调堵球剪切许用应力测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及石油开采领域，尤其涉及用于投球选注工艺的一种调堵球剪切许用应 力测试装置。
【背景技术】
[0002] 投球选注工艺是一种通过选取不同直径与密度型号的调堵球，使调堵球在井下随 水流自由分配，选择性封堵高渗层对应炮眼的技术。通过投球选注工艺能够达到对一些特 殊注水井(例如套管损坏，套变严重，大井斜角等分注工具无法正常下入，导致无法机械分 层类水井)进行吸水剖面调整的目的。
[0003] 期刊〈油气井测试〉第16卷，第2期"华北油田京11断块投球调剖技术应用"文章介 绍投球调剖工艺在华北油田应用情况如下：1、调堵球密度的大小，决定其在注入水中的位 置，要使调堵球既不会沉到井底，也不会上浮至井口，必须确保调堵球密度与注入水的密度 相近或一致，一般为0.999-1.098g/cm 3。2、耐高温100°C以上，耐压40MPa以上。3、调堵球直 径主要根据注水井射孔炮眼直径设计，一般为1〇、12、14!11111。该技术在华北油田得到有效应 用，在一定程度上解决了注水井吸水剖面调节问题。
[0004] 由于不同注水井的井深与注入压力不同，导致井下目的层的压力也不同，那么调 堵球坐封在炮眼上后，受到注水压力与井筒液柱压力的双重作用，如果耐压强度不合格，势 必造成调堵球被压入炮眼或者发生剪切破坏，导致措施失效，所以有必要对调堵球耐压强 度进行测试，判断调堵球是否满足耐压强度，是决定投球措施是否有效的关键因素。 【实用新型内容】
[0005] 鉴于以上技术问题，本申请有必要提供一种调堵球剪切许用应力测试装置，以便 于判断调堵球是否满足耐压强度，进而选取合格的调堵球进行封堵炮眼。
[0006] 为达到上述目的，本申请提供一种调堵球选取方法，包括：
[0007] 获取待封堵炮眼所在射孔段的结构及注入参数；
[0008] 根据所述结构及注入参数计算调堵球在待封堵炮眼位置处的剪切力；
[0009] 根据所述待封堵炮眼位置处的剪切力计算待选取调堵球的耐压强度；
[0010]测量所述待选取调堵球的剪切许用应力；
[0011]在所述剪切许用应力大于所述耐压强度时，选取所述待选取调堵球进行投球。 [0012]优选的，所述结构及注入参数包括待封堵炮眼所在射孔段的层数、吸水量、炮眼面 积、炮眼半径、射孔段长度、射孔密度、注入水密度、注水压力、射孔段深度。
[0013]优选的，所述计算剪切力步骤所采用的公式为：
[0015] 其中，p为注人水密度，g/mm3;Ai为炮眼面积，m2;Qi为吸水量，m3;r为炮眼半径，mm; η为射孔密度，孔/米;L为射孔段长度，m;P为注水压力，MPa;h为射孔段深度，.为炮眼直 径,mm〇
[0016]优选的，所述计算耐压强度步骤所采用的公式为：
[0018] 其中，待选取调堵球的耐压强度，MPa; 〇为待选取调堵球受到的剪切应力， MPa;k为安全系数，常数;F为调堵球在待封堵炮眼位置处的剪切力，化02为待选取调堵球 的直径，01为炮眼直径，_。
[0019] 优选的，所述选取调堵球步骤包括：
[0020] 选取具有初始直径的调堵球执行所述计算耐压强度步骤及所述测量剪切许用应 力步骤；
[0021] 在所述具有初始直径的调堵球的剪切许用应力大于其耐压强度时，选取所述具有 初始直径的调堵球进行投球；
[0022] 在所述具有初始直径的调堵球的剪切许用应力小于其耐压强度时，则按照预定规 则选取直径大于所述初始直径的调堵球执行所述计算耐压强度步骤及所述测量剪切许用 应力步骤，直至测量出直径满足剪切许用应力大于其耐压强度的调堵球为止;选取所述直 径满足剪切许用应力大于其耐压强度的调堵球进行投球。
[0023] 优选的，所述初始直径减去待封堵炮孔直径的差值不小于1_;
[0024] 所述按照预定规则选取调堵球步骤包括：
[0025] 在所述初始直径为基础上以预定长度为直径增加单位逐个执行所述计算耐压强 度步骤及所述测量剪切许用应力步骤，直至测量出直径满足剪切许用应力大于其耐压强度 的调堵球为止;选取所述直径满足剪切许用应力大于其耐压强度的调堵球进行投球。
[0026] 优选的，所述预定长度为2mm。
[0027] 本申请还提供一种应用于如上所述调堵球选取方法的调堵球剪切许用应力测试 装置，包括：
[0028] 主体，其具有腔室;所述主体上开设有与所述腔室相通的进压口及伸入口；
[0029] 与所述主体可拆卸连接的安装套，其一端由所述伸入口伸入所述腔室内；
[0030] 设于所述安装套内的球托，其与所述安装套的内壁密封接触;所述球托开设有通 孔，所述通孔靠近所述腔室的开口供调堵球落座。
[0031] 优选的，所述安装套的另一端连接有底座，所述底座与所述球托之间形成容置空 间;所述底座开设有透气孔，以将套管内部与外界连通。
