一种桥塞坐封试验测试装置的研制

第32卷第1期
2019年01月
江汉石油职工大学学报
Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers 一种桥塞坐封试验测试装置的研制
廖勇
（中石化江汉石油工程有限公司测录井公司，湖北潜江433123 ）
［摘要］桥塞一射孔联作分段压裂是目前国内外进行页岩气开发所使用的主要技术，且桥塞和坐封工具的性
能直接影响泵送环节与压裂效果。

由于桥塞技术的不断发展以及涪陵二期深层页岩气井开发面临的高温高压井 况，需要对现有桥塞及坐封工具性能指标进行提升。

为了实现复杂工况下桥塞所面临的各项技术指标的试验测
试，研究设计了 JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置，能够满足可对不同类型、规格的桥塞坐封工具与各种试验 桥塞工作的匹配性进行试验、评价，应用效果良好。

［关键词］页岩气开发;桥塞一射孔联作；坐封工具；测试装置
［中图分类号］TE931. 2 ［文献标识码］A ［文章编号］1009—301X （2019）01—0034—04
引言
目前，涪陵深层页岩气开发面临的高温高压环
境，现有桥塞及工具在应用过程中逐渐暴露一些问
题：如产品质量不稳定，导致泵送时出现桥塞中途坐 封；现有桥塞及坐封工具的性能指标，如耐温性、耐压 性、下入卡瓦泵送时抗破坏性、长时间工作稳定性等,
已无法满足涪陵深层页岩气井井深更深、井底压力更 大、温度更高的施工要求。

因此.亟待解决对现有桥 塞及工具指标进行提升和新研制桥塞的综合检测评
价工作。

针对目前技术中存在的不足和缺点，研制了 可对不同类型、规格的桥塞坐封工具与各型试验桥塞
工作的匹配性进行试验，可对桥塞进行综合检测、评
价的JHSK —1A 型桥塞坐封试验测试装置。

1装置主要结构组成
JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置（图1）主体
由机械式压力测试试验单元、桥塞承压试验单元、电子 压力试验监测装置3部分组成.包括21个基本部件。

其中，桥塞承压试验单元为整套装置的核心。

图1 JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置结构示意图
1.1机械式压力测试试验单元
机械式压力测试试验单元（图2）的上接头有螺
纹，侧面有加压口、丝堵口和压力变送器接口 3个传压
孔。

加压口依次连接气动压力泵、空气泵；中端为连通 上、下接头的套管；下端有下接头，通过由壬接头与桥 塞承压试验单元上接头连接，下接头上有密封槽。

图2机械式压力测试试验单元结构示意图
机械式压力测试试验单元的上接头可与绝缘密封
接线柱连接.也可以与电缆密闭装置的防喷管连接，模
［收稿日期］2018-10-21
［基金项目］国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发"（2016ZX05038 —006）。

［作者简介］廖勇（1969-）,男•高级工程师，硕士研究生，主要从事测录井管理工作。

廖勇.一种桥塞坐封试验测试装置的研制35
拟泵送状态。

1.2桥塞承压试验单元
桥塞承压试验单元（图3）有与机械式压力测试单元下接头连接的上接头，有与电子压力测试监测装置上接头连接的下接头，上、下接头由套管连通。

上接头上有螺纹扣；下接头上有密封槽。

桥塞承压试验单元可依据不同桥塞的外径更换不同内径的套管，套管可以根据实际需要加长。

套管最大外径为291.5mm,套管内径为92.46,115.02,118.62,121.36mm系列；套管工作压力为105MPa,桥塞双向耐压试压值为70MPa o
图3桥塞承压试验单元结构示意图
1.3电子压力试验监测装置
电子压力试验监测装置（图4）有与桥塞承压试验单元下接头连接的上接头，有与由壬接头连接的下接头，上、下接头由套管连通。

上接头上有螺纹.侧面有泄压口、丝堵口和压力变送器接口三个传压孔；下接头上有密封槽。

图I电子压力试验监测装置结构示意图
2装置工作原理及优势
2.1工作原理
将需试验的桥塞或桥塞坐封工具放入到JHSK—1A型桥塞坐封试验测试装置的桥塞承压试验单元的套管内；驱动气动压力泵、空气泵，高压液体从机械式压力测试试验单元加压口注入，完成桥塞的点火；坐封、投球操作后.从电子压力试验监测装置的泄压口泄出。

