[發明專利]一種井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體、方法及應用

有效

• 申請號: 202011235094.2
• 申請日: 2020-11-08
• 公開（公告）號: CN112611641B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 于洋;余松;陶亮;任思敏;李杰;魏夢迪
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 蘇州達權專利代理事務所(普通合伙) 32737
• 代理人: 溫明霞

1.一種井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體，其特征在于，所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體設置有：端帽；壓力氣囊內嵌在端帽中，下部通過螺紋連接高壓釜體，并壓力密封；所述端帽內嵌壓力氣囊，并通過氣囊鎖圈固定壓力氣囊，下部通過螺紋連接高壓釜體，并用軸向密封圈實現壓力密封；

高壓釜體上部螺紋密封連接端帽，內嵌試驗內襯，旁通高壓管孔；

氣囊鎖圈通過外螺紋內嵌在端帽下部，通過內螺紋固定壓力氣囊；

試驗內襯上部座封在高壓釜體內的臺階上，底部用底部密封圈封裝破碎試驗盲板，并通過內螺紋用壓緊螺環固定預緊破碎試驗盲板。

2.如權利要求1所述的井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體，其特征在于，把手通過螺紋連接端帽，用于螺紋對接高壓釜體。

3.一種使用權利要求1～2任意一項所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體的井下暫堵結構的地面破碎模擬測試方法，其特征在于，所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試方法在地面模擬實現破碎試驗盲板的破碎沖擊過程，計算出不同壓力體系下套管的內能儲備，在高壓實驗釜體中儲備等量級別的壓縮能，在破碎試驗盲板破碎后，達到等量級別的破碎沖擊；

所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試方法具體包括：

1）根據井下暫堵結構破碎的井口憋壓壓力P₀和固井套管尺寸規格，以及暫堵結構所在深度L，在彈性范圍內，計算套管憋壓的內能儲備E₀；

；

ΔV高壓下的套管容積增量，a是套管內半徑，E材料彈性模量，P₀是井口憋壓壓力，L是暫堵結構所在深度，δ是套管尺寸壓力系數，計算公式如下：

；

b是套管外半徑；

2）根據套管憋壓的內能儲備E₀和地面模擬試驗釜體氣囊空間的體積V_f，應用等量級的能量換算和伯努利方程，計算等溫條件下的氣囊初始壓力q₀；

；

P₁是地面高壓釜體打壓破碎壓力；

3)向封裝在壓帽中的壓力氣囊內充氣，保證充氣壓力達到q₀；

4)在試驗內襯中安裝破碎試驗盲板，用壓緊螺環預緊密封破碎試驗盲板；

5)將裝配好的試驗內襯嵌入高壓釜體內，通過臺階端面密封；再旋進蓋上端帽；

6)通過高壓釜體旁通孔的高壓管，提供水壓到高壓釜體內腔；同時自動化記錄高壓釜體內腔的壓力與時間曲線；

7)持續加壓，直到破碎試驗盲板破壞，內腔壓力釋放到零，再旋開端帽；

8)查驗試樣的破碎狀況和密封狀態，保存高壓釜體內腔壓力與時間曲線；

9)清理試驗試樣碎片，結束試驗。

4.一種長段水平井地面模擬試驗平臺，其特征在于，所述長段水平井地面模擬試驗平臺使用權利要求1～2任意一項所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體。

5.一種長段水平井對暫堵結構的破碎試驗分析方法，其特征在于，所述長段水平井對暫堵結構的破碎試驗分析方法使用權利要求1～2任意一項所述井下暫堵結構的地面破碎模擬測試釜體。