一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法制造方法及图纸

一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置组成。该方法包括：在该实验中，空气压缩机将压缩后的空气输送至储气罐，从而保证整个实验系统的稳定供气；注气管线将储气罐与实验管柱底部相连，注液管线将柱塞式计量泵与实验管柱底部相连；直线抽油机带动泵做往复运动，将气液混合物吸入气锚进行气液分离，并抽汲到油管中；压力传感器、温度传感器和气体流量计采集测试数据，并由数据采集器记录、传输至计算机，最终得到各气锚、防气泵和气锚耦合防气泵的适用气液比界限，为高气液比油井生产提供更有效的指导。

An experimental device and method of sucker rod pumping system for high gas-liquid ratio oil wells

A sucker rod pumping system experimental device for high gas-liquid ratio oil wells is composed of power supply and transmission equipment, gas-liquid supply equipment, data measurement and control equipment, experimental string and anti-gas device. The method includes: in the experiment, the compressed air is conveyed to the gas storage tank by the air compressor to ensure the stable gas supply of the whole experimental system; the gas injection pipeline connects the gas storage tank with the bottom of the experimental string; the liquid injection pipeline connects the plunger metering pump with the bottom of the experimental string; the linear pumping unit drives the pump to and fro, and the gas-liquid mixture is sucked into the gas anchor for gas-liquid separation. The test data are collected by pressure sensor, temperature sensor and gas flowmeter, and recorded by data collector and transmitted to computer. Finally, the applicable gas-liquid ratio limits of each gas anchor, anti-gas pump and gas anchor coupled anti-gas pump are obtained, which provides more effective guidance for oil well production with high gas-liquid ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法
本专利技术属于有杆抽油系统领域，适用于模拟高气液比油井抽油，尤其涉及一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法。
技术介绍
石油作为现代工业的血液，其重要作用不言而喻，但随着开采的深入，国内许多油田进入了中后期，在采用衰竭式开发或注气开发时，部分具有低产液量、高气液比的特点，造成气液比高的原因主要有两种：一种是经过多年持续开发，地层压力的下降造成油层内脱气，井筒内气液比上升，出现了大批低压、高气油比井，如吐哈油田统计的753口抽油机采油井中气液比高于200m3/m3的井达到621口，中原文东油田486口井中108口存在着不同程度气体影响；另一种是低渗透油田针对水驱难以有效开发的难题，通常采用注气驱来提高采收率，当注入气体突破采油井后，井筒出现较高气液比，如大庆榆树林油田开展二氧化碳驱油试验气窜后，生产井气液比迅速提高，最高的井气液比达到789m3/m3。