机械式压力测试试验单元和电子压力试验监测装置各自连接的压力变送器，可分别记录JHSK—1A型桥塞坐封试验测试装置左右两端的压力变化曲线，分析压力变化曲线即可得岀参数和结论。

2.2装置优势
1）依靠相关试验数据，可以对不同类型桥塞坐封工具与各种试验桥塞工作匹配性进行评价，可以对桥塞坐封工具、桥塞进行优化、改进；
2）在室内试验过程中JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置对桥塞静态下的各项技术指标可以做出表单式评价,提高施工前桥塞出厂质量优等率；
3）使室内试验条件接近井下实际井况，可真实记录桥塞实际工作情况；
4）所有试验相关数据的采集.已实现计算机曲线化，使试验结果效果更为直观、科学；
5）JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置上端与电缆连接；也可以与电缆密闭装置的防喷管连接•模拟泵送状态；
6）JHSK—1A型桥塞坐封试验测试装置拆装方便.实用性强，易于推广应用。

3装置应用
自2016年开始.JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置先后应用于各型桥塞和各型桥塞坐封工具工作的匹配性试验.试验均成功，并对工作状态下桥塞的密封性、稳定性、双向承压性、胶体膨胀性及工作可靠性进行了测试、评价（表1）。

以三种桥塞的试压试验为例.验证JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置的结构设计、技术指标、装配、使用均满足了预期设计要求。

表1试验桥塞技术参数统计表（部分）
类型
桥塞外径/桥塞承压试验
mm单元内径/mm 国产复合桥塞B100.0115.02
进口复合桥塞C109.2121.36
进口大通径可溶球桥塞D111.6121.36
进口桥塞E114.3121.36
国产桥塞F144.8157.
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3.1电动液压坐封工具A1+国产复合桥塞B试压试验
3.1.1基本数据
参见电动液压坐封工具A1+国产复合桥塞B试
压试验技术参数（表2,3）,卢桥塞承压试验单元套管规
格内径115.02mm。

表2电动液压桥塞坐封工具A1技术参数表
最大工作压力
MPa /工作环境/
MPa
最大坐封力/
T
最高工作温度/
*C
140.0105.040.0175.0表3国产桥塞B技术参数表
桥塞外径/
mm 球直径/
mm
工作压差/
MPa
最高工作温度/
'C
丢手拉力/
T
1003&070.0150.014.7-16.3
3.1.2试验步骤
1）根据国产复合桥塞B的外径选择套管内径为115.02mm的桥塞承压试验单元。

2）组装JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置。

3）将连接好的电动液压桥塞坐封工具A1与国产复合桥塞B—起放入JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置内的桥塞承压试验单元的套管中。

4）密封机械式压力测试试验单元，完成后向机械式压力测试试验单元中注水加压，直至其管内压力达到70Mpa…
5）通电.桥塞坐封，坐封行程120mm。

6）进行桥塞密封试验,并监测压力曲线的变化:气动压力泵的低压泵升压至20MPa后，关闭低压泵；开启高压泵，逐步升压至70MPa,且70MPa稳压lOmin；桥塞下部通过泄压口泄压.桥塞上下两端压力同时下降.上部压力下降为40MPa时停止泄露，此时下部压力降为OMPa,并维持约60s；桥塞上部再次加压至70MPa.此时下部压力仍为0MPa；70MPa压差稳压约5min o
3.1.3桥塞密封试验结果
桥塞上下压差70Mpa.桥塞微渗；桥塞上下压差50MPa,密封良好。

3.2电动液压坐封工具A1+进口复合桥塞C试压试验
参见电动液压坐封工具A1+进口复合桥塞C 试压试验技术参数（表4）.桥塞承压试验单元套管规格：内径121.36mm。

表」进口复合桥塞（'技术参数表
桥塞外径/球直径/工作压差/最高工作温度/丢手拉力/ mm mm MPa*C T
109.225.470
14&8
(300F)
17.0-19.0 3.2.2试验过程
1）根据进口复合桥塞C的外径选择套管内径为121.36mm的桥塞承压试验单元。

2）组装JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置。

3）将连接好的电动液压桥塞坐封工具A1与进口复合桥塞C一起放入JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置内的桥塞承压试验单元的套管中。

