本申请提供了一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置及方法，涉及采油气工程技术领域，其中，所述的装置包括测试工作台、井下螺杆泵、进水管线及驱动装置。申请人通过大量的现场试验及经验总结，解决现有技术中因未能确切掌握井下螺杆泵的自吸压力，做不到排采管柱进液口和井下螺杆泵吸液口间距的合理匹配，导致煤层气单井串气的问题。本申请所述的测量方法，实现了现场对不同型号井下螺杆泵间距值的精确控制，井下螺杆泵运转时形成的负值自吸压力对井筒煤层气的吸引力将大幅度下降，井筒中煤层气与煤层水的气液分离更加充分，减少进入泵筒的气量，解决煤层气单井串气的问题。解决煤层气单井串气的问题。解决煤层气单井串气的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及采油气工程
，具体涉及一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置及方法。
技术介绍
[0002]煤层气是一种高效清洁非常规天然气资源，目前国内外积极进行煤层气资源开发以缓解能源危机，并在保护环境的前提下进行能源可持续化发展。据统计，我国埋深2000米以浅的煤层气资源量约为30万亿立方米，其中技术可采储量约为12.5万亿立方米，我国具有丰富的煤层气资源，煤层气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放以及促进“双碳目标”实现具有十分重要的意义。
[0003]地面驱动头加井下螺杆泵排采工艺是煤层气行业常用的一种有杆排采方式，因该工艺具有较好的固体颗粒承受能力和占地面积小等优势，而广泛应用于煤层气直井、定向井和部分L型水平井。井下螺杆泵是依靠转子和定子橡胶相互啮合匹配，通过转子旋转将煤层水逐级上提最终排至地面的一种泵。
[0004]如图2所示，图中：油管抽油杆21、井下螺杆泵22、井下螺杆泵吸液口H
2 23、抽油杆24、煤层25、排采管柱进液口H126、人工井底27。在煤层气井排采管柱结构中，将井下螺杆泵置于煤层25附近，井下螺杆泵22下部连接尾管、油管短接(选装)、气锚(选装)、筛管(选装)等部件，进而将整个排采管柱的进液口H
1 26和井下螺杆泵的吸液口H
2 23拉开一定的距离，此距离一般为5
‑
15m。
[0005]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中的技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
[0006]在现场生产过程中，煤层气会经过进液口进入到油管中，再通过出水管线排出，气体在产水通道中产出的现象称为串气。随着煤层气井底流压的逐步下降，煤层中解吸的气量逐渐增加，在油套环空液柱压力及井下螺杆泵运转时在吸液口处形成低压力区的双重作用下，排采管柱的进液口和井下螺杆泵的吸液口间距若设计的不合理，进入螺杆泵内的气量会快速增加，会超出井下螺杆泵可承受最大排出气体的极限，造成气锁的生产问题。
[0007]一旦发生气锁问题，井下螺杆泵不仅无法正常排出煤层水，还会因无法降温造成定子橡胶温度的快速上升，定子橡胶温度升高后膨胀会增大橡胶与转子的过盈量，出现运行电流升高、扭矩增加的现象，温度过高会造成定子橡胶失去弹性，产生烧泵的问题，此时只能进行检泵作业更换新的井下螺杆泵才能恢复单井的正常运行。
[0008]同时，在井下螺杆泵现问题及检泵作业的时间内，煤层气井的井底流压上升，单井气量下降，不符合煤层气井连续稳定排采的原则，还可能因井底流压的大幅度波动造成煤储层的伤害，影响单井后期的产能。
[0009]技术人员通常采取在管柱结构中增加气锚的技术手段来防止及解决井下螺杆泵的串气现象，此种做法增加了煤层气井排采管柱的复杂性，增加了生产运行的成本，不符合煤层气低成本开发的方式。
[0010]因未能确切掌握井下螺杆泵的自吸压力，做不到排采管柱进液口和井下螺杆泵吸液口间距的合理匹配，串气问题一直未有效解决，因此需要一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试方法及装置，掌握自吸压力的数据，为螺杆泵排采煤层气井提供合理的管柱结构组配方式。
技术实现思路
[0011]为了克服井下螺杆泵的串气问题的不足，本申请实施例提供了一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置及方法，本申请专利技术人通过大量的研究总结，归纳得到该方法，通过该方法的计算方法，能够准备的确定不同型号井下螺杆泵排采管柱的进液口和井下螺杆泵的吸液口的间距值，改变了此距离一般为5
‑
15m的现状，间距值H优化后，井下螺杆泵运转时形成的负值自吸压力对井筒煤层气的吸引力将大幅度下降，井筒中煤层气与煤层水的气液分离更加充分，减少进入泵筒的气量，解决煤层气单井串气的问题。
[0012]本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置，所述装置包括：
[0013]测试工作台，用于固定井下螺杆泵。
[0014]井下螺杆泵，该井下螺杆泵安装在测试工作台上，该井下螺杆泵包括中轴线方向设置的转子及内壁上设置的定子橡胶，井下螺杆泵是由驱动装置、抽油杆带动井下螺杆抽油泵的转子来完成工作。定子橡胶上设置有温度检测仪，通过温度检测仪实时检测定子橡胶的温度，防止定子橡胶因温度过高发生碳化，失去弹性。
[0015]进水管线，该进水管线连通井下螺杆泵的底端，进水管线上设置有控制阀门及压力表，通过进水管线将水排入井下螺杆泵中，通过控制阀门控制水的流通，通过压力表实时检测进水管线的压力。