[0032] 优选的，所述安装套的内壁设置有限位台阶，所述球托由所述限位台阶限位，且所 述球托的侧壁与所述安装套的内壁之间设有密封环。
[0033] 优选的，所述球托的开口与所述进压口相正对。
[0034]借由以上技术方案可以看出，本申请所提供的调堵球剪切许用应力测试装置能够 在分析计算出调堵球在待封堵炮眼位置处所需的耐压强度的基础上，通过测量得出调堵球 的剪切许用应力，进而选用剪切许用应力大于耐压强度的调堵球，进而本申请所提供的调 堵球剪切许用应力测试装置能够便于判断调堵球是否满足耐压强度，进而选取合格的调堵 球进行封堵炮眼。
[0035] 参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用 新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到 限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改 和等同。
[0036] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多 个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0037] 应该强调，术语"包括/包含"在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并 不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1是本申请所提供的调堵球位于待封堵炮眼时受力分析图；
[0040] 图2是本申请一种实施方式所提供的调堵球选取方法流程图；
[0041] 图3是本申请一种实施方式所提供的调堵球剪切许用应力测试装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新 型保护的范围。
[0043]需要说明的是，当元件被称为"设置于"另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0044] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语"和/或"包 括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0045] 请首先参考图1，实用新型人在对待封堵炮眼100位置处的调堵球200坐封之后主 要受力情况分析后如图所示，根据材料力学理论可以看出影响调堵球200耐压能力的主要 力来自X方向力：
[0046]根据流体力学基本理论分析得出X方向力主要为JxipQiVi+APAu其中：pQiVi为 待封堵炮眼100所在射孔段吸水引起的冲击力，N;APAi为井底流压引起的压差作用力，N。 而对于Y方向力主要包括:①、注入液粘度产生的摩擦力，N;②、注入液流动产生的冲刷力， N;③、堵球浮重产生的力，N。由于Y方向力对于调堵球200耐压能力影响可以忽略不计，此处 不做详细介绍。
[0047] 在上述式中
& =ΔΡΑ「;式中：ΛΡ = Ρ+ρ gh，其为井底流压，MPa。
[0048] 基于以上分析，请参阅图2,本申请的一个实施方式中提供一种调堵球选取方法， 本实施方式应用但不限于在投球选注工艺中选择耐压强度合格的调堵球进行投球。在本实 施方式中，所述调堵球选取方法包括以下步骤：
[0049] S1、获取待封堵炮眼所在射孔段的结构及注入参数。
[0050] 所述结构及注入参数可以包括待封堵炮眼100所在射孔段的层数、吸水量、炮眼 1 〇〇面积、炮眼1 〇〇半径、射孔段长度、射孔密度、注入水密度、注水压力、射孔段深度。
[0051] S2、根据所述结构及注入参数计算调堵球200在待封堵炮眼100位置处的剪切力。
[0052]在本步骤中，所述计算剪切力所采用的公式可以为：
[0054] 其中，P为注入水密度，g/mm3; Ai为炮眼100面积，m2; Qi为吸水量，m3; r为炮眼100半 径，mm;η为射孔密度，孔/米;L为射孔段长度，m;P为注水压力，MPa;h为射孔段深度，m;叫为 炮眼100直径，mm。
[0055] S3、根据所述待封堵炮眼位置处的剪切力计算待选取调堵球的耐压强度。
[0056] 在本步骤中，所述计算耐压强度所采用的公式为：
[0058] 其中，k〇为待选取调堵球200的耐压强度，MPa;〇为待选取调堵球200受到的剪切应 力，MPa;k为安全系数，常数;F为调堵球200在待封堵炮眼100位置处的剪切力，N; 02为待选 取调堵球200的直径，mm; 0,为炮眼100直径，mnuk为安全系数，其数值大于1，比如k可以为 1.3〇
[0059] S4、