可溶桥塞性能模拟试验装置、系统和方法及相关应用与流程

1.本发明涉及井下工具测试技术领域，特别涉及一种可溶桥塞性能模拟试验装置、系统和方法及相关应用。


背景技术：

2.随着油田进入中高含水期扩，待开发层系逐渐向薄差层发展，为了增加石油采收率，提高油田生产效率，分层注采是特殊油层开发的有效手段之一。目前，页岩气水平井开发工艺多采用桥塞-射孔联作压裂技术，由可溶材料制备的井下暂堵工具在压裂施工中的应用，可大大提高了作业效率和经济指标。与传统可钻桥塞相比，可溶桥塞在压裂完成后依靠井筒温度及一定的矿化度液体环境即可实现桥塞本体完全溶解，确保井筒全通径生产，具有综合成本低、投产时间短、降低作业风险以及可实现二次改造的优点，降低了连续管钻塞的风险和成本，节约了完井作业时间。
3.而可溶桥塞在井下作业的性能好坏直接影响着水平井分段压裂施工的可靠性和作业成败，在井下一定温度和矿化度条件下，桥塞的锚定坐封、承压能力等性能起到决定性作用，即必须确保桥塞在井底满足“坐得稳、封得住”的工艺要求，在使用完后，又需要可溶桥塞能够完全溶解确保井筒不被堵塞。在可溶桥塞的设计研发中，为了进一步验证或提升可溶桥塞的承压能力以及锚定稳定性，确保其井下作业性能，对可溶桥塞的性能进行测试是很有必要的。


技术实现要素：

4.发明人发现，目前常用的可溶桥塞测试方法难以完全模拟井下实际作业环境，比如有些可溶桥塞测试装置只能在桥塞上段充入一定矿化度的溶液，桥塞下段不与溶液接触，导致高温时加热温度不均，下端不与溶液接触也导致无法模拟真实的溶解环境，又比如将坐封有可溶桥塞实验套管直接浸泡在较大的溶液池中做溶解测试，无法模拟高温条件；且
5.现有试验装置的整体自动化程度、智能化程度较低。此外，随着页岩油、页岩气的深入开发，对可溶桥塞的整体性能指标及压力、温度等级均具有了更高的要求，不断向高温、高压、快溶等方向发展，现有的测试平台难以满足更高的模拟试验和测试的需求，不能为可溶桥塞的综合性能试验提供有力保障。
6.因此，迫切需要在测试平台的功能性、可视化、信息化、自动化远程监控等方面进行升级；搭建一套具有工艺成熟、功能完善、自动化及信息化程度更高，并且能够充分模拟井下不同温度、压力及矿化度作业环境的可溶桥塞综合性能测试用多功能测试平台，形成完整的试验方法，为搭建和打造可溶桥塞行业标准化试验平台奠定有力的基础。
7.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种可溶桥塞性能模拟试验装置、系统和方法及相关应用。
8.本发明实施例提供一种可溶桥塞性能模拟试验装置，包括：外筒组件、试验套管组
件和打压接头，所述试验装置包括非组装状态和组装状态，组装状态下：
9.所述试验套管组件位于所述外筒组件内，外端伸出并连接打压接头，内端与外筒组件腔体连通，所述试验套管组件具有中间通孔以容纳可溶桥塞；
10.所述打压接头连接于所述试验套管组件的外端，以向所述可溶桥塞上面的第一腔体内注入模拟溶液并加压；
11.所述外筒组件上设有进出水口以向所述可溶桥塞下面的第二腔体内注入模拟溶液，所述外筒组件上还设有测温仪器和测压仪器。
12.在一些可选的实施例中，所述试验套管组件包括试验套管和套管端盖；
13.所述试验套管具有中间通孔以容纳可溶桥塞；
14.所述套管端盖安装在所述试验套管的内端，所述套管端盖上设有过滤网片。
15.在一些可选的实施例中，所述套管端盖设有内螺纹，通过内螺纹与试验套管内端的外螺纹连接；
16.所述套管端盖上设有直径不等的多个端盖通孔，所述端盖通孔的直径为3～15mm。
17.在一些可选的实施例中，所述过滤网片为采用不锈钢材质的密丝网，以便过滤可溶桥塞溶解残余物。
18.在一些可选的实施例中，所述外筒组件包括外筒、左端盖和右端盖；
19.所述外筒具有中间通孔以容纳试验套管；
20.所述左端盖安装于套筒左端，设有左端盖安装孔以安装试验套管和打压接头；
21.所述右端盖安装于套筒右端，设有进水球阀和出水球阀。
22.在一些可选的实施例中，所述左端盖设有外螺纹，与外筒左端的内螺纹连接；所述右端盖设有内螺纹，与外筒右端的外螺纹连接；所述左端盖和右端盖的螺纹连接部位设有密封圈；
23.所述右端盖盖板上设有螺纹通孔，用于安装进水球阀和出水球阀。
24.在一些可选的实施例中，所述外筒的外筒壁上还设有下列之一或组合：至少一个压力表、至少一个温度传感器、至少一个溢流安全阀。
25.在一些可选的实施例中，上述装置还包括设置在外筒组件内、试验套管组件下方的支撑块，所述支撑块采用绝缘材料，具有与试验套管组件匹配的弧形支撑面。
26.在一些可选的实施例中，上述装置还包括支撑架；
27.所述支撑架包括底座、至少两个支撑板和对应的箍圈，所述支撑板具有弧形托，所述弧形托与对应的箍圈配合以固定所述外筒组件。
28.在一些可选的实施例中，所述外筒组件的外筒壁上还布置有感应线圈；相应的，
29.所述装置还包括线圈固定组件以支撑所述感应线圈。
30.本发明实施例还提供一种可溶桥塞性能模拟试验系统，包括：注液控压子系统、注液子系统和上述的可溶桥塞性能模拟试验装置；
31.所述可溶桥塞性能模拟试验装置包括的试验套管组件用于容纳可溶桥塞和堵头，或容纳可溶桥塞；
32.所述注液控压子系统，用于控制注液子系统向第一腔体和/或第二腔体内注入模拟溶液；以及根据可溶桥塞坐封、承压或溶解测试的预设测试压力，对模拟溶液进行加压。
