[發明專利]一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構與設計方法

有效

• 申請號: 202010566139.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111691848B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 陶亮;余松;于洋;劉銘
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安漫垣機電設備有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發明公開了一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構與設計方法，包括：盲板暫堵結構為全壓結構；能夠承受暫堵的流體圍壓壓力；能夠在加大流體圍壓壓力時，達到破碎的全通徑狀態；盲板暫堵結構為半球殼或球殼；通過確定外球半徑，內球半徑，穩定臨界壓力，破碎的流體圍壓壓力范圍，使壓縮破壞在盲板暫堵結構的徑向得到控制，評估盲板暫堵結構的全壓破碎粒度，重新確定盲板暫堵結構的外球半徑和內球半徑。本發明利用材料壓縮強度大，儲存應變能高，結構斷裂能量釋放大的原理，實現了一種穩定暫堵壓力基礎，界定破碎壓力范圍，破碎結構粒度充分，達到全通徑的應用結構和設計方法，為管道中的流體暫堵提供一種新的設計方法和全壓破碎結構。

技術領域

本發明涉及石油、水利技術領域，更具體的涉及一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構與設計方法。

背景技術

現在常用的暫堵結構有機械類的、材料類的和可溶類的盲板暫堵結構。暫堵結構屬于一次性的消耗結構，例如石油水平井套管下入困難是因為摩阻較大，所以常用暫堵技術來減小水平段套管的自重摩擦阻力，套管下入完成后又需要全通徑開啟，碎屑隨流體循環帶走。還有石油完井上應用的暫堵橋塞，以及水利管道中應用的暫堵劑等等。從管道的暫堵到全通徑開啟的一個重要技術指標，就是對盲板結構破碎粒度的控制。工程應用中總是希望暫堵結構具有一定的暫堵壓力，提高壓力后暫堵完全消失，結構破碎粒度越小越好，不要影響后續使用。

申請號為CN201120119090.8的發明創造公開了一種免鉆式漂浮接箍，由接頭本體、環形套和盲板組成，在接頭本體上端中心孔內的環形臺階上放置圓形盲板(采用熟料、玻璃或者合成樹脂)，完成下套后，靠液體壓力打碎盲板，形成套管正常通徑。申請號為CN201720830991.5的發明創造公開了一種高強度自溶式接箍，采用自溶式高強度材料制成的承壓板，當完成下套管作業，通過井口憋壓，釋放溶解液溶解承壓板，形成套管正常通徑。《石油機械》2016.44的文獻報道了一種新型滑套式漂浮接箍的結構和特點。《西部探礦工程》2013.25的文獻探討了滑套式漂浮接箍的原理與特點。《科技創新導報》2014.11的文獻報道了盲板式漂浮接箍技術。

上述盲板式漂浮接箍的技術都具有較好的暫堵應用效果，但是機械類滑套式的暫堵結構遇到管道變形又堵上了，存在一定的風險；材料類平板式暫堵結構的破碎粒度不受控，完全依賴材料本身的特性，同樣暫堵壓力技術條件下，破碎的碎屑多，粒度大了可能限制流道；可溶解類的暫堵結構需要溶劑和時間周期，工藝上不便捷。上述文獻數據檢索，未見到控制破碎粒度的盲板暫堵結構的文獻報道。

發明內容

本發明實施例提供一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構與設計方法，用以解決現有技術中存在的堵死風險、粒度不受控、碎屑多和工藝性差的問題。

本發明實施例提供一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構，包括盲板暫堵結構；

所述盲板暫堵結構為全壓結構；能夠承受暫堵的流體圍壓壓力；能夠在加大流體圍壓壓力時，達到破碎的全通徑狀態；其中，所述盲板暫堵結構為半球殼或球殼；所述全壓結構為在流體圍壓下設計的無矩、均布應力結構，且應力梯度要求小；

所述盲板暫堵結構，采用脆性材料制作。

進一步地，所述脆性材料的特性包括：材料壓縮強度、材料壓縮強度、材料強度分散特性；且所述材料壓縮強度大于所述材料壓縮強度的3～7倍；所述材料強度分散特性，通過正態分布函數f(x)表征：

式中，期望值H為壓縮強度均值；δ為材料分散性標準差。

進一步地，所述脆性材料包括：玻璃、鋼化玻璃、微晶玻璃。

本發明實施例還提供一種控制破碎粒度的全壓暫堵結構設計方法，所述控制破碎粒度的全壓暫堵結構包括盲板暫堵結構，所述盲板暫堵結構為半球殼或球殼；

確定盲板暫堵結構的外球半徑；