可溶桥塞工艺评定设备

一、试验装置的用途

试验装置用于水溶性全分解桥塞的坐封，高压密封，高温、高压溶解试验。通过本试验装置在地面模拟井下环境，模拟桥塞在井下的正常使用进行坐封，高温、高压密封，高温、高压、溶解过程。所以桥塞试验装置应该具有100MPa增压、保压功能，70MPa增压、保压功能，加热、保温150℃功能，在线称重功能，重量、压力、温度数据采集、传输功能，自动控制功能等。

二、桥塞试验装置的组成

桥塞试验装置由如下部分组成：

1) 高压测试舱（模拟井下套管）

2) 增压和保压装置（含100MPa、30MPa）

3) 加热恒温装置(150℃)

4) 液体置换装置

5) 数据采集与控制设备等。

三、各装置、设备功能

1 高压测试舱

桥塞试验就是模拟桥塞在井下的实际使用情况，所有桥塞性能试验过程都需要在高压测试舱中进行。所以高压测试舱不仅需要耐高压，高温、耐腐蚀，模拟油井套管等性能，还需要有温度、压力等数据的采集功能。并且具有氯离子溶液的进出口装置，以满足氯离子溶液在高压测试舱中浓度要求。同时为了整个试验的快速进行，要求高压测试舱能满足快速密封、装拆方便、使用安全等要求。

2 增压和保压装置

增压和保压装置是为整个试验提供压力。

1）坐封、承压试验阶段：桥塞坐封，提供最大70MPa、温度150℃，介质为氯离子溶液。并按规定实现高温下的保压过程，采集实时压力、温度变化的数据。

2）溶解试验阶段：为高温高压溶解试验时提供最大压力30MPa，温度150℃氯离子置换溶液。

3）高压保护：承压管路工作压力为150Mpa，并配置安全阀、过压阀和相关电气控制元件，保证使用安全。

综上所述：增压和保压装置主要具有2个功能，一个是将试验介质（氯离子溶液）增压到70MPa，并能自动实现保温、保压；另一个是将氯离子溶液增压到30MPa，并进行长时间保压。

整套装置具备自动和手动控制功能。

3 加热恒温装置

在试验过程中，需要对整个高压测试舱进行加热和保温。

1) 升温过程：能够在1小时内将氯离子溶液由室温加热到最高150℃，并在持续试验中保持温度稳定在150℃。

2) 降温过程：能够将排出的氯离子溶液在排除过程中冷却，在出口端时，温度低于65℃，并排放到指定位置。

3) 高温保护：氯离子置换溶液输送管道采用隔热棉保护，并采用PID控制，在高压测试舱内设置压力和温度采集装置，使采集数据达到最佳。

综上所述，加热恒温装置不仅能够提供试压过程的高温，还具备完善的温控方案和保护措施。

4 在线称重装置

在线称重装置的主要功能就是通过高精度的重量传感器在线检测含有可溶性桥塞的高压测试舱重量，通过定时称重得到的差值，计算出可溶式桥塞的溶解量和溶解速率。称重装置在高温高压条件下的测试灵敏度为20g。称重频率可通过人机交互系统自行设定。

5 液体置换装置

在溶解试验中，因为氯离子溶液时时刻刻与桥塞进行着化学反应，氯离子溶液的浓度和饱和度也在发生变化。为了保证高压测试舱中氯离子的浓度在一个比较稳定的范围，需要对高压测试舱内的液体进行置换，即从高压测试舱进口端不停的补充配置好浓度的氯离子溶液，同时从高压测试舱的出口端释放混合溶液。为了安全和方便操作，在氯离子溶液放泄到大气环境前，需要进行冷却、减压。在这个过程中，氯离子浓度的检测和控制都实现自动化。

试验介质（氯离子溶液）的浓度自动控制原理见下图。具体原理是：开始试验时，系统通过人机界面输入试验介质中氯离子的浓度配比，自动定量配药装置按计算机的指令要求投放各种比例的液体，在氯离子溶液箱中混合均匀后，向高压测试舱中输送试验介质。在高压测试舱进口端有一个溶液取样点，取样溶液被自动吸到氯离子在线检测设备内，并在线2-3分钟内检测出浓度结果，检测结果通过数据线实时传输到主控计算机，主控计算机通过程序与设定值进行对比，根据对比情况给自动配药装置下达相应的指令。这样，配置溶液浓度在这样一个闭环系统中得到可靠保证。

同样，为了监测试验介质与桥塞的化学反应情况，在置换冷却装置的出口端也设置了溶液取样点，通过对溶液中氯离子的浓度分析，来推断高压测试舱中的化学反应情况，从而通过主控计算机相应程序来控制增压保压装置中试验介质中氯离子的浓度。

在试验介质浓度控制系统中，标准浓度的改变也可以由程序设定，在系统运行中，自动根据情况改变试验介质中氯离子的浓度。

6 自动控制装置

自动控制装置具有数据采集、控制与传输功能。试验装置有3类信号数据需要采集，分别为温度、压力和重量信号，均使用传感器进行数据采集。

各类传感器将模拟信号送入到装置的控制器中，实时显示。并在控制器中处理，实现对系统工作状态进行检测、控制。如果任一数据超标，装置有声光报警功能。同时，控制系统根据程序设定，对整套装置进行实时、自动控制。并具有一键急停，应急情况（比如停电、系统泄露）的管理功能。

四、主要技术参数

1、最高工作压力：1500bar

2、最高加温温度：177℃

3、适用套管规格：177.8mm、139.7mm、127mm、114.3mm

4、使用套管长度：1000--1200mm

5、系统连续工作时间：480h

6、控制方式：自动、手动可转换

7、坐封力：25t

8、坐封距离：300mm

9、称重量程：0--300kg

10、承压管路材质：不锈钢

11、高压管路承压等级：65000psi

12、低压管路承压等级：1000psi

13、供电：380AC 50Hz /220AC 50Hz

14、总功率：35Kw（由室温预算）

15、配电柜进线要求：16平方

16、供水要求：1方/min  管径DN80

17、供气要求：4方/min  0.8Mpa

18、行吊要求：2T