[實(shí)用新型]層間剪切強(qiáng)度測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320600195.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN203595639U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張同義;段友智;龐偉;趙旭;侯倩;梁濱;陸松;毛軍;杜娟;賀英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院;中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 蔣宏飛;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試裝置，具體涉及一種在油氣開發(fā)中，測(cè)試用于制作非金屬井下工具的復(fù)合材料管材層間抗剪切強(qiáng)度的測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

隨著非常規(guī)油氣藏及高溫高壓油氣藏的大規(guī)模開發(fā)，對(duì)于完井井下工具的性能提出了更高的要求。如強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、易鉆銑、易返排等，國內(nèi)外在進(jìn)行井下工具研制及優(yōu)選復(fù)合材料時(shí)發(fā)現(xiàn)，纏繞型復(fù)合材料管材作為可鉆除或易鉆除的井下工具中心管或丟手接頭時(shí)，具有理想的理化及機(jī)械性能。由于井下工況需要，該管材在井下使用過程中，不僅在徑向要承受井下油氣層流體、施工泵入液體的內(nèi)壓及外壓，在使用中還需嵌入剪釘，使復(fù)合材料制成的井下工具各部件間產(chǎn)生相對(duì)位移動(dòng)作，達(dá)到井下工具坐卡、坐封的目的，與此同時(shí)，復(fù)合材料制成的井下工具還須要具有可快速鉆除的性能，即后面層間剪切力須大于剪釘剪斷力，使工具成功脫手留井，起出送入工具，完成安全施工的目的。換句話說，層間剪切強(qiáng)度在具有一定安全系數(shù)的前提下，亦不能過高。綜上所述，該復(fù)合材料管材須具有一定的層間剪切強(qiáng)度安全系數(shù)，能承受施加于剪釘上的拉力，使井下工具完成井下做功動(dòng)作，避免在做功中產(chǎn)生分層和脫粘；同時(shí)，強(qiáng)度又不能過高，以實(shí)現(xiàn)快速鉆除的目的。復(fù)合材料管材制作成的井下工具為一次性使用產(chǎn)品，不能直接通過井下工具整機(jī)的檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)；因此，必須建立一套專門的實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)通過對(duì)原材料機(jī)械性能的可靠性檢測(cè)來保障井下工具整機(jī)的力學(xué)及機(jī)械性能。

目前尚沒有研發(fā)用于井下作業(yè)的復(fù)合材料管材軸向?qū)娱g剪切強(qiáng)度進(jìn)行專門檢測(cè)的測(cè)試裝置。尤其是管材在制造過程中受到加工工藝參數(shù)變化的影響，如造成層間纖維粘接缺陷過多，造成層間抗剪切強(qiáng)度達(dá)不到要求，但由于肉眼難以分辨，若沒有測(cè)試裝置對(duì)層間剪切強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試導(dǎo)致這樣的管材被誤用，容易造成完井施工失敗。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能用于測(cè)試制作井下工具的復(fù)合材料管材的層間剪切強(qiáng)度從而避免管材被誤用的層間剪切強(qiáng)度測(cè)試裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的層間剪切強(qiáng)度測(cè)試裝置，包括支撐底座和壓力加載塊，所述支撐底座和壓力加載塊相互配合對(duì)試樣進(jìn)行壓力加載，在加載的壓力未破壞試樣的層間結(jié)構(gòu)時(shí)，繼續(xù)增加加載壓力；當(dāng)加載的壓力破壞試樣的層間結(jié)構(gòu)后，壓力加載塊沉入支撐底座，載荷壓力下降。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的層間剪切強(qiáng)度測(cè)試裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：在本實(shí)用新型中通過支撐底座和壓力加載塊相互配合對(duì)試樣進(jìn)行壓力加載，并在加載壓力急劇下降時(shí)判斷出試樣的層間結(jié)構(gòu)被破壞，從而得出加載的最大壓力值與該試樣的層間剪切強(qiáng)度有關(guān)，通過對(duì)多個(gè)試樣的檢測(cè)，得到相關(guān)的系數(shù)，從而得到加載壓力與管材的層間剪切強(qiáng)度之間的關(guān)系，計(jì)算出管材的層間剪切強(qiáng)度。通過計(jì)算出的層間剪切強(qiáng)度可避免有缺陷的或?qū)娱g剪切強(qiáng)度達(dá)不到要求的管材制成的井下工具被誤用。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述支撐底座中部設(shè)有階梯孔，所述壓力加載塊包括形狀與階梯孔相配的T型臺(tái)。方便加載壓力和用于判斷試樣的層間結(jié)構(gòu)的破壞。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述階梯孔由上端的大孔和下端的小孔組成，所述T型臺(tái)由上端的大圓柱和下端的小圓柱組成，所述大孔的直徑比大圓柱的直徑大0.3～1.2mm，所述小孔的直徑比小圓柱的直徑大0.3～1.2mm。方便在試樣層間剪切結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，壓力加載塊能向下沉入支撐底座。

作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述小圓柱的直徑等于試樣中的內(nèi)通孔的直徑。小圓柱與試樣中的內(nèi)通孔配合。

作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述小圓柱的長(zhǎng)度比試樣的長(zhǎng)度長(zhǎng)5～50mm。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述壓力加載塊的高度小于或等于支撐底座的高度。保證試樣被層間破壞時(shí)壓力加載塊能沉入支撐底座。

作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述支撐底座和壓力加載塊均設(shè)在溫度可調(diào)節(jié)的調(diào)溫箱內(nèi)。調(diào)溫箱用于模擬井下的溫度環(huán)境，從而使測(cè)試結(jié)果更接近實(shí)際工況。

作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述調(diào)溫箱還設(shè)有對(duì)壓力加載塊進(jìn)行壓力加載的壓力加載機(jī)。通過壓力加載機(jī)進(jìn)行加壓和壓力調(diào)整。

附圖說明

圖1所示是本實(shí)用新型的層間剪切強(qiáng)度測(cè)試裝置的一種具體實(shí)施例。

圖2所示是圖1中的支撐底座和壓力加載塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示是圖1中的支撐底座的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：1、調(diào)溫箱，2、壓力加載機(jī)，3、壓力加載塊，3.1、大圓柱，3.2、小圓柱，4、試樣，4.1、通孔，5、支撐底座，5.1、大孔，5.2、小孔。

具體實(shí)施方式