桥塞锚定及承载试验装置、试验方法与流程

1.本发明是关于石油工业完井压裂用可溶桥塞领域，尤其涉及一种桥塞锚定及承载试验装置、试验方法。


背景技术：

2.随着各大油田先后进入中高含水期扩，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。通常采用封隔器密封环空或隔离目的层段，使得高中低渗地层发挥注水作用，调整层间矛盾。而可溶桥塞是一种新型的页岩气压裂用分层分段改造工具，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。
3.可溶桥塞是通过锚定块在丢手力的作用下不断扩张，进而咬紧套管内壁，在桥塞丢手后锁定弹性体、锚定桥塞。从而锚定块组件作为桥塞的关键部分，对桥塞的坐封、承载和锚定性能起到决定性作用，其锚定效果又直接影响压裂施工作业的可靠性；即必须确保桥塞满足“坐得稳、封得住”的工艺要求。由于可溶金属材料的硬度强度较低，给可溶桥塞的坐封、承载能力带来一定的限制，相应也对锚定块结构设计提出了更高的要求。因此，在可溶桥塞的设计过程中，为了进一步提升锚定块的承载能力以及锚定稳定性，应结合加载实验对不同结构参数条件下的锚定块进行锚定效果及承载能力测试和验证，指导结构设计的同时，确保锚定块的强度和锚定稳定性等能够满足实际工况需求；避免直接通过整机实验验证造成的时间、经济成本等多方面的浪费；甚至直接影响桥塞的封隔效果，导致井筒的封堵和分段压裂施工失效等。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种桥塞锚定及承载试验装置、试验方法，可以有效模拟桥塞在不同丢手力作用下的坐封和初始锚定以及锚定齿在不同载荷下的咬入套管实现稳固锚定的工作过程，测试并验证不同结构参数条件下锚定块的锚定效果、最大承载力和有效承载时间，为桥塞锚定块的受力分析和结构设计提供指导。
5.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
6.本发明提供一种桥塞锚定及承载试验装置，包括压力控制装置和套管节；压力控制装置具有位于套管节上方的活塞杆，并能通过活塞杆施加轴向载荷；在套管节内设有环形锥面体和锚定块组件，套管节的顶部设有限位部，并能对环形锥面体的顶部进行轴向限位，环形锥面体的下部外壁形成有外锥面；锚定块组件包括能径向移动并能锚定在套管节的管壁上的多个锚定块，锚定块的上部具有与外锥面配合的上斜面；在锚定块初始锚定在套管节的管壁之前，活塞杆的底部能拆卸地连接有丢手芯轴，丢手芯轴能轴向移动地穿设在环形锥面体和锚定块组件中，在丢手芯轴的底端连接有丢手接头，锚定块的底部能支撑在丢手接头上；丢手接头能在活塞杆施加的轴向载荷达到一定值时与丢手芯轴脱开；在锚
定块初始锚定在套管节的管壁后，活塞杆的底端能拆卸地连接有压板，压板能抵靠在环形锥面体的顶部。
7.在本发明的一较佳实施方式中，丢手接头为环状结构并与丢手芯轴的底部外侧螺纹连接。
8.在本发明的一较佳实施方式中，在丢手接头的顶部形成有外径向上渐缩的锥形面，各锚定块的底面为与锥形面相配合的下斜面，锚定块支撑在锥形面上。
9.在本发明的一较佳实施方式中，锚定块组件还包括套设在各锚定块外周的上箍环和下箍环，各锚定块能在依次撑断上箍环和下箍环后径向向外移动。
10.在本发明的一较佳实施方式中，在套管节的底部套设有限位底座，限位底座为环状结构并与套管节能拆卸地固定连接；在限位底座的底端内壁向内凸设有支撑凸环，套管节的底部能抵靠在支撑凸环上；在限位底座的外侧设有夹紧机构，用于将限位底座夹紧固定在试验平台上。