33.在一些可选的实施例中，上述系统还包括感应加热子系统，用于根据可溶桥塞坐
封、承压或溶解测试的预设测试温度，对模拟溶液进行加热。
34.在一些可选的实施例中，所述注液控压子系统，还用于获取可溶桥塞在坐封、承压测试过程中的压力变化数据，确定可溶桥塞的承压和密封性能；或获取可溶桥塞在溶解测试工程中的溶解情况，确定可溶桥塞的溶解性能。
35.在一些可选的实施例中，所述注液控压子系统包括控制操作模块、压力监测模块和高压软管；
36.所述控制操作模块，用于基于设置的加压参数和压力监测模块监测到的压力数据，控制高压软管向第一腔体内注入模拟溶液，以及控制对模拟溶液的加压速度和加压量中的至少一个；
37.所述高压软管连接注液子系统和可溶桥塞性能模拟试验装置中的打压接头，以便将注液子系统提供的模拟溶液注入第一腔体中；
38.所述压力监测模块，用于监测第一腔体内模拟溶液的压力。
39.在一些可选的实施例中，感应加热子系统，包括循环监测模块、温度测量模块、监测控制模块；
40.温度测量模块，与可溶桥塞性能模拟试验装置中的温度传感器连接，以测量装置外表面和装置中模拟溶液的温度；
41.循环监测模块，用于监测系统工作状态以及实现异常报警功能，所述工作状态包括感应线圈加热工作状态、水循环冷却状态、可溶桥塞性能模拟试验装置的工作状态、以及系统异常状态中的至少一个；
42.监测控制模块，用于获取温度测量模块测量的温度数据和循环检测模块的监测数据，以及根据获取的温度数据和预设的温控参数控制模拟线圈工作对模拟溶液进行加温；根据监测数据调整系统中相应部分工作状态。
43.在一些可选的实施例中，所述注液子系统包括至少一个盛装模拟溶液的溶液箱、输送泵和注液管路；
44.所述注液管路连接所述外筒组件上设有进出水口，以便向第二腔体内注入模拟溶液；以及所述注液管路连接所述打压接头，以便向第一腔体内注入模拟溶液；
45.所述输送泵连接溶液箱，以将溶液箱中的模拟溶液泵入注液管路。
46.在一些可选的实施例中，上述系统还包括连接注液控压子系统和感应加热子系统的主电源。
47.本发明实施例还提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，基于上述的可溶桥塞性能模拟试验装置实现，包括：
48.将可溶桥塞和堵头封闭于试验套管组件内，向第一腔体内注满模拟溶液；
49.按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定的第一测试压力，进入稳压过程并持续设定的第一稳压时长，获取可溶桥塞的压力变化数据，确定可溶桥塞的承压和密封性能。
50.在一些可选的实施例中，上述方法还包括：
51.向第二腔体内注满模拟溶液；
52.按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定的第二测试压力，按预设温控参数对第一腔体和第二腔体中的液体加热至设定的测试温度；
53.在设定的测试温度下且稳压过程持续设定的第二稳压时长，获取可溶桥塞的压力变化数据，确定可溶桥塞在设定的测试温度下的的承压和密封性能。
54.在一些可选的实施例中，上述方法还包括：
55.根据设定的测试温度，设置第二腔体的第三测试压力，将第二腔体内的模拟溶液加压至设定的第三测试压力；所述第三测试压力小于第一测试压力且小于第二测试压力。
56.在一些可选的实施例中，所述按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定第一测试压力，包括：
57.按照预设的压力阶梯间隔对第一腔体内的液体进行阶梯加压，每个阶梯加压过程包括升压阶段和稳压阶段，每个升压阶段将压力增加一个压力阶梯，每个稳压阶段持续设定的第三稳压时长，直至将第一腔体内的液体增加至设定的第一测试压力；或
58.所述按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定第二测试压力，包括：
59.按照预设的压力阶梯间隔对第一腔体内的液体进行阶梯加压，每个阶梯加压过程包括升压阶段和稳压阶段，每个升压阶段将压力增加一个压力阶梯，每个稳压阶段持续设定的第四稳压时长，直至将第一腔体内的液体增加至设定的第二测试压力。
60.在一些可选的实施例中，所述将可溶桥塞和堵头封闭于试验套管组件内，包括：
61.可溶桥塞与连接适配器、坐封工具连接，置于试验套管中；
62.驱动坐封工具，以通过连接适配器推动可溶桥塞，将可溶桥塞坐封于试验套管中，在可溶桥塞的中心孔内装入堵头，将试验套管装入外筒组件中，并连接好打压接头。
63.在一些可选的实施例中，上述方法还包括：
64.将试验套管组件内堵头取出，将可溶桥塞封闭于试验套管组件内，使第一腔体和第二腔体连通；
65.按照预设的溶解测试流程，测试可溶桥塞在模拟溶液中的溶解性能。
66.在一些可选的实施例中，按照预设的溶解测试流程，测试可溶桥塞在模拟溶液中的溶解性能，包括：
67.对可溶桥塞进行至少一个阶段的溶解测试，直至可溶桥塞的溶解残余物符合设定要求；每个阶段的溶解测试包括：向第一腔体和/或第二腔体内注入模拟溶液，将模拟溶液加热至设定的溶解温度，等待设定的第一溶解时长，排出腔体内的井液；
68.获取可溶桥塞在每个阶段的溶解情况，确定可溶桥塞的溶解性能。
