CN104879085A - 封隔器座封压力的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

封隔器座封压力的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及石油工业采油工程领域，特别涉及一种封隔器座封压力的确定方法及装置。

背景技术

在石油领域中，油井中往往存在多套层系，由于油层之间的压力、油层物理性质、原油性质等差异，各个油层之间往往会互相干扰。牙刷状油藏是一种在平面上呈窄条状分布，纵向上存在多套含油层系的油藏，牙刷状油藏没有统一的油水界面，且层间干扰矛盾突出，为了减少或消除层间干扰，需要对该牙刷状油藏进行分层开采。

现有技术中，针对牙刷状油藏，通常采用封层上返方式来进行分层开采，具体的，首先根据封隔器座封压力的经验值确定封隔器的座封压力，然后根据对牙刷状油藏的层系结构对封隔器施加一定的座封压力，使得封隔器对该牙刷状油藏进行多次座封，将该牙刷状油藏分为多层，然后逐层对该牙刷状油藏进行油藏开采。

现有技术中根据封隔器座封压力的经验值对封隔器施加座封压力，无法准确的确定封隔器的座封压力，如果对封隔器施加的座封压力过大，容易造成油藏内分采泵弯曲变形，造成泵效下降；如果封隔器的座封压力过小，使得封隔器密封不严，会影响后续油井的分采。因此，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，封隔器的座封效果较差。

发明内容

为了解决封隔器的座封效果较差的问题，本发明提供了一种封隔器座封压力的确定方法及装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种封隔器座封压力的确定方法，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。

第二方面，提供了一种封隔器座封压力的确定装置，所述封隔器座封压力的确定装置包括：

第一确定单元，用于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；

第二确定单元，用于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；

第三确定单元，用于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；

所述第一确定单元具体用于：

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，所述封隔器所受的周向应力；

所述第二确定单元具体用于：

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；

所述第三确定单元具体用于：

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。

本发明提供了一种封隔器座封压力的确定方法及装置，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种封隔器座封压力的确定方法的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种封隔器座封压力的确定方法的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种应力示意图；

图4是本发明实施例提供的一种封隔器座封压力的确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种封隔器座封压力的确定方法，该封隔器座封压力的确定方法可以包括：

步骤101、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。

步骤102、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。

步骤103、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。

综上所述，由于本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定方法中，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

示例的，步骤101可以包括：根据封隔器的外径，封隔器的内径，套管的内径，封隔器的外压力、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，径向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_y=\frac{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{out}}^2}\right)-\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}+\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}\right],$

周向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_z=\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{in}}^2}\right)+\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2}-\frac{D^2}{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})\right],$

轴向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{{\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{\σ}}_z}{2},$

其中，D_out为封隔器的外径，D_in为封隔器的内径，D为套管的内径，F_out为封隔器的外压力，F_in为封隔器的内压力，σ_x为封隔器所受的轴向应力，σ_y为封隔器所受的径向应力，σ_z为封隔器所受的周向应力。

进一步的，步骤102可以包括：

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以及总应力公式，确定封隔器所受的总应力，

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为封隔器所受的总应力。

步骤103可以包括：

根据封隔器的外径、封隔器的内径、封隔器所受的总应力和座封压力公式，确定封隔器的座封压力，

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为封隔器的座封压力，S为封隔器横截面积。

综上所述，由于本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定方法中，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

如图2所示，本发明实施例提供了一种封隔器座封压力的确定方法，该封隔器座封压力的确定方法可以包括：

步骤201、确定封隔器所受的径向应力。

在确定封隔器所受的径向应力之前，可以获取封隔器的外径D_out；封隔器的内径D_in；套管的内径D；封隔器的外压力F_out；封隔器的内压力F_in；需要说明的是，获取上述数据的具体方法可以参考现有技术中获取上述参数的具体方法，本发明实施例在此不做赘述。然后，可以根据封隔器的外径D_out，封隔器的内径D_in，套管的内径D，封隔器的外压力F_out、封隔器的内压力F_in和径向应力公式，确定封隔器所受的径向应力σ_y。如图3所示，圆柱A所受的径向应力为图3中与圆柱A的直径平行的应力a。

具体的，径向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_y=\frac{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{out}}^2}\right)-\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}+\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}\right];$

其中，D_out为封隔器的外径，单位m(米)；D_in为封隔器的内径，单位m；D为套管的内径，单位m；F_out为封隔器的外压力，单位N/m²(牛每平方米)；F_in为封隔器的内压力，单位N/m²；σ_y为封隔器所受的径向应力，单位KN(千牛)。可以将获取的封隔器的外径D_out，封隔器的内径D_in，套管的内径D，封隔器的外压力F_out、封隔器的内压力F_in，代入径向应力公式，得出封隔器所受的径向应力σ_y。

步骤202、确定封隔器所受的周向应力。

可以根据步骤201中获取的封隔器的外径D_out，封隔器的内径D_in，套管的内径D，封隔器的外压力F_out、封隔器的内压力F_in和周向应力公式，确定封隔器所受的周向应力σ_z。如图3所示，圆柱A所受的周向应力为图3中与圆柱A底面的圆周平行的应力b。