11.在本发明的一较佳实施方式中，在套管节的底部套设有密封底座，密封底座为上端开口的筒状结构并与套管节能拆卸地密封固接，套管节的底部能抵靠在密封底座的底面上，以使套管节内形成底部密封的密封腔；在密封底座的外侧设有夹紧机构，用于将密封底座夹紧固定在试验平台上。
12.在本发明的一较佳实施方式中，桥塞锚定及承载试验装置还包括感应加热装置；在密封腔内灌注有模拟溶液，感应加热装置包括电磁加热控制器、测温模块、感应线圈和温度传感器；感应线圈缠绕在套管节的外侧，感应线圈的两端均与电磁加热控制器连接，温度传感器设在套管节的外壁上，测温模块与温度传感器和电磁加热控制器均连接。
13.在本发明的一较佳实施方式中，在套管节内还设有隔套，隔套的上端向外凸设有限位凸环，环形锥面体套设在隔套的外侧并顶靠在限位凸环上，限位部能对限位凸环轴向限位。
14.在本发明的一较佳实施方式中，在套管节的上端能拆卸地套设有环状的定位压盖，定位压盖的上端内壁向内凸设有止挡环，止挡环构成限位部。
15.在本发明的一较佳实施方式中，压力控制装置包括控制操作装置、液压源装置以及具有活塞杆的液压缸，液压源装置通过第一液压油管与液压缸的有杆腔连接，通过第二液压油管与液压缸的无杆腔连接；控制操作装置与液压源装置连接，用于控制液压源装置中液压油的进出循环以及压力大小，并能在上箍环和下箍环依次撑断时记录上箍环的断裂力和下箍环的断裂力，在丢手接头与丢手芯轴脱开时记录剪切力，在锚定块的锚定过程中记录活塞杆施加的轴向载荷与时间之间以及轴向载荷与活塞杆的行程之间的数值关系曲线。
16.本发明还提供一种桥塞锚定及承载试验方法，采用上述的桥塞锚定及承载试验装置进行试验；
17.先模拟桥塞坐封和初始锚定过程，其包括如下步骤：
18.将套管节、环形锥面体、锚定块组件、丢手芯轴、丢手接头和活塞杆完成组装，并将套管节固定在试验平台上；
19.压力控制装置提供给活塞杆向上的轴向拉力，丢手芯轴拉动丢手接头轴向移动的同时，各锚定块径向向外扩张移动；继续轴向加载，直到锚定块贴合套管节的内壁，锁定位
置；
20.再进一步加载轴向力，直到丢手接头与丢手芯轴丢手脱开，此时锚定块形成初始锚定；通过压力控制装置记录丢手接头脱开时的剪切力；
21.检查锚定块的分布状态和锚定块上的锚定齿的初始锚定状态；
22.之后模拟桥塞在承压时的工作过程，其包括如下步骤：
23.将丢手芯轴拆除，并在活塞杆的下端连接压板，将套管节再次放置并固定在试验平台上；
24.压力控制装置提供给活塞杆向下的轴向压力，轴向压力经压板传递并最终作用在环形锥面体和锚定块上；此时锚定块的锚定齿逐渐咬入套管节的内壁，实现稳固锚定；
25.当轴向压力升高至预定压力值后，保持预定压力值对锚定块进行持续加载状态；
26.当有效承载时间达到预定时间后，继续升高轴向压力，验证锚定块的最大承载力，通过压力控制装置记录和保存数据关系曲线；
27.结束试验，检查锚定块和锚定齿的最终状态。
28.在本发明的一较佳实施方式中，模拟桥塞在承压时的工作过程中，将套管节再次放置在试验平台之前，还包括如下步骤：在套管节的底部安装密封底座，以密封封堵套管节的底部，使套管节内形成底部密封的密封腔；将套管节固定在试验平台后利用压力控制装置提供轴向压力之前，还包括如下步骤：向密封腔内灌注模拟溶液，在套管节的外侧套设感应线圈，利用电磁加热控制器控制感应线圈对套管节感应加热，并加热至预设温度。