69.在一些可选的实施例中，所述模拟溶液的成分根据所述可溶桥塞待使用井筒中的井液确定，所述第一测试压力和第二测试压力根据所述可溶桥塞待使用的井筒环境压力确定，所述测试温度和溶解温度根据所述可溶桥塞待使用的井筒环境温度确定。
70.本发明实施例提供一种上述的可溶桥塞性能模拟试验装置或上述的可溶桥塞性能模拟试验系统在可溶桥塞性能模拟试验中的应用。
71.本发明实施例提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，使用上述的可溶桥塞性能模拟试验系统实现。
72.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
73.本发明实施例提供的可溶桥塞性能模拟试验装置，将可溶桥塞坐封于试验套管组件中，注入模拟溶液模拟井下矿化度，并能调整控制温度和压力以模拟井下温度和压力环
境，尤其是模拟井下高温高压的作业环境，以便在与井下的温度、压力和矿化度环境基本相同的情况下，测试可溶桥塞的坐封、承压和溶解性能，获取更贴近真实应用环境的测试数据，更准确的测试可溶桥塞的各种性能，从而能够很好的把控可溶桥塞的质量。
74.本发明实施例提供的可溶桥塞性能模拟试验系统和方法能够自动化的实现对可溶桥塞性能测试的各种测试环境参数的控制，获取测试数据后自动分析处理，能够自动调整测试系统的工作状态，以便更好的模拟真实的测试环境，获取更符合真实使用情况的测试数据，使可溶桥塞性能测试过程更优化，该试验系统工艺成熟，功能完善，能够做到自动化、可视化，进一步提高测试过程的可控性。
75.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
76.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
77.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
78.图1为本发明实施例中可溶桥塞性能模拟试验装置的结构示意图；
79.图2为本发明实施例中可溶桥塞性能模拟试验装置固定结构的示意图；
80.图3为本发明实施例中可溶桥塞性能模拟试验系统的结构示意图；
81.图4为本发明实施例一中可溶桥塞性能模拟试验方法的流程图；
82.图5为本发明实施例二中可溶桥塞性能模拟试验方法的流程图；
83.图6为本发明实施例三中可溶桥塞性能模拟试验方法的流程图。
84.附图标记说明：
85.1-注液控压子系统，2-可溶桥塞性能模拟试验装置，3-感应加热子系统，4-注液子系统，5-主电源；
86.11-控制操作模块，12-压力监测模块，13-高压软管；
87.21-打压接头，22-试验套管组件，23-外筒组件，24-可溶桥塞，25-支撑块，26-支撑架，27-线圈固定组件；
88.221-试验套管，222-套管端盖，223-过滤网片；
89.231-外筒，232-左端盖，233-右端盖，234-进水球阀，235-出水球阀，236-压力表、237、239-温度传感器、238-溢流安全阀；
90.241-桥塞本体，242-堵头；
91.261-底座，262-支撑板，263-箍圈，264-螺栓螺母；
92.31-循环监测模块，32-监测控制模块，33-温度测量模块，34-感应线圈；
93.41-输送泵，42-溶液箱，43-注液管路。
具体实施方式
94.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例
所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
95.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
96.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
97.为了更好的把控可溶桥塞质量，本发明实施例提供一种可溶桥塞性能模拟试验装置、系统和方法，能够模拟井下不同温度、压力及矿化度环境，测试可溶桥塞的坐封、承压、溶解等综合性能
98.本发明实施例提供一种可溶桥塞性能模拟试验装置，其结构如图1所示，包括：外筒组件23、试验套管组件22和打压接头21，试验装置包括非组装状态和组装状态，组装状态下：
99.试验套管组件22位于外筒组件23内，外端伸出并连接打压接头21，内端与外筒组件23腔体连通，试验套管组件22具有中间通孔以容纳可溶桥塞24；
100.打压接头21连接于试验套管组件22的外端，以向可溶桥塞24上面的第一腔体内注入模拟溶液并加压；
101.外筒组件23上设有进出水口以向可溶桥塞下面的第二腔体内注入模拟溶液，外筒组件23上还设有测温仪器和测压仪器。
102.本发明实施例提供的可溶桥塞性能模拟试验装置，将可溶桥塞坐封于试验套管组件中，注入模拟溶液模拟井下矿化度，并能调整控制温度和压力以模拟井下温度和压力环境，以便在与井下的温度、压力和矿化度环境基本相同的情况下，测试可溶桥塞的坐封、承压和溶解性能，获取更贴近真实应用环境的测试数据，更准确的测试可溶桥塞的各种性能，从而能够很好的把控可溶桥塞的质量。
103.在一些可选的实施例中，上述试验套管组件22包括试验套管221和套管端盖222；试验套管221具有中间通孔以容纳可溶桥塞24；套管端盖222安装在试验套管221的内端，套管端盖222上设有过滤网片223。
