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。
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。
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(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。
3.3.3 加熱恒溫裝置
在試驗(yàn)過程中,需要對(duì)整個(gè)高壓測(cè)試艙進(jìn)行加熱和保溫。
1) 升溫過程:能夠在1小時(shí)內(nèi)將氯離子溶液由室溫加熱到150℃,并在持續(xù)試驗(yàn)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(shí),溫度低于65℃,并排放到位置。
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。
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(cè)含有可溶性橋塞的高壓測(cè)試艙重量,通過定時(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)控制原理見下圖。具體原理是:開始試驗(yàn)時(shí),系統(tǒng)通過人機(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),通過對(duì)溶液中氯離子的濃度分析,來推斷高壓測(cè)試艙中的化學(xué)反應(yīng)情況,從而通過主控計(jì)算機(jī)相應(yīng)程序來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。
主要技術(shù)參數(shù)
1、工作壓力:1500bar
2、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