1、 年 第 卷第期第 页石 油 矿 场 机 械O I LF I E L DE Q U I PME N T ,():文章编号:()DM S可溶球座性能测试一体化试验装置研制车继勇,王毅理,陈磊,肖波,谯正武,白文雄,张铠,李明娜(上海蓝滨石化设备有限责任公司,上海 ;长庆油田分公司 机械制造总厂,西安 )摘要:针对现有的DM S可溶球座性能测试装置存在坐封力测量不准确,承压试验和溶解试验测试技术落后,精度较低,缺乏动态监测技术的现状,研制了DM S可溶球座性能测试一体化试验装置.对DM S可溶球座性能测试一体化试验装置的结构、工作原理和性能进行介绍.该装置模拟钻井现场工况,配套测量控制系统,实现可
2、溶球座坐封试验、承压试验、溶解试验自动化检测,整体提升了坐封力测量精度及系统测试自动化水平,实现了试验过程动态监测.可为可溶球座产品设计研究提供先进、可靠的试验手段,同时为DM S可溶球座油田现场施工使用提供科学可靠的工艺参数.关键词:DM S;可溶球座;试验装置;一体化试验装置中图分类号:T E 文献标识码:Bd o i:/j i s s n D e v e l o p m e n t o f I n t e g r a t e dT e s tD e v i c e f o rDM SS o l u b l eB a l l S e a tP e r f o r m a n c eT e
3、s tCHEJ i y o n g,WANGY i l i,CHE NL e i,X I AOB o,Q I AOZ h e n g w u,B A IW e n x i o n g,Z HANGK a i,L IM i n g n a(S h a n g h a iL a n b i nP e t r o c h e m i c a lE q u i p m e n tC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a;M a c h i n e r yM a n u f a c t u r i n gP l a n t,C h a n g q i n gO i l f
4、 i e l dC o m p a n y,X ia n ,C h i n a)A b s t r a c t:I nv i e wo ft h ee x i s t i n gDM Ss o l u b l eb a l ls e a tp e r f o r m a n c et e s t i n gd e v i c e s,t h e r ea r ei n a c c u r a t es e a t i n gf o r c e m e a s u r e m e n t s,p o o rp r e s s u r e,a n dd i s s o l u t i o nt e
5、 s t i n g m e t h o d s,l o wa c c u r a c y,a n da l a c ko fd y n a m i cm o n i t o r i n gt o o l s,t h eDM Ss o l u b l eb a l l s e a tp e r f o r m a n c e t e s t i n gi n t e g r a t e dt e s td e v i c ew a sd e v e l o p e d T h es t r u c t u r e,w o r k i n gp r i n c i p l e,a n dp e
6、r f o r m a n c eo f t h ei n t e g r a t e dt e s td e v i c e f o r t h ep e r f o r m a n c e t e s t o f t h eDM Ss o l u b l eb a l l s e a tw e r e i n t r o d u c e d T h ed e v i c ew a sd e s i g n e dt os i m u l a t et h ep r o c e s so fd r i l l i n gf i e l dc o n d i t i o n sa n di s
7、e q u i p p e dw i t ham e a s u r e m e n t a n dc o n t r o l s y s t e m,w h i c hr e a l i z e s t h e a u t o m a t i c t e s t i n go f t h r e e t e s t s:s e a t i n g t e s t,p r e s s u r e t e s t,a n dd i s s o l u t i o nt e s t I tc a np r o v i d ea d v a n c e da n dr e l i a b l et
8、e s t i n gm e a n sf o rt h er e n e w a l o f s o l u b l eb a l l s e a tp r o d u c td e s i g n,a n dp r o v i d es c i e n t i f i ca n dr e l i a b l ep r o c e s sp a r a m e t e r sf o r t h eu s eo fDM Ss o l u b l eb a l l s e a t s i no i l f i e l dc o n s t r u c t i o n K e yw o r d s