[0016]驱动装置，该驱动装置设置于井下螺杆泵顶端，驱动装置通过抽油杆连接井下螺杆泵的转子，通过抽油杆带动井下螺杆抽油泵的转子来完成工作。
[0017]优选的，所述的温度检测仪设置有两个，分别设置于定子橡胶的底端和顶端，井下螺杆泵在运行时，转子底部距离定子橡胶底部一般有30
‑
60cm的空间，转子顶部30
‑
60cm在上部油管中，其余转子都在螺杆泵内部运行，安装不了温度检测仪，所以可以安装温度检测仪的空间有2个，一个位于螺杆泵定子橡胶底部，一个位于定子橡胶上部，通过温度检测仪实时检测定子橡胶的温度，防止定子橡胶因温度过高发生碳化，失去弹性。
[0018]所述井下螺杆泵顶部的出水口及进水管线进水口均连通有一水箱，实现水的重复循环利用，实现操作场地的清洁。
[0019]所述驱动装置电连接启停控制系统，操作人员通过启停控制系统，根据工作情况实时控制驱动装置的转速。
[0020]所述压力表量程为
‑
1.60MPa至+1.60MPa，测试精度为0.01Mpa，实现压力监测可控且精度较高。
[0021]煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一：选取一固定型号井下螺杆泵，组装测试装置，启动驱动装置；
[0023]步骤二：逐步上调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最高值，然后再逐步下调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最低值，验证螺杆泵的运行情况，确定
螺杆泵在测试过程中可以正常稳定的运行，保证测试过程顺利完成；
[0024]步骤三：每隔一个固定时间段，梯度上调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最高值；每次调整转速后，在每一个固定转速下，待出水口水量稳定后，计算多次水量实测排量，再计算多次水量实测排量平均值，并计算在该固定转速下螺杆泵的理论产水量，计算泵效；
[0025]步骤四：梯度下调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最低值；
[0026]步骤五：当驱动装置转速在最低值稳定运行固定时间段后，保持固定转速，关闭控制阀门，每间隔固定时间记录一次压力表数据P1、P2、P3……
P
N
，当温度检测仪至最高值时，打开控制阀门，待温度监测仪下降至20
‑
30℃时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试装置，其特征在于，所述装置包括：测试工作台；井下螺杆泵，该井下螺杆泵安装在测试工作台上，该井下螺杆泵包括中轴线方向设置的转子及内壁上设置的定子橡胶，定子橡胶上设置有温度检测仪；进水管线，该进水管线连通井下螺杆泵的底端，进水管线上设置有控制阀门及压力表；驱动装置，该驱动装置设置于井下螺杆泵顶端，驱动装置通过抽油杆连接井下螺杆泵的转子。2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述的温度检测仪设置有两个，分别设置于定子橡胶的底端和顶端；所述井下螺杆泵顶部的出水口及进水管线进水口均连通有一水箱；所述驱动装置电连接启停控制系统；所述压力表量程为
‑
1.60MPa至+1.60MPa，测试精度为0.01Mpa。3.如权利要求1或2任一项所述装置进行煤层气井下螺杆泵自吸压力的测试方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：步骤一：选取一固定型号井下螺杆泵，组装测试装置，启动驱动装置；步骤二：逐步上调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最高值，然后再逐步下调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最低值；步骤三：每隔一个固定时间段，梯度上调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最高值；每次调整转速后，在每一个固定转速下，待出水口水量稳定后，计算多次水量实测排量，再计算多次水量实测排量平均值，并计算在该固定转速下螺杆泵的理论产水量，计算泵效；步骤四：梯度下调驱动装置的转速，直到驱动装置的转速调整至最低值；步骤五：当驱动装置转速在最低值稳定运行固定时间段后，保持固定转速，关闭控制阀门，每间隔固定时间记录一次压力表数据P1、P2、P3……
P
N
，当温度检测仪至最高值时，打开控制阀门，待温度监测仪下降至20
‑
30℃时，该固定转速状态下自吸压力值测试结束；步骤六：梯度上调驱动装置的转速至一固定转速，重复步骤五，得到不同转速下的自吸压力值，直到驱动装置的转速调整至最高值；步骤七：选取不同转速下的自吸压力值P1、P2、P3……
P
N
，选择最小自吸压力值P
n
，通过计算得到该固定型号井下螺杆泵排采管柱的进液口和井下螺杆泵的吸液口的间距值；步骤八：将步骤一中的井下螺杆泵的固定型号进行更换，重复步骤一至步骤七，得到不同型号井下螺杆泵排采管柱的进液口和井下螺杆泵的吸液口的间距值。4.如权利要求3所述的测试方法，其特征在于，步骤二中，所述驱动装置转速最高值为100r/min，所述驱动装置转速最低值为20...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏雷，王勃，孙志芹，邵嗣华，何爱国，韩甲业，周晓刚，权继业，苏策，
申请(专利权)人：权利要求书二页说明书六页附图二页，
类型：发明
国别省市：
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