这些油田由于产液量低，气液比高，在抽汲时总是气液两相同时进泵，气体的进泵必然降低进入泵内的液体量，减小泵的充满系数，导致抽油泵泵效下降，严重时发生气锁，造成关井停产。如不采取有效的措施，必然导致采油系统效率降低，对油田开发投资的经济性产生较大影响。国内外主要是从两个方面来处理机抽井含气量高导致泵效降低的问题：利用气锚阻止气体进泵和利用防气泵降低进泵气体的影响。目前国内外现有研究应用中，对不同类型防气泵的泵效和气锚的分气效率均无定量描述，且适用的气液比界限未知；常规泵难以适应高气液比条件，气液混抽泵与防气泵如何评价等问题。因此，必须摸清各类气锚和防气泵的适用气液比界限，以及各类防气泵耦合气锚使用的界限。为此，本专利技术提供一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法，该套实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置试样组成。该方法包括：在该实验中，空气压缩机将压缩后的空气输送至储气罐，从而保证整个实验系统的稳定供气；注气管线将储气罐与实验管柱底部相连，注液管线将柱塞式计量泵与实验管柱底部相连，两者通过气体涡轮流量计和液体涡轮流量计来调节注入管柱底部的实验气液比；直线抽油机带动防气泵做往复运动，将气液混合物吸入气锚进行气液分离，并抽汲到油管中；压力传感器、温度传感器和气体流量计采集测试数据，并由数据采集器记录、传输至计算机。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法，旨在必须摸清各类气锚和防气泵的适用气液比界限，以及各类防气泵耦合气锚使用的界限，最终得到各气锚、防气泵和气锚耦合防气泵的适用气液比界限，为高气液比油井生产提供更有效的指导。本专利技术是这样实现的，一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法，该套实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置组成。该方法包括：在该实验中，空气压缩机将压缩后的空气输送至储气罐，从而保证整个实验系统的稳定供气；注气管线将储气罐与实验管柱底部相连，注液管线将柱塞式计量泵与实验管柱底部相连，两者通过气体涡轮流量计和液体涡轮流量计来调节注入管柱底部的实验气液比；直线抽油机带动防气泵做往复运动，将气液混合物吸入气锚进行气液分离，并抽汲到油管中；压力传感器、温度传感器和气体流量计采集测试数据，并由数据采集器记录、传输至计算机，最终得到各气锚、防气泵和气锚耦合防气泵的适用气液比界限，为高气液比油井生产提供更有效的指导。其中，动力供应及传递设备主要包括微型直线抽油机、抽油机控制柜、油芯钢丝绳、地轮、天轮、抽油杆、加重杆；为了给整个防气泵提供一个往复运动，研发了一台实验用微型直线抽油机，微型直线抽油机由一台三相交流电动机提供动力，驱动两级减速皮带轮运动，控制柜可通过参数设置面板设置冲程、冲次等基本参数、显示柱塞当前位置、运行时间等过程参数；通过手动/自动旋钮切换抽油机运动模式；通过手动控制按钮控制柱塞向上或向下运动；通过变频器上/断电按钮对变频器进行控制，地轮和天轮负责钢丝绳的转向，绕过地轮的钢丝绳与抽油机动力输出的钢丝绳相连接，抽油杆通过吊卡与绕过天轮的钢丝绳相连接，通过井口的盘根盒与油管头形成密封。其中，气、液供应设备包括由柱塞计量泵和进水阀门组成供液系统，柱塞计量泵可通过调节冲程长度和改变电机频率控制流量，空气由一台BK系列喷油螺杆式空气压缩机供应，该压缩机最大排气压力0.8MPa，公称容积流量6m3/min。为了确保供气平稳，本专利技术为空气压缩机配套了储气罐，其最大工作压力为1.2MPa，容积为1500L。、其中，数据测控及采集设备由无纸记录仪、涡轮流量计和液体涡轮流量计完成。压力、温度测试由压力、温度传感器完成，传感器上引出的电缆，将采集到的信号传输至数据采集器，测试的压力、温度、气体流量、液体流量等参数均通过采集器自动采集，再传输到计算机，便于对测试数据的分析和记录。其中，实验测试管柱主要采用可视化的有机玻璃管材来模拟套管和油管，模拟套管尺寸为外径140mm，壁厚10mm，其最大承压0.4MPa，套管之间采用法兰连接；油管尺寸为外径74mm，壁厚6mm，为方便油管的拆卸，安装井下工具，油管之间的连接采用直螺纹接头连接；地面气液分离管柱主要由有机玻璃管材构成。防气泵抽汲的气液混合物经气液进口进入地面气液分离管柱，沿中心管抵达管柱底部，气液两相在重力的作用下分离，气相经顶部出气口输出到气体流量计来计量气体流量，液相经出液口输出到液体流量计来计量液体流量。其中，防气装置主要包括各类防气泵和气锚实物，实验过程中可根据需要随意更换防气装置。