一种可溶性桥塞溶解试验装置及方法与流程

本发明涉及石油工业井下工具测试技术领域，特别是一种可溶性桥塞溶解试验装置及方法。

背景技术：

可溶性桥塞是一种新型的井筒临时封隔类工具，集常规快钻复合桥塞和大通径桥塞优点于一体，无需任何干预作业，在井筒内液体及温度条件下即可自行溶解，实现全通径投产，为后期生产测井及重复压裂等作业提供有利条件，可有效降低施工风险，节省作业时间，提高生产效率。

可溶性桥塞作为水平井分段压裂的关键工具，其性能好坏直接影响着工艺措施的成败，而其溶解效果又是其性能好坏的重要表征。当前，现有的可溶性桥塞种类繁多，工具可靠性参差不齐；即使一些可溶性桥塞出厂时，有溶解性能指标，但由于地下物理化学条件千差万别，其溶解性能根据不同的地层条件而不同，如何准确把握可溶性桥塞在不同地层的溶解性能，对可溶性桥塞的使用和施工过程的把控至关重要，因此，在可溶性桥塞入井前根据拟应用井况条件开展溶解测试并掌握其溶解时间、溶后产物等重要信息，对于把控可溶性桥塞质量，确保施工效果具有重要意义。而目前还没有一套能够模拟可溶性桥塞现场实际溶解工况的试验装置及方法。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可溶性桥塞溶解试验装置及方法，能在可溶性桥塞入井前根据拟应用井况条件开展溶解性测试，并掌握其溶解时间、溶后产物等重要信息，以指导可溶性桥塞在不易观察的不同井下工况下的准确、高效使用，解决了目前还没有能够模拟可溶性桥塞现场实际溶解工况的试验装置及方法的问题。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可溶性桥塞溶解试验装置，包括恒温水浴箱、升降架、软管、上接头、套管短节、高温伴热带、下接头和可调节的套管支架；所述恒温水浴箱固定安装在升降架台面上，恒温水浴箱下部出口与上接头通过软管连接，上接头与套管短节一端丝扣连接，下接头与套管短节另一端丝扣连接，所述高温伴热带包裹于套管短节外表面，所述套管短节横置并固定于套管支架上；所述的上接头与软管连接处安装有球阀；

所述下接头上方通过泄压拷克连接有压力表。

进一步的是，所述套管支架包括底座、手轮和升降臂，所述升降臂一端活动连接至底座一个支臂上，另一端固定连接竖向丝杆的上端，所述竖向丝杆螺纹套接在底座的另一个支臂上，且下端通过螺纹配合的横向丝杆与手轮连接；所述升降臂两端上表面分别设置半圆形的支撑槽，所述套管短节横置并通过固定带固定于半圆形的支撑槽；且升降架底座四角安装有轮子，所述轮子上设置有锁定结构。锁定结构为常规滚轮固定结构，例如，市面上有售的带固定支撑的脚轮。方便移动并可以在试验时锁定轮子，保证试验时装置的稳定性。

进一步的是，所述的升降架采用液压方式控制升降，升降高度范围为0.5～2.0m。方便往恒温水浴箱内加注试验介质，并保证恒温水浴箱位于最高点时，试验介质能靠重力注入套管短节内。

进一步的是，所述的软管耐温级别为100～150℃，耐压级别为21～70mpa，软管内径为12～20mm。保证软管的耐压耐温性能，以满足试验需要。

进一步的是，所述球阀耐压级别为21～70mpa，内径为12～20mm。保证球阀的耐压性能，满足试验需要。

进一步的是，所述高温伴热带为双层结构，其内层为恒温电热带，外层为隔热保温层。为溶解反应提供温度和压力条件。

进一步的是，所述恒温水浴箱设置有恒温电热带，其内胆材质为经钝化处理的不锈钢。保证恒温水浴箱内的试验介质恒温，且内胆不易与试验介质发生化学反应。

本发明还提供一种可溶性桥塞溶解试验方法，包括以下步骤：

s1、将套管短节内坐封上可溶性桥塞，并将高温伴热带缠绕固定于套管短节外部；

s2、调整套管支架的升降臂处于水平位置，将套管短节放置于升降臂上并固定；

s3、在套管短节两端丝扣连接上接头和下接头，上接头通过软管连接恒温水浴箱；

s4、向恒温水浴箱中加满试验介质，启动恒温电热带进行加温，使试验介质升温至温度值i，并保温；所述试验介质为氯根浓度为0～30000mg/l的水；当拟应用地层温度低于100℃时，设置温度值i等于拟应用地层温度，当拟应用地层温度高于100℃时，设置温度值i为95℃；