29.由上所述，本发明中的试验装置及试验方法，通过模拟锚定块的初始锚定和承压状态，可以有效模拟桥塞在不同丢手力作用下的坐封和初始锚定以及锚定齿在不同载荷下的咬入套管实现稳固锚定的工作过程，测试并验证不同结构参数条件下锚定块的锚定效果和最大承载力。同时，在初始锚定过程中利用活塞杆施加向上的轴向载荷，通过丢手芯轴和丢手接头传递向上的轴向载荷实现锚定块的坐封及初始锚定，在建立初始锚定后丢手接头可以脱离，实现丢手；更好地模拟桥塞在井下坐封和初始锚定时的实际丢手方式和实际工况，试验数据更加真实可靠。在试验过程中还可以方便检测丢手时的实际丢手力、最大承载力等参数，为桥塞中锚定块的受力分析和结构设计提供指导，确保锚定块的强度和锚定稳定性能够满足实际工况需求。
附图说明
30.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
31.图1：为本发明提供的桥塞锚定及承载试验装置的结构原理示意图。
32.图2：为本发明提供的桥塞锚定及承载试验装置的工况模拟承载试验原理示意图。
33.图3：为本发明提供的锚定块初始锚定及持续咬入套管节的原理示意图。
34.图4：为本发明提供的桥塞锚定及承载试验装置加载过程中载荷与行程数值关系示意图。
35.附图标号说明：
36.1、压力控制装置；11、液压缸；111、活塞杆；12、液压源装置；121、第一液压油管；122、第二液压油管；13、控制操作装置；
37.2、套管节；21、定位压盖；211、止挡环；22、限位底座；221、支撑凸环；23、密封底座；
24、模拟溶液；
38.3、环形锥面体；31、外锥面；32、隔套；321、限位凸环；
39.4、锚定块组件；41、锚定块；411、上斜面；412、下斜面；413、锚定齿；42、上箍环；43、下箍环；
40.5、丢手芯轴；51、丢手接头；511、锥形面；
41.6、压板；
42.7、夹紧机构；
43.8、试验平台；
44.9、感应加热装置；91、电磁加热控制器；92、测温模块；93、感应线圈；94、温度传感器。
具体实施方式
45.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
46.实施方式一
47.如图1至图4所示，本技术中提供一种桥塞锚定及承载试验装置，包括压力控制装置1和套管节2，压力控制装置1具有位于套管节2上方的活塞杆111，并能通过活塞杆111施加轴向载荷。在套管节2内设有环形锥面体3和锚定块组件4，套管节2的顶部设有限位部，并能对环形锥面体3的顶部进行轴向限位，环形锥面体3的下部外壁形成有外锥面31。锚定块组件4包括能径向移动并能锚定在套管节2的管壁上的多个锚定块41，锚定块41的上部具有与外锥面31配合的上斜面411。在锚定块41初始锚定在套管节2的管壁之前，活塞杆111的底部能拆卸地连接有丢手芯轴5，丢手芯轴5能轴向移动地穿设在环形锥面体3和锚定块组件4中，在丢手芯轴5的底端连接有丢手接头51，锚定块41的底部能支撑在丢手接头51上；丢手接头51能在活塞杆111施加的轴向载荷达到一定值时与丢手芯轴5脱开。在锚定块41初始锚定在套管节2的管壁后，活塞杆111的底端能拆卸地连接有压板6，压板6能抵靠在环形锥面体3的顶部。