具体的，周向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_z=\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{in}}^2}\right)+\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2}-\frac{D^2}{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})\right],$

其中，σ_z为封隔器所受的周向应力，单位KN。可以将获取的封隔器的外径D_out，封隔器的内径D_in，套管的内径D，封隔器的外压力F_out、封隔器的内压力F_in，代入周向应力公式，得出封隔器所受的周向应力σ_z。

步骤203、确定封隔器所受的轴向应力。

可以根据步骤201中确定的封隔器所受的径向应力σ_y、步骤202中确定的封隔器所受的周向应力σ_z以及轴向应力公式，确定封隔器所受的轴向应力σ_x。如图3所示，圆柱A所受的轴向应力为图3中与圆柱A的轴平行的应力c。

具体的，当轴向应力偏量为0时，封隔器处于稳定状态，此时，轴向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{{\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{\σ}}_z}{2},$

其中，σ_x为封隔器所受的轴向应力，单位KN。σ_y为封隔器所受的径向应力，单位KN。σ_z为封隔器所受的周向应力，单位KN。可以将步骤201中确定的封隔器所受的径向应力σ_y、步骤202中确定的封隔器所受的周向应力σ_z代入轴向应力公式，得出封隔器所受的轴向应力σ_x。

步骤204、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。

可以根据步骤201中确定的封隔器所受的径向应力σ_y、步骤202中确定的封隔器所受的周向应力σ_z、步骤203中确定的封隔器所受的轴向应力σ_x以及总应力公式，确定封隔器所受的总应力σ_xyz，具体的，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为封隔器所受的总应力，单位KN。

步骤205、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。

可以根据步骤201中获取的封隔器的外径D_out、封隔器的内径D_in、步骤204中确定的封隔器所受的总应力σ_xyz和座封压力公式，确定封隔器的座封压力，具体的，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为封隔器的座封压力，单位KN。S为封隔器横截面积，单位m²(平方米)。具体的，封隔器座封压力，就是通井机上指重量计上所显示的压力。

实际应用中，在10余口油井中应用本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定方法确定封隔器的座封压力后，对封隔器进行座封，封隔器的座封成功率为100％，油井单井平均每天增加产油2.4吨。以X12-1井为例，将封隔器下入至井口以下2430米处，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，确定封隔器的座封压力，然后根据确定的封隔器的座封压力对封隔器进行座封。

综上所述，由于本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定方法中，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

如图4所示，本发明实施例提供了一种封隔器座封压力的确定装置40，该封隔器座封压力的确定装置40可以包括：

第一确定单元401，用于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。

第二确定单元402，用于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。

第三确定单元403，用于根据封隔器的外径、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。

综上所述，由于本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定装置中，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

第一确定单元401具体用于：根据封隔器的外径，封隔器的内径，套管的内径，封隔器的外压力、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，径向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_y=\frac{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{out}}^2}\right)-\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}+\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}\right];$

周向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_z=\frac{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}{D^2}\left(\frac{F_{\mathrm{out}}^2-F_{\mathrm{in}}^2}{F_{\mathrm{in}}^2}\right)+\frac{D_{\mathrm{out}}^2{F}_{\mathrm{out}}-D_{\mathrm{in}}^2{F}_{\mathrm{in}}}{D_{\mathrm{out}}^2}-\frac{D^2}{D_{\mathrm{out}}^2+D_{\mathrm{in}}^2}\left[\frac{D_{\mathrm{out}}^2{D}_{\mathrm{in}}^2}{D_{\mathrm{out}}^2-D_{\mathrm{in}}^2}(F_{\mathrm{out}}-F_{\mathrm{in}})\right];$

轴向应力公式为：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{{\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{\σ}}_z}{2};$

其中，D_out为封隔器的外径，D_in为封隔器的内径，D为套管的内径，F_out为封隔器的外压力，F_in为封隔器的内压力，σ_x为封隔器所受的轴向应力，σ_y为封隔器所受的径向应力，σ_z，封隔器所受的周向应力。

第二确定单元402具体用于：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以及总应力公式，确定封隔器所受的总应力，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为封隔器所受的总应力。

第三确定单元403具体用于：根据封隔器的外径、封隔器的内径、封隔器所受的总应力和座封压力公式，确定封隔器的座封压力。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为封隔器的座封压力，S为封隔器横截面积。

综上所述，由于本发明实施例提供的封隔器座封压力的确定装置中，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、封隔器的外径、封隔器的内径确定封隔器所受的总应力以及封隔器的座封压力，能够准确的确定封隔器的座封压力，所以，在采用封隔器对牙刷装油层进行分层开采时，提高了封隔器的座封效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一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。

2.一种封隔器座封压力的确定装置，其特征在于，所述封隔器座封压力的确定装置包括：

第一确定单元，用于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；

第二确定单元，用于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；

第三确定单元，用于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；

所述第一确定单元具体用于：

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，所述封隔器所受的周向应力；

所述第二确定单元具体用于：

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；

所述第三确定单元具体用于：

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。