9。压紧螺环8用于预紧破碎试验盲板；压力气囊11是标准件，封装在端帽1中，是井下暂堵结构破碎的地面模拟试验方法的关键点。下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的描述。针对API标准的5-1/2吋套管，套管外径Φ139.7mm，内直径124.3mm，钢套管弹性模量E＝210GPa，暂堵结构所在深度L＝2000m，井口憋压破碎压力P0＝12MPa，釜体内压力气囊11的体积Vf＝200mm3，估算地面高压釜体4打压破碎压力P1＝35MPa。1)根据井下暂堵结构破碎的井口憋压压力P0和固井套管尺寸规格，以及暂堵结构所在深度L，在弹性范围内计算套管憋压的内能储备E0为：E0＝P0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体设置有：端帽；/n压力气囊内嵌在端帽中，下部通过螺纹连接高压釜体，并压力密封。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体设置有：端帽；
压力气囊内嵌在端帽中，下部通过螺纹连接高压釜体，并压力密封。


2.如权利要求1所述的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，所述端帽内嵌压力气囊，并通过气囊锁圈固定压力气囊，下部通过螺纹连接高压釜体，并用轴向密封圈实现压力密封。


3.如权利要求1所述的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，把手通过螺纹连接端帽，用于螺纹对接高压釜体。


4.如权利要求3所述的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，高压釜体上部螺纹密封连接端帽，内嵌试验内衬，旁通高压管孔。


5.如权利要求1所述的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，气囊锁圈通过外螺纹内嵌在端帽下部，通过内螺纹固定压力气囊。


6.如权利要求1所述的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体，其特征在于，试验内衬上部座封在高压釜体内的台阶上，底部用底部密封圈封装破碎试验盲板，并通过内螺纹用压紧螺环固定预紧破碎试验盲板。


7.一种使用权利要求1～6任意一项所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试釜体的井下暂堵结构的地面破碎模拟测试方法，其特征在于，所述井下暂堵结构的地面破碎模拟测试方法在地面模拟实现破碎试验盲板的破碎冲击过程，计算出不同压力体系下套管的内能储备，在高压实验釜体中储备等量级别的压缩能，在破碎试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，余松，陶亮，任思敏，李杰，魏梦迪，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61