s5、打开泄压考克，调整升降架，使恒温水浴箱位于最高位置，缓慢打开球阀，试验介质通过软管流入套管短节内并充满，待泄压考克出口有液体流出时，依次关闭泄压考克和球阀；

s6、启动高温伴热带，使套管短节内的试验介质升温至温度值ii，并保温，使套管短节内压力稳定，所述压力为0～70mpa，使试验介质与可溶性桥塞在套管短节内发生溶解反应；所述温度值ii为拟应用地层温度；

s7、持续溶解12-24小时后，打开泄压考克泄压，调节升降臂下降至低点，卸掉下接头，调节升降臂上升至最高点，全开球阀，试验介质流入套管短节内对可溶性桥塞上的溶解产物进行冲洗；

s8、重复步骤s4～步骤s7，记录每次溶解时间，直到可溶性桥塞充分溶解，得到可溶性桥塞的总溶解时间；

所述步骤s7中，用容器收集可溶性桥塞溶解后的产物，对溶解后的产物进行常规分析，可了解溶解情况。

拟应用地层温度是指被测试的可溶性桥塞拟应用的地层的温度值，对于确定的地层来说，温度也是确定的，但根据不同的地区和不同的地层温度都不同，其范围也很广，但为了满足实验需要，本方案限定在25～200℃之间。

进一步的是，所述试验介质为可溶性桥塞拟应用地层的地层水，利用地层盐水作为试验介质，对溶解性的评价更准确。

本发明的有益效果是：

1、本发明能在可溶性桥塞下井前，通过模拟拟应用地层温度、压力等参数，对可溶性桥塞进行模拟测试，准确获取可溶性桥塞在拟应用地层的溶解时间和溶解产物等溶解性能参数，对可溶性桥塞在井下的使用提供设计和使用依据，使井下作业质量得以准确把控，显著提高井下作业(压力、酸化等)施工质量。

2、在实现上述效果的基础上，本试验装置还具有结构简单、操作方便、适应范围广等特点，可通过改变凹槽的开度，对不同尺寸的可溶性桥塞进行溶解性能参数测试。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明试验装置的俯视图；

图2为图1沿b-b方向的剖面结构示意图；

图3为图1沿a-a方向的剖面结构示意图；

图4为半圆形的支撑槽沿a-a方向的剖面结构示意图；

图5为图2中a的局部放大示意图；

图中：1、恒温水浴箱；2、升降架；3、软管；4、上接头；41、球阀；5、套管短节；6、高温伴热带；7、下接头；8、套管支架；81、底座；82、手轮；83、升降臂；831、凹型支撑槽；832、固定带；84、竖向丝杆；85、横向丝杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但并不是对本发明保护范围的限制。

实施例1：

在本实施例中，如图1～3所示，一种可溶性桥塞溶解试验装置，包括恒温水浴箱1、升降架2、软管3、上接头4、套管短节5、高温伴热带6、下接头7和可调节的套管支架8；所述恒温水浴箱1固定安装在升降架2台面上，恒温水浴箱1下部出口与上接头4通过软管3连接，上接头4与套管短节5一端丝扣连接，下接头7与套管短节5另一端丝扣连接，所述高温伴热带6包裹于套管短节5外表面，所述套管短节5横置并固定于套管支架8上；所述的上接头4与软管3连接处安装有球阀41；所述下接头7上方通过泄压拷克连接有压力表9。

所述套管支架8包括底座81、手轮82和升降臂83，所述升降臂83一端活动连接至底座81一个支臂上，另一端固定连接竖向丝杆84的上端，所述竖向丝杆84螺纹套接在底座81的另一个支臂上，且下端通过螺纹配合的横向丝杆85与手轮82连接；所述升降臂83两端上表面分别设置半圆形的支撑槽831，所述套管短节5横置并通过固定带832固定于半圆形的支撑槽831；且升降架2底座四角安装有轮子，所述轮子上设置有锁定结构。