4）密封机械式压力测试试验单元，完成后向机械式压力测试试验单元中注水加压，直至其管内压力达到70Mpa。

5）通电，桥塞坐圭寸，坐圭寸行程100mm。

6）进行桥塞密封试验，并监测压力曲线的变化。

3.2.3桥塞密封试验结果
桥塞上下压差70Mpa,桥塞密封良好。

3.3桥塞坐封工具A2+进口可溶球大通径桥塞D试压试验
3.3.1基本数据
参见桥塞坐封工具A2+进口可溶球大通径桥塞D试压试验技术参数（表5.6）,桥塞承压试验单元套管规格：内径121.36mm。

表5电动液压桥塞坐封工具A2技术参数表最大工作压力/
MPa
工作环境/
MPa
最大坐封力/
T
最高工作温度/
€105.0105.034150.0
表6进口可溶球大通径桥塞D技术塞参数表桥塞桥塞可溶球最高工工作铜销钉外径/通径/直径/作温度/压差/剪切力/
mm mm mm*C MPa LB
111.673.4102150
6&94
(10000PSI)
38000
17.252T
3.3.2试验步骤
1）组装马龙头+转换接头+桥塞坐封工具A2+进口可溶球桥塞D。

工具串放入JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置内的桥塞承压试验单元的套管中.将JHSK-1A型桥塞坐封试验测试装置吊入地沟。

廖勇.一种桥塞坐封试验测试装置的研制37
2) 密封机械式压力测试试验单元,完成后向机械
式压力测试试验单元中注水打压，直至其管内压力达 到 70MPa 。

3) 桥塞点火，坐圭寸，震动明显，5min 后泄压，拆卸
管线。

吊出JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置.取 出工具串.桥塞火药室泄放气体，桥塞坐封行程
240mm,铜销钉剪切面平整。

4) 投可溶球入JHSK- 1A 型桥塞坐封试验测试
装置内，吊入地沟，将JHSK —1A 型桥塞坐封试验测
试装置倾斜，加压至20MPa 时，上端压力略大于下端 压力，说明球已入座，但密封不严；加压至50MPa,开启
泄压阀，上端压力降至30MPa 后稳定，下端压力为 OMPa ；继续加压至70MPa,并稳压10mm 。

3. 3.3桥塞坐封、密封试验结果
70MPa 环境下进口可溶球桥塞可靠坐封；桥塞上
下压差70Mpa,桥塞密封性良好(图5)。

图5进口可溶球大通径桥塞密封试验压力曲线监测图
4结论
DJHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置经过了
20次桥塞坐封试验及5次可溶球溶解试验，均非常成
功，说明这套装置的研究设计、装配、使用均能满足性 能和安全要求，达到了预期目的。

2) JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置可以检测
施工桥塞的密封性、稳定性、双向承压性、胶体膨胀性、 工作可靠性性能;实现了时间、压力、温度、外径、长度、 重量等技术数据的自动化采集.且能直接形成曲线图，
便于分析。

3) JHSK-1A 型桥塞坐封试验测试装置可检测不
同类型桥塞坐封工具与各种试验桥塞工作的匹配性，
为评价、改进坐封工具、桥塞等提供了试验平台，能够
提高页岩气泵送桥塞分级射孔的安全性和工艺水平。

［参考文献］
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研制及其性能评价［J ］.科学技术与工程,2017,17
(24):228-232.
Development of A Testing Device for Bridge Plug Setting Experiment
LIAO Yong
(Logging Gampany, Sinopec Oilfield Service Jianghan Corporation,Qianjiang, Hubei, 433123, China)
Abstract : Bridge plug —perforating combining staged fracturing is the main technology for shale gas development at home and abroad. The performance of bridge plug and setting tool influences directly pumping process and fracturing effect, their performance indexes of the current bridge plug and setting tool need updating in respond to the continu ­ous development of bridge plug technology and high — temperature and high 一pressure well condition of the second phase of Fuling deep shale gas well development. To test various technical indices of bridge plug in complex working condition, this paper designs JHSK — 1A testing device for bridge plug setting experiment. This device can make test evaluation on matching of different types of bridge plug setting tools with various test bridge plug operations and has a good application effect.
Keywords : Shale Gas Development ； Bridge Plug — perforating Combining Operation ； Setting Tool ； Testing Device
［责任编辑李伯珍：
］。