104.套管端盖222设有内螺纹，通过内螺纹与试验套管221内端的外螺纹连接；套管端盖222上设有直径不等的多个端盖通孔，端盖通孔的直径为3～15mm。套管端盖222实际上是一种保护端盖，主要是用于阻挡可溶桥塞在失封或急速滑移时的冲击力，起到防护作用。
105.过滤网片223为采用不锈钢材质的密丝网，以便过滤可溶桥塞溶解残余物。在实验过程中，防止可溶桥塞的溶解残余物中的颗粒状杂质流出试验套管，堵塞或损坏外筒上设置的器件，比如溢流安全阀、温度传感器、压力表等等。
106.上述试验套管221可以根据试验需要进行选择设计，较佳的，选择与石油工业标准
套管的规格、参数等完全一致，通过截取一段，两端设外螺纹，分别用以连接左端盖232及套管端盖222；试验套管221的尺寸、规格、钢级等参数则根据不同型号、尺寸的可溶桥塞试验而进行调整。
107.上述打压接头21设有外螺纹，中心处设有螺纹孔、密封锥面及注液通孔，以便装置能够形成密封的内部腔体，并通过螺纹孔连接高压软管以便向腔体内注液。
108.在一些可选的实施例中，上述外筒组件23包括外筒231、左端盖232和右端盖233；外筒231具有中间通孔以容纳试验套管221；左端盖232安装于套筒231左端，设有左端盖安装孔以安装试验套管221和打压接头21；右端盖233安装于套筒231右端，设有进水球阀234和出水球阀235。
109.外筒231整体呈管状，两端设螺纹分别与左端盖232、右端盖233连接并密封，具体的，左端盖232设有外螺纹，与外筒231左端的内螺纹连接。左端盖232两端均设有内螺纹，分别与打压接头21及试验套管221连接，右端盖233设有内螺纹，与外筒231右端的外螺纹连接，右端,233盖板上设有螺纹通孔，用于安装进水球阀234和出水球阀235。
110.左端盖232和右端盖233的螺纹连接部位设有密封圈，用以密封试验套管221与外筒231之间的环空及确保试验套管221内能够形成高压密封腔。进水球阀234和出水球阀235可以选用耐高温耐腐蚀材料。
111.外筒231的外筒壁上还设有下列之一或组合：至少一个压力表、至少一个温度传感器、至少一个溢流安全阀。如图1中所示的为与外筒231上的压力表236、温度传感器237、溢流安全阀238和图2中所示的温度传感器239等等。外筒231上还设有若干密封锥螺纹孔，密封锥螺纹孔可以选用r1/2密封锥螺纹，用以安装和固定压力表、溢流安全阀以及温度传感器等组件。溢流安全阀可以选用耐高温耐腐蚀的可调式弹簧微启封闭式安全阀。其中，温度传感器237和239均采用高精度热电阻温度传感器，其中温度传感器237位插入式温度传感器，可以穿过外筒的筒壁，插入到内腔中；温度传感器239为贴片式温度传感器，贴附在外筒的外表面，测试表面温度以及设置的感应线圈的温度。温度传感器、压力传感器的类型可依根据需要选择。
112.上述用于试验的密封桥塞包括桥塞本体241和堵头242。堵头242设有密封槽，安装密封圈，用于封堵可溶桥塞本体241的中心孔，建立桥塞上端密封腔和下端密封腔。在实际应用中，在进行坐封、承压测试时，需要带有堵头242，使得桥塞两端液流不通，以测试其承压和密封性能。在进行溶解试验时，不带有堵头242，使桥塞两端连通，测试桥塞浸泡在模拟液体中时的溶解特性。
113.在一些可选的实施例中，上述装置还包括设置在外筒组件23内、试验套管组件22下方的支撑块25，支撑块25采用绝缘材料，具有与试验套管组件22匹配的弧形支撑面。支撑块25的截面是半圆环状，其外侧面与外筒231的内表面形状匹配，内侧面与试验套管221的外表面形状匹配，主要起到支撑试验套管221的作用。
114.在一些可选的实施例中，上述装置还包括支撑架26；支撑架26包括底座261、至少两个支撑板262和对应的箍圈263，支撑板262具有弧形托，弧形托与对应的箍圈263配合以固定外筒组件22。底座261可以采用型钢焊接而成，用于支撑和固定外筒231和感应线圈组件。支撑板262和箍圈263通过螺栓螺母264连接形成固定组件来固定支撑试验装置。支撑板262采用钢板加工而成，其上端圆弧槽的半径与外筒的半径相等，箍圈263呈u形结构，两端
设螺旋孔，用于箍住外筒后，通过螺旋螺母与支撑板连接，并压紧。
115.在一些可选的实施例中，外筒组件23的外筒231壁上还布置有感应线圈34；相应的，上述装置还包括线圈固定组件27以支撑感应线圈34。感应线圈34可以作为感应加热子系统的一部分，在使用时再套装在外筒壁上，也可以作为上述可溶桥塞性能模拟试验装置的一部分，固定安装在外筒壁上，使用时再连接感应加热子系统即可。
116.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种可溶桥塞性能模拟试验系统，其结构如图3所示，包括：注液控压子系统1、可溶桥塞性能模拟试验装置2和注液子系统4。
117.可溶桥塞性能模拟试验装置2，用于包括的试验套管组件用于容纳可溶桥塞和堵头，或容纳可溶桥塞；具体的，可以坐封241的可溶桥塞于试验套管组件22内并安装上堵头后封闭实验套管组件22，或将可溶桥塞封存于试验套管组件22内。
118.注液控压子系统1，用于控制注液子系统4向第一腔体和/或第二腔体内注入模拟溶液；以及根据可溶桥塞坐封、承压或溶解测试的预设测试压力，对模拟溶液进行加压。