48.试验时，先模拟桥塞在井下套管内坐封丢手形成初始锚定的过程，如图1所示，将丢手芯轴5连接在活塞杆111的下端，将丢手接头51与丢手芯轴5连接，各锚定块41支撑在丢手接头51上，且锚定块41的上斜面411与环形锥面体3的外锥面31配合。安装完成后，压力控制装置1提供给活塞杆111向上的轴向拉力，通过丢手芯轴5直接传递给丢手接头51，在丢手芯轴5拉动丢手接头51轴向移动的同时，环形锥面体3的外锥面31与锚定块41的上斜面411相互作用，将轴向力转换为推动锚定块41向外扩张的径向力，在径向力作用下，各锚定块41会径向向外扩张移动；继续轴向加载，直到锚定块41贴合套管节2的内壁，锁定位置；再进一步加载轴向力，直到丢手接头51与丢手芯轴5丢手脱开，此时锚定块41上的锚定齿413已少量的咬入套管节2的内壁，建立起初始锚定；通过压力控制装置1记录脱开时的剪切力，即桥塞的实际丢手力；然后检查锚定块41的分布状态和锚定齿413的初始锚定状态(丢手接头51因已脱开，会直接掉落至底部)。
49.之后模拟桥塞在承压时锚定块41的锚定齿413持续咬入套管实现稳定锚定的工作过程，如图2所示，在锚定块41初始锚定后，将丢手芯轴5拆卸，更换为在活塞杆111下端连接
压板6。安装完成后，压力控制装置1提供给活塞杆111向下的轴向压力，轴向压力经压板6传递并最终作用在环形锥面体3和锚定块41上；此时锚定块41的锚定齿413逐渐咬入套管节2的内壁，实现稳固锚定，如图3所示；随着轴向载荷的升高，当升高至预定压力值后，保持该轴向载荷对锚定块41进行持续加载状态，测试锚定块41是否有滑移或滑移距离是否合格(通过压力控制装置1检测活塞杆111是否存在位移以及行程大小来进行实现)，当有效承载时间达到预定时间后，继续升高轴向载荷，验证锚定块41的最大承载力；即持续加载至锚定失效，如图4所示，通过压力控制装置1记录和保存数据关系曲线，结束试验，检查锚定块41和锚定齿413的最终状态。
50.由此，本实施例中的试验装置，通过模拟锚定块41的初始锚定和承压状态，可以有效模拟桥塞在不同丢手力作用下的坐封和初始锚定以及锚定齿413在不同载荷下的咬入套管实现稳固锚定的工作过程，测试并验证不同结构参数条件下锚定块41的锚定效果和最大承载力。同时，在初始锚定过程中利用活塞杆111施加向上的轴向载荷，通过丢手芯轴5和丢手接头51传递向上的轴向载荷实现锚定块41的坐封及初始锚定，在建立初始锚定后丢手接头51可以脱离，实现丢手；更好地模拟桥塞在井下坐封和初始锚定时的实际丢手方式和实际工况，试验数据更加真实可靠。在试验过程中还可以方便检测丢手时的实际丢手力、最大承载力等参数，为桥塞中锚定块41的受力分析和结构设计提供指导，确保锚定块41的强度和锚定稳定性能够满足实际工况需求。
51.进一步地，如图1所示，丢手接头51为环状结构并与丢手芯轴5的底部外侧螺纹连接。在锚定块41贴合套管节2的内壁后，再进一步加载轴向力，直到将丢手接头51的内螺纹瞬间剪切拉断，丢手接头51与丢手芯轴5脱开。
52.在丢手接头51的顶部形成有外径向上渐缩的锥形面511，各锚定块41的底面为与锥形面511相配合的下斜面412，锚定块41支撑在锥形面511上。锚定块41与丢手接头51之间采用下斜面412和锥形面511配合，相较于两者之间接触面为平面而言，可以使得作用在锚定块41的径向力更大，初始锚定效果更佳。
53.整个丢手接头51呈圆环状，并具有内螺纹和锥形面511，丢手接头51与丢手芯轴5的连接螺纹类型可以选择矩形螺纹、梯形螺纹或普通螺纹等；两者螺纹连接的长度直接决定着桥塞实际坐封的丢手力，其作为关键参数，需要通过螺纹剪切力计算得到。可以根据试验所需丢手力大小来设计两者的螺纹连接长度。当然，在一可选的实施例中，丢手接头51也可以通过剪切钉与丢手芯轴5连接，在轴向载荷达到一定值时，剪切钉剪断，实现丢手。
54.进一步地，锚定块组件4还包括套设在各锚定块41外周的上箍环42和下箍环43，各锚定块41能在依次撑断上箍环42和下箍环43后径向向外移动。
