新型完井工具用在油氣田開采領(lǐng)域，是一種高強(qiáng)度可溶性完井免鉆盲板裝置，其主體結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)度可溶性復(fù)合材料，盲板與套管短節(jié)采用絲扣連接。該工具結(jié)構(gòu)簡單合理，使用方便，在正常情況下等同于不可循環(huán)盲板，無需下入鉆具鉆除盲板，降低了固完井作業(yè)時間和作業(yè)成本。復(fù)合材料溶解后隨鉆井液排出，有效避免后續(xù)作業(yè)中盲板破裂碎片對生產(chǎn)管柱的掛卡隱患；其結(jié)構(gòu)簡單， 安裝可靠，使用方便，無須下鉆打撈分體免鉆塞和分級注水泥裝置內(nèi)盲板的附件，可在多種場合得到廣泛應(yīng)用。

目前油氣開發(fā)中，水平井在完井技術(shù)中為使油層具有較大的裸露面積，避免水泥漿對油層的損害，有效的保護(hù)油氣層，多采用精密濾砂管完井方式。該完井方式在鉆井過程中需要采用篩管頂部注水泥分級固井工藝。實(shí)施該工藝過程中鉆膠塞、分級箍等套管附件位于井下管柱大井斜角度位置，實(shí)施鉆塞時存在管內(nèi)附件清理不干凈、 磨損套管或自由段脫扣、破壞水泥環(huán)及后期通井不暢遇阻遇卡等問題?；蛘哚槍Υ笮倍染貏e是水平井因下套管摩阻大而導(dǎo)致套管下入困難及套管磨損嚴(yán)重的問題，需要進(jìn)行套管漂浮作業(yè)。為了在套管漂浮作業(yè)中建立管內(nèi)液體壓力，在管串中安裝盲板， 就可以保證盲板以上管內(nèi)液體建立壓力，施工后，再鉆掉盲板，保證管內(nèi)通暢，但在鉆掉盲板時，需將鉆頭探入管內(nèi)將盲板鉆掉，會增加作業(yè)時間和作業(yè)成本， 針對此開發(fā)出“可溶性盲板”，達(dá)到無需鉆頭鉆即可打通盲板的效果， 既實(shí)現(xiàn)了篩管頂部注水泥分級固井工藝要求和套管的漂浮下入，又無需下入鉆具便可進(jìn)行固井作業(yè)，降低了作業(yè)成本。

 

高強(qiáng)度可溶性盲板高強(qiáng)可溶性盲板由上接頭、套體、承壓盲板和下接頭等組成，外筒上下端加工有套管絲扣，與套管柱連接，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示：可溶盲板主體材質(zhì)與套管相同。外筒內(nèi)壁上部有特殊絲扣，內(nèi)部組件通過絲扣與套體連接，承壓板與套體之間通過高壓密封圈密封?，F(xiàn)場應(yīng)用時，可溶盲板隨完井管柱一起下入設(shè)計位置，完成正常施工工藝后，加入溶解液開始溶解承壓板（圖 2），溶解完成后即可進(jìn)行正常的固井作業(yè)。節(jié)約了鉆盲板和再次下入沖洗管柱的時間，大大降低了完井成本。為了測試高強(qiáng)度可溶盲板的強(qiáng)度性能，將用可溶復(fù)合材料加工制成的承壓板放入試驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)進(jìn)行測試，試驗裝置如圖 3 所示。

 

通過剪應(yīng)力 ~ 剪位移曲線的分析見圖 4，該材料的剪切破壞屬于脆性破壞。第一階段應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系，該階段終止于位移點(diǎn) 0.8處，該點(diǎn)的應(yīng)力值稱為比例極限強(qiáng)度。剪力如果繼續(xù)施加，即進(jìn)入第二階段。此時位移曲線開始直線上升，位移速度明顯增加。該階段終止于點(diǎn)位移 1.25 處，該點(diǎn)的應(yīng)力值稱為屈服極限。第三階段，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到峰值點(diǎn) 1.25 后，試件全部剪斷，應(yīng)力驟然下降直至趨于一個定值此時的應(yīng)力值稱為破壞極限或峰值強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)場使用工況下的狀態(tài)做好應(yīng)力分析和設(shè)計及截面形狀優(yōu)化設(shè)計。定義單元類型，材料類型，網(wǎng)格處理、施加載荷、求解查看結(jié)果如圖 5、圖 6 所示：分析的結(jié)果滿足現(xiàn)場使用要求。

 

此種工具承壓件材料由鎂等合金制成， 經(jīng)熔煉成型法制成。 低密度，比重小，抗壓強(qiáng)度高，可以在井中隨流體返排，多級壓裂打開滑套時能夠承受多重因素的影響。當(dāng)其使用使命完成時，還可以溶解消失。該材料制備的球體由可降解橡膠包覆，可控制初期反應(yīng)時間。在實(shí)際應(yīng)用中，成功解決了因高壓作業(yè)造成復(fù)合球變形卡球而影響生產(chǎn)和效果的技術(shù)難題。 有效提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。該材料的溶解試驗圖 4 剪應(yīng)力～剪位移曲線圖 5 工具承壓應(yīng)力分析圖 6 工具承壓件應(yīng)力云圖進(jìn)行順利，隨著時間的延長，材料的質(zhì)量逐漸減少，90 小時后基本完全溶解。

 

總之，新型鉆完井工具可自行溶解， 無需下鉆作業(yè)， 簡化施工工藝，降低完井成本；現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該工具承壓性能高、可靠，滿足現(xiàn)場使用要求。