119.在一些可选地实施例中，上述系统还包括感应加热子系统3，用于根据可溶桥塞坐封、承压或溶解测试的预设测试温度，对模拟溶液进行加热。上述可溶桥塞性能模拟试验系统设有感应加热子系统3时，可以对可溶桥塞在设定温度下的性能进行测试，不设有感应加热子系统3时，可测试可溶桥塞的承压性能。
120.上述注液控压子系统，还用于获取可溶桥塞在坐封、承压测试过程中的压力变化数据，确定可溶桥塞的承压和密封性能；或获取可溶桥塞在溶解测试工程中的溶解情况，确定可溶桥塞的溶解性能。
121.上述注液控压子系统包括控制操作模块11、压力监测模块12和高压软管13。控制操作模块11用于基于设置的加压参数和压力监测模块12监测到的压力数据，控制注液子系统通过高压软管13向第一腔体内注入模拟溶液，以及控制对模拟溶液的加压速度和加压量中的至少一个。压力监测模块12用于监测第一腔体内模拟溶液的压力。高压软管13连接注液子系统4和可溶桥塞性能模拟试验装置2中的打压接头21，以便将注液子系统4提供的模拟溶液注入第一腔体中。
122.注液控压子系统1试验系统模拟井底压力的执行单元，其通过控制操作模块11控制注液子系统4中的液压组件工作，并调节压力的变化和液压油的循环，实现通过高压软管13输注模拟溶液及适时的控制试验装置中的压力大小等功能，且控制操作模块11能够精确控制加压量、加压速度，且能够适时的调节和进行状态锁定；还可以通过压力检测模块12自动监测并记录压力变化与时间之间的数值关系，并绘制曲线等等。
123.上述可溶桥塞性能模拟试验装置2的结构参照图1的相关描述，试验装置2是试验系统的关键组成部分，其整体设计是为了实现桥塞上部能够充满模拟溶液并持续稳压，下部能够始终浸泡在模拟溶液的环境中并保持某设定的温度，从而模拟可溶桥塞在压裂作业承压时的温度和压力环境。
124.在一些可选地实施例中，上述感应加热子系统3，包括循环监测模块31、监测控制模块32和温度测量模块33；
125.温度测量模块33，与可溶桥塞性能模拟试验装置中的温度传感器连接，以测量装置外表面和装置中模拟溶液的温度；
126.循环监测模块31，用于监测系统工作状态以及实现异常报警功能，工作状态包括
感应线圈加热工作状态、水循环冷却状态、可溶桥塞性能模拟试验装置的工作状态、以及系统异常状态中的至少一个；
127.监测控制模块32，用于获取温度测量模块33测量的温度数据和循环检测模块31的监测数据，以及根据获取的温度数据和预设的温控参数控制感应线圈34工作对模拟溶液进行加温；根据监测数据调整系统中相应部分工作状态。
128.感应加热子系统3是试验系统模拟井底温度的执行单元。其中的循环监测模块31连接监测控制模块32，在感应加热子系统工作工程中，提供水循环冷却、系统状态监测及异常情况警报等功能。而监测控制模块32是感应加热系统的核心部分；其连接主电源5后，将交流电转变成高频电流；调制及控制整个感应加热子系统及感应线圈是否工作，并根据温度测量模块33反馈的信号和数据调节整个系统的工作模式及工作状态。
129.温度测量模块33主要是用于测量试验装置的外筒表面及腔内溶液的温度，并适时反馈给感应加热子系统中的监测控制模块32，辅助完成监测控制模块32对加热温度的调节和控制。温度测量模块33可以连接多个传感器，在实际应用中根据需要进行温度数据采集，以上述试验装置为例，装置的外筒上设有三个温度传感器，均可采用高精度热电阻温度传感器，两个传感采用贴片式温度传感器239，紧紧贴在外筒的外圆表面且位于感应线圈铜管的下方；另一个传感器采用插入式温度传感器237，通过螺纹连接并插入至外筒的腔内；其中在轴向上靠近线圈中间部位的温度传感器作为主控温度，即监测控制模块32的温度控制将以该传感器监测和反馈的温度为主要参考数据，其它温度传感器反馈的为辅助参考数据。此外，温度测量模块的温度传感器数量可以根据需要进行增加，只需要合理的确定主控温度传感器的位置即可。
130.感应线圈34通过线圈固定组件27固定和支撑，感应线圈34是采用矩形铜管加工成螺旋形圆环状，用于安装在试验装置的外部，其两端的管缆与监测控制模块32连接；当监测控制模块32启动工作时，则感应线圈34直接对外筒231进行感应加热。线圈固定组件27均采用绝缘材料制成，用于固定和支撑感应线圈，始终保持其整体的形态和位置。
131.在一些可选地实施例中，上述注液子系统4包括至少一个盛装模拟溶液的溶液箱42、输送泵41和注液管路43；
132.注液管路43连接外筒组件23上设有进出水口，以便向第二腔体内注入模拟溶液；以及注液管路连接打压接头，以便向第一腔体内注入模拟溶液
133.输送泵41连接溶液箱42，以将溶液箱42中的模拟溶液泵入注液管路43。输送泵可以是电动增压(恒压)泵。
134.注液子系统4作为模拟溶液的存储、供给子系统，主要是为了给外筒的内腔内注送和持续补偿一定矿化度溶液，其中的溶液箱和注液管路可以根据需要设置。如图2所示的，溶液箱42连接输送泵41，输送泵41位于连接进水口的进液管路上，连接出水口的出液管路直接连接到溶液箱42将溶液回收。包括进液管路和出液管路的注液管路连通于外筒进水球阀、电动增压泵、溶液箱之间，建立溶液注送通道；当需要对试验装置的外筒内的溶液建立循环时，只需要打开外筒下方的出水球阀即可建立溶液的循环。溶液箱设有液压开关式上盖，箱设有排水阀，用于装盛不同矿化度的溶液。