55.每个锚定块41的上部内壁具有上斜面411，与环形锥面体3的外锥面31配合，上斜面411的倾斜角度与外锥面31的锥面角度一致。每个锚定块41的上端外侧和下端外侧分别设有上凹槽和下凹槽，用于安装上箍环42和下箍环43。多个锚定块41沿周向均匀分布，构成锚定体，锚定块41的个数根据需要而定，通常为6-8块，多个锚定块41通过上箍环42和下箍环43限位成一个整体。坐封时，需要先依次撑断上箍环42、下箍环43后，锚定体才能解体，且各个锚定块41均匀向外扩张。具体是，在丢手芯轴5拉动丢手接头51移动的同时，环形锥面体3的外锥面31与锚定块41的上斜面411相互作用，丢手接头51的锥形面511与锚定块41的下斜面412相互作用，并将轴向力转换为推动锚定块41的径向力，在径向力作用下，会先将
上箍环42撑断，随后继续扩张，将下箍环43也撑断，此时通过压力控制装置1可以记录上箍环42和下箍环43的断裂力；之后继续轴向加载，锚定块41贴合套管节2内壁。
56.参照图1和图3，锚定块41的外侧还设有若干的斜孔，该斜孔由套管节2的中心向外侧倾斜向上设置，在斜孔内镶嵌锚定齿413；由于模拟承压状态时，所提供的是向下的轴向压力，该斜孔采用倾斜向上设置，可以保证在承压过程中锚定更加稳定。斜孔和锚定齿413的数量相同，通常为3-5个，可以呈矩形、三角形、菱形等多种方式分布。具体锚定块41上斜孔的直径、深度、倾斜角度以及上凹槽和下凹槽的尺寸等参数则根据不同锚定块41的结构设计和具体试验结果来决定。
57.在其中一个实施例中，在套管节2的底部套设有限位底座22，限位底座22为环状结构并与套管节2能拆卸地固定连接；在限位底座22的底端内壁向内凸设有支撑凸环221，套管节2的底部能抵靠在支撑凸环221上；在限位底座22的外侧设有夹紧机构7，用于将限位底座22夹紧固定在试验平台8上。
58.一般限位底座22具有内螺纹，限位底座22与套管节2螺纹连接，用于支撑和保护套管节2下端外螺纹。上述的夹紧机构7可以采用夹紧钳(现有结构)，夹紧钳为一组呈120
°
均布的v形夹紧钳口组成，用于夹紧限位底座22，即可固定限位底座22和套管节2，确保试验的稳定性，避免装置在试验过程中发生偏载或滑移。
59.进行坐封和初始锚定试验时，利用限位底座22和夹紧机构7可以方便将套管节2稳定固定在试验平台8上，在建立起初始锚定后，松开夹紧钳，取走掉落至试验平台8上的丢手接头51，可以检查锚定块41的分布状态和锚定齿413的初始锚定状态。
60.若是模拟常温条件下的承压试验，在初始锚定后，只需拆除丢手芯轴5并更换为压板6，将限位底座22再次放置在试验平台8上并利用夹紧钳进行夹紧，便可以开始进行承压模拟试验。
61.在另一个实施例中，在套管节2的底部套设有密封底座23，密封底座23为上端开口的筒状结构并与套管节2能拆卸地密封固接，套管节2的底部能抵靠在密封底座23的底面上，以使套管节2内形成底部密封的密封腔；在密封底座23的外侧设有夹紧机构7，用于将密封底座23夹紧固定在试验平台8上。
62.一般密封底座23具有内螺纹，密封底座23与套管节2螺纹连接，用于在安装好密封圈后封堵套管节2的下端，建立密封腔，可以用于盛放模拟井下工况的溶液。这里的夹紧机构7也可以采用上述的夹紧钳，以确保试验的稳定性。
63.进行坐封和初始锚定试验时，利用密封底座23和夹紧机构7可以方便将套管节2稳定固定在试验平台8上，在建立初始锚定后，松开夹紧钳，拆掉密封底座23并取走掉落在密封底座23上的丢手接头51，可以检查锚定块41的分布状态和锚定齿413的初始锚定状态。
