可溶橋塞工藝評(píng)定設(shè)備

一、試驗(yàn)裝置的用途

試驗(yàn)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(yàn)。通過(guò)本試驗(yàn)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(guò)程。所以橋塞試驗(yàn)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(dòng)控制功能等。

二、橋塞試驗(yàn)裝置的組成

橋塞試驗(yàn)裝置由如下部分組成：

1) 高壓測(cè)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(cè)試艙

橋塞試驗(yàn)就是模擬橋塞在井下的實(shí)際使用情況，所有橋塞性能試驗(yàn)過(guò)程都需要在高壓測(cè)試艙中進(jìn)行。所以高壓測(cè)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(cè)試艙中濃度要求。同時(shí)為了整個(gè)試驗(yàn)的快速進(jìn)行，要求高壓測(cè)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(gè)試驗(yàn)提供壓力。

1）坐封、承壓試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)高溫下的保壓過(guò)程，采集實(shí)時(shí)壓力、溫度變化的數(shù)據(jù)。

2）溶解試驗(yàn)階段：為高溫高壓溶解試驗(yàn)時(shí)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(guò)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(gè)功能，一個(gè)是將試驗(yàn)介質(zhì)（氯離子溶液）增壓到70MPa，并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)保溫、保壓；另一個(gè)是將氯離子溶液增壓到30MPa，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保壓。

整套裝置具備自動(dòng)和手動(dòng)控制功能。

3 加熱恒溫裝置

在試驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)整個(gè)高壓測(cè)試艙進(jìn)行加熱和保溫。

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

2) 降溫過(guò)程：能夠?qū)⑴懦龅穆入x子溶液在排除過(guò)程中冷卻，在出口端時(shí)，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(cè)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(guò)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(guò)高精度的重量傳感器在線檢測(cè)含有可溶性橋塞的高壓測(cè)試艙重量，通過(guò)定時(shí)稱重得到的差值，計(jì)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(cè)試靈敏度為20g。稱重頻率可通過(guò)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(yàn)中，因?yàn)槁入x子溶液時(shí)時(shí)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(cè)試艙中氯離子的濃度在一個(gè)比較穩(wěn)定的范圍，需要對(duì)高壓測(cè)試艙內(nèi)的液體進(jìn)行置換，即從高壓測(cè)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(shí)從高壓測(cè)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(gè)過(guò)程中，氯離子濃度的檢測(cè)和控制都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

試驗(yàn)介質(zhì)（氯離子溶液）的濃度自動(dòng)控制原理見(jiàn)下圖。具體原理是：開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面輸入試驗(yàn)介質(zhì)中氯離子的濃度配比，自動(dòng)定量配藥裝置按計(jì)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(cè)試艙中輸送試驗(yàn)介質(zhì)。在高壓測(cè)試艙進(jìn)口端有一個(gè)溶液取樣點(diǎn)，取樣溶液被自動(dòng)吸到氯離子在線檢測(cè)設(shè)備內(nèi)，并在線2-3分鐘內(nèi)檢測(cè)出濃度結(jié)果，檢測(cè)結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)線實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)程序與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比情況給自動(dòng)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(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中得到可靠保證。

同樣，為了監(jiān)測(cè)試驗(yàn)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(guò)對(duì)溶液中氯離子的濃度分析，來(lái)推斷高壓測(cè)試艙中的化學(xué)反應(yīng)情況，從而通過(guò)主控計(jì)算機(jī)相應(yīng)程序來(lái)控制增壓保壓裝置中試驗(yàn)介質(zhì)中氯離子的濃度。

在試驗(yàn)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(dòng)根據(jù)情況改變?cè)囼?yàn)介質(zhì)中氯離子的濃度。

6 自動(dòng)控制裝置

自動(dòng)控制裝置具有數(shù)據(jù)采集、控制與傳輸功能。試驗(yàn)裝置有3類信號(hào)數(shù)據(jù)需要采集，分別為溫度、壓力和重量信號(hào)，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(hào)送入到裝置的控制器中，實(shí)時(shí)顯示。并在控制器中處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、控制。如果任一數(shù)據(jù)超標(biāo)，裝置有聲光報(bào)警功能。同時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定，對(duì)整套裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)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(zhǎng)度：1000--1200mm

5、系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間：480h

6、控制方式：自動(dòng)、手動(dòng)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(jí)：65000psi

12、低壓管路承壓等級(jí)：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