135.图2中是一个溶液箱42，通过注液管路43连接外筒组件上的进出水口为例进行示意的，图2中仅示出了此部分；而高压软管通过单独的注液管路连接另一个溶液箱，经高压
接头21向第一腔体内注入模拟溶液，该部分图2中未示出。实际应用中，高压软管所连接的溶液箱和外筒组件上的进出水口连接的溶液箱可以是同一个，也可以不是同一个，只要在一次模拟实验中所注入的模拟溶液是相同的即可。
136.在一些可选的实施例中，上述系统还包括连接注液控压子系统1和感应加热子系统3的主电源5。通过主电源5为注液控压子系统1和感应加热子系统3供电。
137.基于同一发明构思，本发明实施例提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，基于上述可溶桥塞性能模拟试验装置或系统实现，用以测试可溶桥塞的坐封、承压和溶解特性。
138.由于可溶桥塞在井下坐封锚定并承压的工作过程是先通过坐封工具提供一定的坐封力将桥塞丢手，坐封于套管内的指定位置，卡瓦锚定在套管内壁；密封胶筒挤压贴近套管壁，形成密封，实现封隔套管。因此，对可溶桥塞的坐封承压测试，首先就是要确保桥塞在井下形成有效的初始锚定和密封，确保其坐封的可靠性。
139.下面通过具体实施例分别进行描述。
140.实施例一
141.本发明实施例一提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，以常温下或说不设定温度的情况下测试可溶桥塞坐封、承压性能为例，其流程如图4所示，包括如下步骤：
142.步骤s101：将可溶桥塞和堵头封闭于试验套管组件内，向第一腔体内注满模拟溶液。
143.该步骤中将可溶桥塞与连接适配器、坐封工具连接，置于试验套管中；驱动坐封工具，以通过连接适配器推动可溶桥塞，将可溶桥塞坐封于试验套管中，在可溶桥塞中心孔内装入堵头，将试验套管装入外筒组件中，并连接好打压接头。
144.注液控压子系统控制注液子系统通过高压软管向第一腔体内注入模拟溶液，直至注满并排气后结束注入。模拟溶液可以根据待模拟区域的地下液体进行配置或者直接获取地下液体使用。可以基于行业标注一定矿化度的模拟溶液，例如，质量分数为1％的kcl溶液；也可以是清水或根据要求配制指定质量分数的kcl溶液等等。
145.步骤s102：按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定的第一测试压力，进入稳压过程并持续设定的第一稳压时长。
146.在对模拟溶液进行加压时，可以一次性加压至设定的第一测试压力，也可以经过多个阶段的加压后，加压至第一测试压力，多个阶段加压时，按照预设的压力阶梯间隔对第一腔体内的液体进行阶梯加压，每个阶梯加压过程包括升压阶段和稳压阶段，每个升压阶段将压力增加一个压力阶梯，每个稳压阶段持续设定的第三稳压时长，直至将第一腔体内的液体增加至设定的第一测试压力。压力阶梯间隔、以及升压和稳压的时间长度等参数可以根据具体的试验需要设定。
147.步骤s103：获取可溶桥塞的压力变化数据，确定可溶桥塞的承压和密封性能。
148.注液控压子系统中的控制操作模块，可以收集可溶桥塞从坐封锚定开始，到加压、稳压后各个阶段的压力变化数据，根据压力变化数据可以得知其承压、密封性能是否良好，比如桥塞在加压后向远离打压接头的方向移动或者桥塞两端压力变化明显，可能就是其承压或密封性能不够好导致的。可以将获取的相关数据以曲线的形式进行展示，便于查看比较。
149.本实施例中，为测试和检验可溶桥塞的坐封锚定及密封性能，将已坐封有可溶桥
塞的试验套管,安装并检查各处密封圈后，一端与左端盖及打压接头连接，另一端安装过滤网片后，旋紧套管端盖；然后一起装入试验装置的外筒中，旋紧并检查连接螺纹。进而将注液控压子系统的高压软管及连接头与打压接头连接，启动注液控压子系统工作，将一定矿化度的模拟溶液注入试验套管内可溶桥塞上端的第一腔体内，待确认注满并排气后，通过注液控压子系统的增压泵持续加压，按每间隔10mpa阶梯加压，每个压力阶梯稳压5分钟，且确保在每个阶梯的升压或稳压过程中，可溶桥塞未出现滑移或压力下降明显的情况下，持续增压至设定压力，如70mpa或50mpa，设定的最大压力值需要根据可溶桥塞的设计的承压等级来决定，稳压30分钟，根据记录的压力曲线及试验过程判断可溶桥塞的坐封锚定及密封性能。
150.本发明实施例提供的可溶桥塞性能模拟试验方法能够自动化的实现对可溶桥塞性能测试的各种测试环境参数的控制，获取测试数据后自动分析处理，能够自动调整测试系统的工作状态，以便更好的模拟真实的测试环境，获取更符合真实使用情况的测试数据，使可溶桥塞性能测试过程更优化，该试验系统工艺成熟，功能完善，能够做到自动化、可视化，进一步提高测试过程的可控性。
151.实施例二
152.本发明实施例而提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，以在设定常温下测试可溶桥塞坐封、承压性能为例，其流程如图5所示，包括如下步骤：
153.步骤s201：将可溶桥塞和堵头封闭于试验套管组件内，向第一腔体和第二腔体内注满模拟溶液。