64.若是模拟常温条件下的承压试验，在初始锚定后，只需拆除丢手芯轴5并更换为压板6，重新安装上密封底座23，将密封底座23再次放置在试验平台8上并利用夹紧钳进行夹紧，便可以开始进行承压模拟试验。
65.若是模拟在一定溶液条件和一定温度条件下的承压试验，桥塞锚定及承载试验装置还包括感应加热装置9，在密封腔内灌注有模拟溶液24，感应加热装置9包括电磁加热控制器91、测温模块92、感应线圈93和温度传感器94；感应线圈93缠绕在套管节2的外侧，感应线圈93的两端均与电磁加热控制器91连接，温度传感器94设在套管节2的外壁上，测温模块
92与温度传感器94和电磁加热控制器91均连接。
66.这里的模拟溶液24可根据具体的工况或相关行业标准选定，可以是清水或一定质量分数的kcl液体。感应加热装置9主要用于加热套管节2并导热其内部的模拟溶液24，以模拟井下的溶液、温度等参数，实现锚定块41在一定温度溶液浸泡下的承载。感应线圈93采用铜芯电缆制成，用于缠绕在套管节2外部，两端与电磁加热控制器91连接；当电磁加热控制器91启动工作时，感应线圈93直接对套管节2进行感应加热。电磁加热控制器91是用于控制和调节加热温度，测温模块92用于将温度传感器94检测的数据反馈给电磁加热控制器91，电磁加热控制器91根据温度传感器94和测温模块92实际测量并反馈的温度，进行温度、工作模式及工作状态的调节；实现实验过程中溶液的恒温状态或控制温度波动范围。
67.具体试验操作如下：在初始锚定后，拆除丢手芯轴5并更换为压板6，重新安装上密封底座23并利用夹紧钳夹紧后，还需要从套管节2的上方灌注一定量的模拟溶液24；然后将感应线圈93缠绕在套管节2的外周，启动感应加热装置9至工作模式，开始加热升温，当温度达到预定温度后，压力控制装置1提供给活塞杆111向下的轴向压力，进入承压模拟试验。
68.在再一实施例中，为了便于测试和验证锚定块41的最大承载能力和在一定温度溶液环境下的有效承载时间，试验时可以这样操作：
69.进行坐封和初始锚定试验时，在套管节2的底部安装上述的限位底座22，利用限位底座22和夹紧机构7将套管节2稳定固定在试验平台8上，在建立起初始锚定后，松开夹紧钳，取走掉落至试验平台8上的丢手接头51，可以检查锚定块41的分布状态和锚定齿413的初始锚定状态。
70.在进行承压试验时，在初始锚定后，在锚定块41的分布状态和锚定齿413的初始锚定状态无异常后，拆除丢手芯轴5并更换为压板6，拆除限位底座22并更换为上述的密封底座23，并利用夹紧钳夹紧，然后灌入模拟溶液24，安装好感应加热装置9，便可进行模拟在一定溶液条件和一定温度条件下的承压试验。
71.当然，试验时具有采用上述哪种操作，根据承压试验是模拟常温条件还是一定溶液和一定温度条件，以及实际试验需要而定，本实施例仅为举例说明。
72.进一步地，在套管节2内还设有隔套32，隔套32的上端向外凸设有限位凸环321，环形锥面体3套设在隔套32的外侧并顶靠在限位凸环321上，限位部能对限位凸环321轴向限位。
73.隔套32呈t形筒状结构，装入环形锥面体3的内孔后，用于支撑环形锥面体3并传递轴向载荷。上述的环形锥面体3主要用以模拟桥塞在坐封锚定和承载时，通过其锥面将轴向载荷转换成径向分力，推动锚定块41沿锥面轴向滑动的同时向径向扩张，直至锚定块41初始锚定在套管节2的内壁。环形锥面体3上的外锥面31可以为整圈的圆锥形面；也可以为沿周向均匀分布的多个锥平面，并分别与锚定块41的上斜面411配合。具体环形锥面体3的尺寸、外锥面31的角度可根据锚定块41的结构设计，外锥面31与竖直面的夹角通常为10-20
°