9、:DM S;d i s s o l v a b l e t e e;t e s tu n i t;i n t e g r a t e dt e s tu n i t水平井分段压裂技术经过水力喷砂、复合桥塞、可溶桥塞发展阶段,现在最新产品是DM S可溶 收稿日期:基金项目:上海市服务业发展引导资金项目“高温高压井下工具智能化试验系统研发和服务平台”(沪发改服务 ).作者简介:车继勇(),男,高级工程师,主要从事陆地及海洋石油天然气处理装备研究,E m a i l:c h e j i y o n gl a n p e c c o m.球座压裂工具.该工具以“可溶金属封隔、压后快速溶解”为技术核心,
10、采用可溶卡瓦锚定、可溶金属密封,以金属密封替代胶筒密封,压后d全部溶解,实现井筒压后免干预,达到降本增效目标.DM S可溶球座型式试验和出厂试验均为破坏性试验,试验内容包含坐封、承压、溶解项试验.现有的试验装置中,坐封试验是通过可溶球座连接坐封工具,加压丢手后坐封,把油压力换算成坐封力.承压试验和溶解试验采用简易装置手动控制,精度较低,缺乏动态监测手段.试验采用抽样方法,抽样比例为,当试验结果不能满足时,加大抽样比例 ,并按照抽样标准来判定球座合格与否,造成可溶球座质量控制难度大和制造成本加大.为满足DM S可溶球座出厂检验和型式试验要求,依据相关标准、规范 和应用研究 ,研制了DM S可溶球
11、座性能测试一体化试验装置,模拟钻井现场工况,配套测量控制系统,实现了可溶球座坐封试验、承压试验、溶解试验项试验自动化检测,整体提升了坐封力测量精度及系统测试自动化水平,实现了试验过程动态监测.该试验装置成功研发并得到应用,可为产品设计、技术研究代提供试验依据、积累试验数据,同时为DM S可溶球座油田现场施工使用提供科学可靠的工艺参数.结构组成DM S可溶球座性能测试一体化试验装置(如图)采用一体化撬装设计,配套数字化检测系统,实现液压泵站;集中测控操作台;移动缸;锚定坐封装置;承压井筒;悬臂吊;保温溶解筒;试压泵及气动控制阀组;温控装置.图DM S可溶球座试验装置第 卷第期车继勇,等:DM S
12、可溶球座性能测试一体化试验装置研制 了可溶球座坐封试验、承压试验、溶解试验项试验数字化、自动化试验检验.DM S可溶球座性能测试一体化试验装置主要由加载试验装置、锚定坐封试验装置、承压井筒装置、液压泵站、集中测控操作台、温控装置、试压泵及气动控制阀组、保温溶解筒装置、小型静音空压机组、电动悬臂吊、供水箱、液压管线、热水循环管线、压缩空气管线、静压管线、动力电缆、测控信号线、打印机等组成.主要技术参数DM S可溶球座性能测试一体化试验装置适用于油气井使用的DM S可溶球座产品出厂锚定坐封及承压试验、溶解试验,产品设计更新换代的型式试验,可溶材料研究锚定和溶解试验.主要技术参数如下:最大锚定坐封力
13、 k N锚定坐封行程 mm球座密封最大试验压力 MP aK C L溶解液质量分数 球座溶解时间 h温控范围室温 锚定坐封力测试精度 F S压力测试精度 F S温度测试精度防护等级I P 总装机功率 kW主要部件结构设计 锚定坐封装置锚定坐封装置由特制双级液缸、力加载装置、推筒、坐封套管、坐封支架、可溶球座、测力轴、测力传感器等组成,设有安装工位和坐封试验工位,如图所示.操控移动缸将坐封支架推到安装工位,安装井筒,再控制移动缸将坐封支架移动到坐封试验工位,特制液缸的一级液缸伸出与可溶球座连接,连接后将可溶球座下入井筒内,可溶球座底部拉杆与测力轴接触.特制液缸的二级液缸伸出通过推筒对可溶球座施加坐
14、封载荷,使可溶球座坐封,坐封力可通过测力轴下部的测力传感器直接精确测量.特制双级液缸;力加载装置;推筒;坐封套管;坐封支架;可溶球座;测力轴;测力传感器.图锚定坐封装置 承压试验系统 承压井筒用于DM S可溶球座进行承压试验,球座经锚定试验合格后,由悬臂吊将锚定在套管上的球座和套管一起吊入承压井筒,并进行固定,如图所示.上密封塞;上密封头;锥堵头;套管;夹套;承压井筒支架.图承压井筒石 油 矿 场 机 械 年月 水压试验系统包含试压泵、水箱及气动阀组.试压泵提供承压试验的液体试验压力,采用变频电机驱动,变频器控制,可实时调节输出排量.试压泵额定工作压力 MP a,额定排量 L/h.气动阀组用于
15、控制承压试验保压和卸压,压力管线采用 mm(/英寸)不锈钢管,气动阀选用进口阀.在试压泵上部配有 m的水箱,主要为电动试压泵机组进行承压试验时提供水源、同时为温控装置提供清水.水压试验系统与承压井筒装置连接,对DM S可溶球座进行锚定密封试验.水压试验系统如图所示.图水压试验系统 恒温溶解筒用于DM S可溶球座进行溶解试验.内筒采用不锈钢双相钢制造,放置K C L溶液.外筒用 不锈钢制造,循环热水在内筒和外筒之间的夹套中流动,加热内筒的氯化钾溶液.外筒外部有保温和不锈钢外罩.溶解筒上部还布置有搅拌器和温度传感器,可以搅拌内筒内的氯化钾溶液,测量氯化钾溶液的温度.在溶解筒上部安装有只高精度称重传
16、感器,单只称重传感器量程 k g,可溶球座在溶解过程中会掉入网状护罩里,称重传感器可以实时记录可溶球座溶解过程中的质量变化,进而感知球座溶解速率.在溶解筒底部配有水下高清摄像头,可进行整个溶解过程中的动态监测.结构如图所示.称重传感器;网状护罩;搅拌器;温度传感器;保温溶解筒;井下摄像头.图恒温溶解筒第 卷第期车继勇,等:DM S可溶球座性能测试一体化试验装置研制 液压系统液压系统(额定工作压力 MP a)为锚定坐封实现精确载荷控制及试验装置上的各液压缸提供液压动力.泵站流量控制为变频电机定量柱塞泵工作模式,通过溢流阀控制泵站出口压力.控制系统可模拟恒压变量泵工作模式、模拟不同排量定量泵工作模式.其结构主要包含油箱、液压泵、液压阀块、电磁阀、过滤器、压力表等.液压系统原理如图所示.控制系统主要实现装置各种试验工艺参数测量和控制以及所有设备的配电及控制.所有试验系统的测量传感器信号均传入下位机的数据采集模块,经过采集后输送到上位机显示、存储和输出.上位机向下位机发出指令实现试验系统工艺参数的控制,实现试验设备的启停控制,组态软件采用W i n c c.控制系统拓扑图如图所示,管理系统组态