154.准备待试验的一定尺寸、规格的可溶桥塞和试验套管及与之相匹配的连接适配器，调试地面液压坐封工具。将可溶桥塞、适配器、液压坐封工具依次连接，水平放置于试验套管中。坐封用油泵驱动液压坐封工具的活塞缸，通过适配器作用于桥塞推环，将可溶桥塞坐封于试验套管内，完成桥塞坐封过程。油泵配有显示坐封时的丢手力的变化，察桥塞的丢手螺纹、卡瓦和胶筒状态判断桥塞坐封效果，并记录丢手力、坐封性能等相关数据。
155.完成坐封后，在试验套管内的可溶桥塞中心孔装入堵头；将试验套管整体装入外筒组件中，并连接好打压接头。
156.注液控压子系统控制注液子系统通过高压软管向第一腔体内注入模拟溶液，直至注满并排气后结束注入，此外，控制注液子系统通过外筒上的进水球阀向第二腔体内注入模拟溶液，直至注满并排气后结束注入。
157.步骤s202：按照预设的加压参数将第一腔体内的模拟溶液加压至设定的第二测试压力，按预设温控参数对第一腔体和第二腔体中的液体加热至设定的测试温度。
158.为了测试可溶桥塞在一定温度和一定压力下的承压、密封性能，需要加压和控温，通过注液控压子系统加压控压，通过感应加热子系统加温控温，实现模拟一定压力一定温度的使用环境。
159.在对模拟溶液进行加压时，可以一次性加压至设定的第二测试压力，也可以经过多个阶段的加压后，加压至第二测试压力，多个阶段加压时，按照预设的压力阶梯间隔对第一腔体内的液体进行阶梯加压，每个阶梯加压过程包括升压阶段和稳压阶段，每个升压阶段将压力增加一个压力阶梯，每个稳压阶段持续设定的第四稳压时长，直至将第一腔体内的液体增加至设定的第二测试压力。第二测试压力可以喝第一测试温度相同，也可以不同，
在实际使用中，可以设置多个第一测试压力和多个第二测试压力，以测试可溶桥塞在不同压力下的性能。
160.对于测试温度，可以通过感应线圈加热，控制其加热情况，加热至所需温度并维持，还可以实时监测外筒表面和感应线圈温度，以便更好的控制加热的过程。
161.可选的，针对不同的测试温度，第二腔体内的液体选择被加压或者不被加压，可以选择根据不同的温度加压至不同的压力，以获得更好的测试效果，也就是说，可以根据设定的测试温度，设置第二腔体的第三测试压力，将第二腔体内的模拟溶液加压至设定的第三测试压力；通常第三测试压力小于第一测试压力且小于第二测试压力。
162.步骤s203：在设定的测试温度下且稳压过程持续设定的第二稳压时长。
163.稳压过程一般是指压力加到预设压力后，不在加压，压力处于维持状态。在该过程中可以查看压力的维持情况。
164.步骤s204：获取可溶桥塞的压力变化数据，确定可溶桥塞在设定的测试温度下的的承压和密封性能。
165.注液控压子系统中的控制操作模块，可以收集可溶桥塞从坐封锚定开始，到加压、稳压后各个阶段的温度数据和压力变化数据，根据压力变化数据可以得知其承压、密封性能是否良好。可以将获取的相关数据以曲线的形式进行展示，便于查看比较。
166.本实施例中，进一步模拟和测试可溶桥塞在一定温度和压力条件下的密封承压性能；则需要将试验套管及可溶桥塞两端的溶液进行加热，确保桥塞稳压在持续稳压的同时，处于一定温度的溶液中。因此，在给第一腔体注入模拟溶液的同时或之后，打开右端盖上方的进水球阀，开启电动恒压泵，溶液箱内一定矿化度的模拟溶液泵入外筒的第二腔体内，确认充满并排气后，关闭进水球阀，停泵。此时，通过设定注液控压子系统对可溶桥塞上端加压，待升压至20mpa后，停止加压。然后参照井底实际温度范围，设置感应加热子系统的控制温度；随后启动感应加热子系统，开始对外筒进行感应加热。随着外筒及其腔内的溶液温度的不断升高，试验套管及其内部的溶液也相应会被导热；因此，可溶桥塞上端的压力也会随着温度的升高而升高。直至外筒右侧伸入腔内的温度传感器测量的温度达到温度设定值。其中试验系统的加热温度控制，一方面受感应加热子系统的设定温度来控制外筒被电磁感应加热最高温度来限定，同时还受到外筒内空腔的压力，该压力值通过溢流安全阀来调节，方可将腔内的溶液加热至指定的温度。例如：如果设定溶液最终的加热温度为120℃，则应调节溢流安全阀的溢流压力为0.2mpa，确保外筒空腔内压力为恒压0.2mpa；如果设定溶液最终的加热温度为150℃，则应调节溢流安全阀的溢流压力为0.5mpa，确保外筒空腔内压力为恒压0.5mpa。待桥塞上端的压力趋于稳定时，将可溶桥塞上端增压至设定压力，如70mpa；此时开始采集和记录试验压力-温度-时间曲线；以验证可溶桥塞的有效稳压时间及密封承压性能。
167.实施例三
168.本发明实施例而提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，以测试可溶桥塞溶解性能为例，其流程如图6所示，包括如下步骤：
169.步骤s301：将可溶桥塞封闭于试验套管内，使第一腔体和第二腔体连通。
170.可以在实施例一和二的基础上将试验套管组件内堵头取出，将可溶桥塞封闭于试验套管组件内；或者直接将一个可溶桥塞封闭于试验套管内。
171.对可溶桥塞进行坐封、承压测试后，停止加热、加压，待压力和温度降低到安全范围后，拆下打压接头，将可溶桥塞中心孔内的堵头取下，并重新装上打压接头，将可溶桥塞本体置于一端封闭的试验套管内。
172.步骤s302：按照预设的溶解测试流程，测试可溶桥塞在模拟溶液中的溶解性能。
173.对可溶桥塞的溶解测试也需要注入模拟液体，由于堵头拆掉后第一腔体和第二腔体已连通，因此从第一腔体的打压接头和/或第二腔体的进水球阀注入模拟溶液都是可以的。
