[发明专利]封隔器座封压力的确定方法及装置

摘要

本发明公开了一种封隔器座封压力的确定方法及装置，属于石油工业采油工程领域，该方法包括：确定封隔器所受的径向应力、封隔器所受的周向应力和封隔器所受的轴向应力；根据封隔器所受的径向应力、封隔器所受的周向应力、封隔器所受的轴向应力，确定封隔器所受的总应力；根据封隔器的外径、封隔器的内径和封隔器所受的总应力，确定封隔器的座封压力。本发明解决了封隔器的座封效果较差的问题，提高了封隔器的座封效果，本发明用于封隔器的座封压力的确定。

主权项

一种封隔器座封压力的确定方法，其特征在于，所述封隔器座封压力的确定方法包括：确定封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力和所述封隔器所受的轴向应力；根据所述封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力、所述封隔器所受的轴向应力，确定所述封隔器所受的总应力；根据所述封隔器的外径、所述封隔器的内径和所述封隔器所受的总应力，确定所述封隔器的座封压力；所述确定所述封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力和所述封隔器所受的轴向应力，包括：根据所述封隔器的外径，所述封隔器的内径，套管的内径，所述封隔器的外压力、所述封隔器的内压力、径向应力公式、周向应力公式和轴向应力公式，确定所述封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力和所述封隔器所受的轴向应力，所述径向应力公式为：${\mathrm{\σ}}_y=\frac{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{out}}^2}\right)-\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}+\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}\right],$所述周向应力公式为：${\mathrm{\σ}}_z=\frac{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{in}}^2}\right)+\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2}-\frac{D^2}{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})\right],$所述轴向应力公式为：${\mathrm{\σ}}_x=\frac{{\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{\σ}}_z}{2},$其中，D_out为所述封隔器的外径，D_in为所述封隔器的内径，D为所述套管的内径，F_out为所述封隔器的外压力，F_in为所述封隔器的内压力，σ_x为所述封隔器所受的轴向应力，σ_y为所述封隔器所受的径向应力，σ_z为所述封隔器所受的周向应力；所述根据所述封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力、所述封隔器所受的轴向应力，确定所述封隔器所受的总应力，包括：根据所述封隔器所受的径向应力、所述封隔器所受的周向应力、所述封隔器所受的轴向应力以及总应力公式，确定所述封隔器所受的总应力，所述总应力公式为：${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xyz}}=\left[\begin{array}{ccc}0& {\mathrm{\σ}}_x-{\mathrm{\σ}}_y& {\mathrm{\σ}}_x\\ 0& {\mathrm{\σ}}_y& 0\\ {\mathrm{\σ}}_z& {\mathrm{\σ}}_y-{\mathrm{\σ}}_z& 0\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\σ}}_x-{\mathrm{\σ}}_y& 0& 0\\ 0& {\mathrm{\σ}}_y-{\mathrm{\σ}}_z& 0\\ 0& 0& {\mathrm{\σ}}_z-{\mathrm{\σ}}_x\end{array}\right],$其中，σ_xyz为所述封隔器所受的总应力；所述根据所述封隔器的外径、所述封隔器的内径和所述封隔器所受的总应力，确定所述封隔器的座封压力，包括：根据所述封隔器的外径、所述封隔器的内径、所述封隔器所受的总应力和座封压力公式，确定所述封隔器的座封压力，所述座封压力公式为：$F={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xyz}}S={\mathrm{\σ}}_{x}S=\frac{\mathrm{\π}}{4}{\mathrm{\σ}}_x(D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2),$其中，F为所述封隔器的座封压力，S为所述封隔器横截面积。