。隔套32的具体尺寸根据环形锥面体3和锚定块41的具体规格设定，以便于适用锚定块组件4不同尺寸参数的试验条件。
74.进一步地，在套管节2的上端能拆卸地套设有环状的定位压盖21，定位压盖21的上端内壁向内凸设有止挡环211，止挡环211构成限位部。
75.一般定位压盖21与套管节2的上端螺纹连接，主要用于对隔套32轴向定位。套管节
2为圆环筒状结构，两端设有外螺纹，上端与定位压盖21连接，下端外螺纹与限位底座22或密封底座23连接，且下端设有密封槽，用于安装密封圈。为了充分模拟实际工况，套管节2采用指定钢级、规格的石油工业用套管截断后加工而成。活塞杆111的下端具有内螺纹孔，便于与丢手芯轴5或压板6连接。丢手芯轴5是两端设有外螺纹的圆杆，通过上端外螺纹直接与活塞杆111连接，下端外螺纹与丢手接头51连接，并传递轴向载荷。压板6上端设有凸起，凸起上具有外螺纹，用于与活塞杆111连接，并传递轴向载荷。
76.进一步地，压力控制装置1包括控制操作装置13、液压源装置12以及具有活塞杆111的液压缸11，液压源装置12通过第一液压油管121与液压缸11的有杆腔连接，通过第二液压油管122与液压缸11的无杆腔连接。控制操作装置13与液压源装置12连接，用于控制液压源装置12中液压油的进出循环以及压力大小，并能在上箍环42和下箍环43依次撑断时记录上箍环42的断裂力和下箍环43的断裂力，在丢手接头51与丢手芯轴5脱开时记录剪切力，在锚定块41的锚定过程中记录活塞杆111施加的轴向载荷与时间之间以及轴向载荷与活塞杆111的行程之间的数值关系曲线。
77.其中，液压缸11为单出杆液压缸，是试验装置提供轴向加载的执行单元；液压源装置12用于存储液压油并具有柱塞等动力装置，用于将液压油泵送至有杆腔或无杆腔。压力控制装置1还可以包括遥控装置，以便于远程操作。通过控制操作装置13控制液压源装置12工作，并调节压力的变化和液压油进出循环，以实现适时调节活塞杆111的轴向动作方向、速度、行程、加载力的大小，且能够适时的调节和状态锁定；控制操作装置13还可以自动识取并记录轴向载荷与时间、轴向载荷与活塞杆111的行程等参数之间的数值关系曲线。
78.实施方式二
79.本技术还提供一种桥塞锚定及承载试验方法，采用实施方式一中的桥塞锚定及承载试验装置进行试验；
80.先模拟桥塞坐封和初始锚定过程，其包括如下步骤：
81.将套管节2、环形锥面体3、锚定块组件4、丢手芯轴5、丢手接头51和活塞杆111完成组装，并将套管节2固定在试验平台8上；
82.压力控制装置1提供给活塞杆111向上的轴向拉力，丢手芯轴5拉动丢手接头51轴向移动的同时，各锚定块41径向向外扩张移动；继续轴向加载，直到锚定块41贴合套管节2的内壁，锁定位置；
83.再进一步加载轴向力，直到丢手接头51与丢手芯轴5丢手脱开，此时锚定块41形成初始锚定；通过压力控制装置1记录丢手接头51脱开时的剪切力；
84.检查锚定块41的分布状态和锚定块41上的锚定齿413的初始锚定状态；
85.之后模拟桥塞在承压时的工作过程，其包括如下步骤：
86.将丢手芯轴5拆除，并在活塞杆111的下端连接压板6，将套管节2再次放置并固定在试验平台8上；
87.压力控制装置1提供给活塞杆111向下的轴向压力，轴向压力经压板6传递并最终作用在环形锥面体3和锚定块41上；此时锚定块41的锚定齿413逐渐咬入套管节2的内壁，实现稳固锚定；
88.当轴向压力升高至预定压力值后，保持预定压力值对锚定块41进行持续加载状态；
89.当有效承载时间达到预定时间后，继续升高轴向压力，验证锚定块41的最大承载力，通过压力控制装置1记录和保存数据关系曲线；
