可溶橋塞工藝評定設(shè)備

一、試驗裝置的用途

試驗裝置用于水溶性全分解橋塞的坐封，高壓密封，高溫、高壓溶解試驗。通過本試驗裝置在地面模擬井下環(huán)境，模擬橋塞在井下的正常使用進(jìn)行坐封，高溫、高壓密封，高溫、高壓、溶解過程。所以橋塞試驗裝置應(yīng)該具有100MPa增壓、保壓功能，70MPa增壓、保壓功能，加熱、保溫150℃功能，在線稱重功能，重量、壓力、溫度數(shù)據(jù)采集、傳輸功能，自動控制功能等。

二、橋塞試驗裝置的組成

橋塞試驗裝置由如下部分組成：

1) 高壓測試艙（模擬井下套管）

2) 增壓和保壓裝置（含100MPa、30MPa）

3) 加熱恒溫裝置(150℃)

4) 液體置換裝置

5) 數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備等。

三、各裝置、設(shè)備功能

1 高壓測試艙

橋塞試驗就是模擬橋塞在井下的實際使用情況，所有橋塞性能試驗過程都需要在高壓測試艙中進(jìn)行。所以高壓測試艙不僅需要耐高壓，高溫、耐腐蝕，模擬油井套管等性能，還需要有溫度、壓力等數(shù)據(jù)的采集功能。并且具有氯離子溶液的進(jìn)出口裝置，以滿足氯離子溶液在高壓測試艙中濃度要求。同時為了整個試驗的快速進(jìn)行，要求高壓測試艙能滿足快速密封、裝拆方便、使用安全等要求。

2 增壓和保壓裝置

增壓和保壓裝置是為整個試驗提供壓力。

1）坐封、承壓試驗階段：橋塞坐封，提供最大70MPa、溫度150℃，介質(zhì)為氯離子溶液。并按規(guī)定實現(xiàn)高溫下的保壓過程，采集實時壓力、溫度變化的數(shù)據(jù)。

2）溶解試驗階段：為高溫高壓溶解試驗時提供最大壓力30MPa，溫度150℃氯離子置換溶液。

3）高壓保護(hù)：承壓管路工作壓力為150Mpa，并配置安全閥、過壓閥和相關(guān)電氣控制元件，保證使用安全。

綜上所述：增壓和保壓裝置主要具有2個功能，一個是將試驗介質(zhì)（氯離子溶液）增壓到70MPa，并能自動實現(xiàn)保溫、保壓；另一個是將氯離子溶液增壓到30MPa，并進(jìn)行長時間保壓。

整套裝置具備自動和手動控制功能。

3 加熱恒溫裝置

在試驗過程中，需要對整個高壓測試艙進(jìn)行加熱和保溫。

1) 升溫過程：能夠在1小時內(nèi)將氯離子溶液由室溫加熱到最高150℃，并在持續(xù)試驗中保持溫度穩(wěn)定在150℃。

2) 降溫過程：能夠?qū)⑴懦龅穆入x子溶液在排除過程中冷卻，在出口端時，溫度低于65℃，并排放到指定位置。

3) 高溫保護(hù)：氯離子置換溶液輸送管道采用隔熱棉保護(hù)，并采用PID控制，在高壓測試艙內(nèi)設(shè)置壓力和溫度采集裝置，使采集數(shù)據(jù)達(dá)到最佳。

綜上所述，加熱恒溫裝置不僅能夠提供試壓過程的高溫，還具備完善的溫控方案和保護(hù)措施。

4 在線稱重裝置

在線稱重裝置的主要功能就是通過高精度的重量傳感器在線檢測含有可溶性橋塞的高壓測試艙重量，通過定時稱重得到的差值，計算出可溶式橋塞的溶解量和溶解速率。稱重裝置在高溫高壓條件下的測試靈敏度為20g。稱重頻率可通過人機(jī)交互系統(tǒng)自行設(shè)定。