作为一种优化方案，所述的升降架2采用液压方式控制升降，升降高度范围为0.5～2.0m。

作为一种优化方案，所述的软管3耐温级别为100～150℃，耐压级别为21～70mpa，软管内径为12～20mm。

作为一种优化方案，所述球阀41耐压级别为21～70mpa，内径为12～20mm。

作为一种优化方案，所述高温伴热带6为双层结构，其内层为恒温电热带，外层为隔热保温层。

作为一种优化方案，所述恒温水浴箱1设置有恒温电热带，其内胆材质为经钝化处理的不锈钢。

实施例2：

在本实施例中，利用如图1～3所示的装置，一种可溶性桥塞溶解试验方法，包括以下步骤：

拟应用地层温度为90℃，套管短节：外径139.7mm，长度1.2m；

s1、将套管短节5内坐封上可溶性桥塞，并将高温伴热带6缠绕固定于套管短节5外部；

s2、调整套管支架8的升降臂83处于水平位置，将套管短节5放置于升降臂83上并固定；

s3、在套管短节5两端丝扣连接上接头4和下接头5，上接头4通过软管3连接恒温水浴箱1；

s4、向恒温水浴箱1中加满试验介质，启动恒温电热带进行加温，使试验介质升温至90℃，并保温；所述试验介质为氯根浓度为0mg/l的水；

s5、打开泄压考克，调整升降架，使恒温水浴箱1位于最高位置，缓慢打开球阀41，试验介质通过软管3流入套管短节5内并充满，待泄压考克出口有液体流出时，依次关闭泄压考克和球阀41；

s6、启动高温伴热带6，使套管短节5内的试验介质升温至90℃，并保温，使套管短节5内压力稳定，所述压力为0mpa，使试验介质与可溶性桥塞在套管短节5内发生溶解反应；

s7、持续溶解12小时后，打开泄压考克泄压，调节升降臂83下降至低点，卸掉下接头7，调节升降臂83上升至最高点，全开球阀41，试验介质流入套管短节5内对可溶性桥塞上的溶解产物进行冲洗；

s8、重复步骤s4～步骤s7，记录每次溶解时间，直到可溶性桥塞充分溶解，得到可溶性桥塞的总溶解时间；

实施例3：

在本实施例中，利用如图1～3所示的装置，一种可溶性桥塞溶解试验方法，包括以下步骤：

拟应用地层温度为200℃，套管短节：外径219.1mm，长度1.2m；

s1、将套管短节5内坐封上可溶性桥塞，并将高温伴热带6缠绕固定于套管短节5外部；

s2、调整套管支架8的升降臂83处于水平位置，将套管短节5放置于升降臂83上并固定；

s3、在套管短节5两端丝扣连接上接头4和下接头5，上接头4通过软管3连接恒温水浴箱1；

s4、向恒温水浴箱1中加满试验介质，启动恒温电热带进行加温，使试验介质升温至95℃，并保温；所述试验介质为氯根浓度为30000mg/l的水；

s5、打开泄压考克，调整升降架，使恒温水浴箱1位于最高位置，缓慢打开球阀41，试验介质通过软管3流入套管短节5内并充满，待泄压考克出口有液体流出时，依次关闭泄压考克和球阀41；

s6、启动高温伴热带6，使套管短节5内的试验介质升温至200℃，并保温，使套管短节5内压力稳定，所述压力为70mpa，使试验介质与可溶性桥塞在套管短节5内发生溶解反应；

s7、持续溶解24小时后，打开泄压考克泄压，调节升降臂83下降至低点，卸掉下接头7，调节升降臂83上升至最高点，全开球阀41，试验介质流入套管短节5内对可溶性桥塞上的溶解产物进行冲洗；

s8、重复步骤s4～步骤s7，记录每次溶解时间，直到可溶性桥塞充分溶解，得到可溶性桥塞的总溶解时间。

实施例4：

在本实施例中，利用如图1～3所示的装置，一种可溶性桥塞溶解试验方法，包括以下步骤：

拟应用地层温度为120℃，套管短节：外径273.0mm，长度1.2m；

s1、将套管短节5内坐封上可溶性桥塞，并将高温伴热带6缠绕固定于套管短节5外部；

s2、调整套管支架8的升降臂83处于水平位置，将套管短节5放置于升降臂83上并固定；

s3、在套管短节5两端丝扣连接上接头4和下接头5，上接头4通过软管3连接恒温水浴箱1；

s4、向恒温水浴箱1中加满试验介质，启动恒温电热带进行加温，使试验介质升温至95℃，并保温；所述试验介质为可溶性桥塞拟应用地层的地层水；

s5、打开泄压考克，调整升降架，使恒温水浴箱1位于最高位置，缓慢打开球阀41，试验介质通过软管3流入套管短节5内并充满，待泄压考克出口有液体流出时，依次关闭泄压考克和球阀41；

s6、启动高温伴热带6，使套管短节5内的试验介质升温至120℃，并保温，使套管短节5内压力稳定，所述压力为50mpa，使试验介质与可溶性桥塞在套管短节5内发生溶解反应；

s7、持续溶解18小时后，打开泄压考克泄压，调节升降臂83下降至低点，卸掉下接头7，调节升降臂83上升至最高点，全开球阀41，试验介质流入套管短节5内对可溶性桥塞上的溶解产物进行冲洗；

s8、重复步骤s4～步骤s7，记录每次溶解时间，直到可溶性桥塞充分溶解，得到可溶性桥塞的总溶解时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。