附图说明图1是一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置流程图；1-液体流量泵，2-进液阀，3、25-液体流量计，4-空气压缩机，5-气罐，6-进气阀，7、24-气体流量计、8、11-压力计，9-防气装置，10-套管，11-抽油杆，12-油管，13-盘根盒，14-钢丝绳，15-天轮，16-直线电机，18-电源，19-控制柜，20-外管，21-中心管，22-出液阀，23-出气阀，26-无纸记录仪，27-高速摄像仪，28-井口装置，29-地面气液分离器，蓄水池-30，计算机31。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，图1是本专利技术一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置流程图。该套实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置组成。该方法包括：在该实验中，空气压缩机将压缩后的空气输送至储气罐，从而保证整个实验系统的稳定供气；注气管线将储气罐与实验管柱底部相连，注液管线将柱塞式计量泵与实验管柱底部相连，两者通过气体涡轮流量计和液体涡轮流量计来调节注入管柱底部的实验气液比；直线抽油机带动防气泵做往复运动，将气液混合物吸入气锚进行气液分离，并抽汲到油管中；压力传感器、温度传感器和气体流量计采集测试数据，并由数据采集器记录、传输至计算机。实验介质为空气和水，气体由空气压缩机提供，储存在储气罐，通过进气阀6和气体流量计7进入套管10，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法，该套实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置组成；其中，动力供应及传递设备主要包括微型直线抽油机、抽油机控制柜、油芯钢丝绳、地轮、天轮、抽油杆、加重杆；为了给整个防气泵提供一个往复运动，研发了一台实验用微型直线抽油机，微型直线抽油机由一台三相交流电动机提供动力，驱动两级减速皮带轮运动，控制柜可通过参数设置面板设置冲程、冲次等基本参数、显示柱塞当前位置、运行时间等过程参数；通过手动/自动旋钮切换抽油机运动模式；通过手动控制按钮控制柱塞向上或向下运动；通过变频器上/断电按钮对变频器进行控制，地轮和天轮负责钢丝绳的转向，绕过地轮的钢丝绳与抽油机动力输出的钢丝绳相连接，抽油杆通过吊卡与绕过天轮的钢丝绳相连接，通过井口的盘根盒与油管头形成密封；其中，气、液供应设备包括由柱塞计量泵和进水阀门组成供液系统，柱塞计量泵可通过调节冲程长度和改变电机频率控制流量，空气由一台BK系列喷油螺杆式空气压缩机供应，该压缩机最大排气压力0.8MPa，公称容积流量6m

【技术特征摘要】
1.一种适用于高气液比油井的有杆抽油系统实验装置及方法，该套实验装置由动力供应及传递设备、气液供应设备、数据测控及采集设备和实验管柱及防气装置组成；其中，动力供应及传递设备主要包括微型直线抽油机、抽油机控制柜、油芯钢丝绳、地轮、天轮、抽油杆、加重杆；为了给整个防气泵提供一个往复运动，研发了一台实验用微型直线抽油机，微型直线抽油机由一台三相交流电动机提供动力，驱动两级减速皮带轮运动，控制柜可通过参数设置面板设置冲程、冲次等基本参数、显示柱塞当前位置、运行时间等过程参数；通过手动/自动旋钮切换抽油机运动模式；通过手动控制按钮控制柱塞向上或向下运动；通过变频器上/断电按钮对变频器进行控制，地轮和天轮负责钢丝绳的转向，绕过地轮的钢丝绳与抽油机动力输出的钢丝绳相连接，抽油杆通过吊卡与绕过天轮的钢丝绳相连接，通过井口的盘根盒与油管头形成密封；其中，气、液供应设备包括由柱塞计量泵和进水阀门组成供液系统，柱塞计量泵可通过调节冲程长度和改变电机频率控制流量，空气由一台BK系列喷油螺杆式空气压缩机供应，该压缩机最大排气压力0.8MPa，公称容积流量6m3/min；为了确保供气平稳，本发明为空气压缩机配套了储气罐，其最大工作压力为1.2MPa，容积为1500L；其中，数据测控及采集设备由无纸记录仪、涡轮流量计和液体涡轮流量计完成；压力、温度测试由压力、温度传感器完成，传感器上引出的电缆，将采集到的信号传输至数据采集器，测试的压力、温度、气体流量、液体流量等参数均通过采集器自动采集，再传输到计算机，便于对测试数据的分析和记录；其中，实验测试管柱主要采用可视化的有机玻璃管材来模拟套管和油管，模拟套管尺寸为外径140mm，壁厚10mm，其最大承压0.4MPa，套管之间采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永辉，谢川，李晓平，罗程程，谭晓华，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51