5 液體置換裝置

在溶解試驗中，因為氯離子溶液時時刻刻與橋塞進(jìn)行著化學(xué)反應(yīng)，氯離子溶液的濃度和飽和度也在發(fā)生變化。為了保證高壓測試艙中氯離子的濃度在一個比較穩(wěn)定的范圍，需要對高壓測試艙內(nèi)的液體進(jìn)行置換，即從高壓測試艙進(jìn)口端不停的補(bǔ)充配置好濃度的氯離子溶液，同時從高壓測試艙的出口端釋放混合溶液。為了安全和方便操作，在氯離子溶液放泄到大氣環(huán)境前，需要進(jìn)行冷卻、減壓。在這個過程中，氯離子濃度的檢測和控制都實現(xiàn)自動化。

試驗介質(zhì)（氯離子溶液）的濃度自動控制原理見下圖。具體原理是：開始試驗時，系統(tǒng)通過人機(jī)界面輸入試驗介質(zhì)中氯離子的濃度配比，自動定量配藥裝置按計算機(jī)的指令要求投放各種比例的液體，在氯離子溶液箱中混合均勻后，向高壓測試艙中輸送試驗介質(zhì)。在高壓測試艙進(jìn)口端有一個溶液取樣點(diǎn)，取樣溶液被自動吸到氯離子在線檢測設(shè)備內(nèi)，并在線2-3分鐘內(nèi)檢測出濃度結(jié)果，檢測結(jié)果通過數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)街骺赜嬎銠C(jī)，主控計算機(jī)通過程序與設(shè)定值進(jìn)行對比，根據(jù)對比情況給自動配藥裝置下達(dá)相應(yīng)的指令。這樣，配置溶液濃度在這樣一個閉環(huán)系統(tǒng)中得到可靠保證。

同樣，為了監(jiān)測試驗介質(zhì)與橋塞的化學(xué)反應(yīng)情況，在置換冷卻裝置的出口端也設(shè)置了溶液取樣點(diǎn)，通過對溶液中氯離子的濃度分析，來推斷高壓測試艙中的化學(xué)反應(yīng)情況，從而通過主控計算機(jī)相應(yīng)程序來控制增壓保壓裝置中試驗介質(zhì)中氯離子的濃度。

在試驗介質(zhì)濃度控制系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)濃度的改變也可以由程序設(shè)定，在系統(tǒng)運(yùn)行中，自動根據(jù)情況改變試驗介質(zhì)中氯離子的濃度。

6 自動控制裝置

自動控制裝置具有數(shù)據(jù)采集、控制與傳輸功能。試驗裝置有3類信號數(shù)據(jù)需要采集，分別為溫度、壓力和重量信號，均使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

各類傳感器將模擬信號送入到裝置的控制器中，實時顯示。并在控制器中處理，實現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢測、控制。如果任一數(shù)據(jù)超標(biāo)，裝置有聲光報警功能。同時，控制系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定，對整套裝置進(jìn)行實時、自動控制。并具有一鍵急停，應(yīng)急情況（比如停電、系統(tǒng)泄露）的管理功能。

四、主要技術(shù)參數(shù)

1、最高工作壓力：1500bar

2、最高加溫溫度：177℃

3、適用套管規(guī)格：177.8mm、139.7mm、127mm、114.3mm

4、使用套管長度：1000--1200mm

5、系統(tǒng)連續(xù)工作時間：480h

6、控制方式：自動、手動可轉(zhuǎn)換

7、坐封力：25t

8、坐封距離：300mm

9、稱重量程：0--300kg

10、承壓管路材質(zhì)：不銹鋼

11、高壓管路承壓等級：65000psi

12、低壓管路承壓等級：1000psi

13、供電：380AC 50Hz /220AC 50Hz

14、總功率：35Kw（由室溫預(yù)算）

15、配電柜進(jìn)線要求：16平方

16、供水要求：1方/min  管徑DN80

17、供氣要求：4方/min  0.8Mpa

18、行吊要求：2T