174.溶解测试可以是执行一个阶段或多个阶段，即注入一次模拟液体一直浸泡直至可溶桥塞溶解到符合要求，在浸泡过程中可以控制温度达到预设的溶解温度。或者注入模拟溶液、控温升温、一定时间后排液，然后再一次注入模拟溶液、控温升温、一定时间后排液，多次重复该过程，直至可溶桥塞溶解到符合要求。
175.对可溶桥塞进行至少一个阶段的溶解测试，直至可溶桥塞的溶解残余物符合设定要求时，每个阶段的溶解测试包括：向第一腔体和/或第二腔体内注入模拟溶液，将模拟溶液加热至设定的溶解温度，等待设定的第一溶解时长，排出腔体内的井液；获取可溶桥塞在每个阶段的溶解情况，确定可溶桥塞的溶解性能。
176.本实施例中，进一步模拟和测试可溶桥塞在一定温度和矿化件下的溶解性能，在完成密封承压性能测试后，关停注液控压子系统、感应加热子系统、注液子系统等，对整个试验系统进行泄压、降温；确保安全后，拆卸打压接头，取出堵头，建立可溶桥塞上、下端通道后，然后重新安装好打压接头，封堵试验套管的左端。按要求在注液子系统的溶液箱内配制好一定矿化度的溶液随后启动溶液补偿系统，将试验装置的外筒及试验套管等内部空腔注满溶液，进而启动感应加热系统，设置溶解温度，待温度稳定后，开始记录溶解起始时间。
177.每经过设定的时间长度，例如24小时说或48小时，重复上述步骤(降温、排放试验装置内的溶液)，检查并记录试验套管内的可溶桥塞的溶解情况；然后再重新注液、升温，继续溶解。直至可溶桥塞本体从试验套管脱离并溶解至本体的溶解残余物大小满足行业标准的相关要求后，即可停止溶解测试，记录溶解总时间。从试验套管中取出的溶解残余物，待沥干(烘干)后，称重并测量尺寸。
178.上述实施例一、二、三中，所用到的模拟溶液的成分根据可溶桥塞待使用井筒中的井液确定，第一测试压力和第二测试压力根据可溶桥塞待使用的井筒环境压力确定，测试温度和溶解温度根据可溶桥塞待使用的井筒环境温度确定。在试验中，尽可能模拟可溶桥塞的真实使用环境，因此，当可溶桥塞用于不同的储油区域的油井时，在测试时，也尽可能使用该储油区域地层中的液体作为模拟溶液，使矿化度保持一致。
179.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种上述的可溶桥塞性能模拟试验装置或上述的可溶桥塞性能模拟试验系统在可溶桥塞性能模拟试验中的应用。
180.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种可溶桥塞性能模拟试验方法，使用上述的可溶桥塞性能模拟试验系统实现。
181.关于上述实施例中装置、系统、方法各部分中相关内容已在一部分中进行描述的，其他部分不再重复描述。
182.本发明实施例的上述装置、系统和方法，可用于可溶桥塞井下作业性能模拟试验过程中，能够充分模拟井下不同温度、压力、矿化度等作业环境，测试可溶桥塞在井下作业
过程中的坐封、承压、溶解等综合性能；通过自动化的控压注液子系统和感应加热子系统3精确控制压力及加压速度，并适时的调节和锁定状态，以及精准控制和调节温度；不仅能够适时控制整个试验系统的加热温度及系统内的溶液温度，还可以准确获取和记录可溶桥塞的丢手力、坐封行程、有效耐温及承压能力、有效密封时间、溶解时间等性能参数及数据，并自动输出压力、温度、时间等数值变化关系曲线。最终实现可溶桥塞在承压过程中，可溶桥塞上部能够充满模拟溶液并持续保持稳定的高温、高压状态，下部能够始终浸泡在模拟溶液的环境中并保持某设定的温度；同时，搭载溶液自动补偿系统，实现试验过程中系统内溶液的自动补偿和循环功能。从而模拟可溶桥塞在井下的工作环境；为可溶桥塞的综合性能试验提供保障，把控其产品质量及性能指标；同时根据试验数据和结论，能够更好的指导可溶桥塞的进一步优化设计，有力推动不同尺寸及不同温度、压力等级的可溶桥塞系列化产品的研发。
183.该试验装置和系统具有工艺更成熟、功能更加完善、可视化与自动化、智能化程度更高的优势；能够适用于不同尺寸可溶桥塞及不同套管规格的性性能测试；其承压性能测试范围大，可以测试0-200mpa的压力范围，测试精度高，测试压力控制精度可以达到0.1mpa，耐温性能测试范围大，可以测试0-200℃的温度范围，测试精度高，温度控制精度可以达到0.1℃，误差可以控制在
±
1℃，是一种，高精度、自动化的先进试验系统。
184.除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
185.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
186.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
187.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
188.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执
行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
189.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
190.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。