90.结束试验，检查锚定块41和锚定齿413的最终状态。
91.作为优选的，模拟桥塞在承压时的工作过程中，将套管节2再次放置在试验平台8之前，还包括如下步骤：在套管节2的底部安装密封底座23，以密封封堵套管节2的底部，使套管节2内形成底部密封的密封腔；将套管节2固定在试验平台8后利用压力控制装置1提供轴向压力之前，还包括如下步骤：向密封腔内灌注模拟溶液24，在套管节2的外侧套设感应线圈93，利用电磁加热控制器91控制感应线圈93对套管节2感应加热，并加热至预设温度。
92.具体而言，由于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丢手力将桥塞丢手，坐封在套管内的指定位置，锚定块41的锚定齿413在套管内形成初始的锚定；进而在压裂施工过程中，井筒内的压力持续增加，此时锚定齿413进一步的咬入套管壁，保持桥塞的锚定状态趋于稳定；因而桥塞的关键在于压裂施工过程中的承压能力，即受到一定的压力作用下，桥塞的承载能力和稳定性能够满足工艺需求。
93.而桥塞在井下坐封的实际坐封力设计要求的单位为吨，范围为12-16吨，换算成轴向加载的压力约为120-160kn；桥塞在井下套管内锚定及承压的实际工况需要满足50-70mpa的压强范围。其中井底液体压强转化为轴向的压力载荷是利用压力与压强的换线关系p＝f/s(即压强为物体所受的压力与受力面积之比)。则根据桥塞在井下套管内锚定及承压的实际工况需要满足50-70mpa的压强范围，而按照石油行业常用5.5英寸的q125钢级的套管规格，其外径为139.7mm，内径114.3mm，可以换算出桥塞做大承载能力试验的轴向载荷应满足512.8-717.9kn的压力范围。
94.由于桥塞在井下作业时，几个关键要素是：一方面桥塞能够顺利丢手，与坐封工具脱离；并坐封在套管指定的位置，形成初始锚定；其次更为重要的是，桥塞在井底一定溶液条件和温度环境下，具有一定的承载能力和有效承载时间；即压裂施工过程中，在一定压力作用下，桥塞的锚定稳定性满足要求，锚定块41不发生大的滑移或直接锚定失效。通过上述的试验方法可以很好地模拟桥塞丢手坐封和初始锚定以及在承压时稳定锚定的过程，并可以模拟在一定温度溶液浸泡下的承载情况，更好地模拟实际工况。
95.具体该试验方法的工作原理以及有益效果与实施方式一的试验装置相同，在此不再赘述。
96.综上，本技术为石油工业完井压裂用可溶桥塞领域提供了一种桥塞锚定及承载试验装置及试验方法，能够有效的模拟桥塞在不同丢手力作用下的坐封和初始锚定以及锚定齿413在不同载荷下的咬入套管实现稳固锚定的工作过程；测试并验证不同结构参数条件下锚定块41的最大承载力和锚定稳定性，以及可以模拟锚定块41在额定载荷和一定温度溶液浸泡条件下的有效承载时间。同时，可以实现适时锁定锚定块41的状态，并自动精确获取丢手力、箍环断裂力、最大承载力等多项参数，记录各参数与行程之间的数值关系。此外，通过将井底实际工况的承载压力转化为轴向的压力载荷，对锚定块41进行地面连续加载和测试，具备自动化、参数化等优势，轴向载荷精度能达到0.1n，而轴向行程的精度能达到0.01mm。进而，为锚定块41的受力分析和结构优化设计提供指导，有效节省桥塞的设计周期、经济成本等。
97.以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领
域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。