一种射流泵性能测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种射流泵性能测试系统及方法，包括：射流泵检测模块、动力液供应模块、动力液回流模块、中央控制模块与吸入液供应模块。本发明专利技术实现了射流泵全作业及环境工况的模拟，和不同规格参数的射流喷嘴和分流喷嘴的模拟与测试，验证了具有分流喷嘴的射流举升泵的可行性，实现了射流泵装置抽吸举升的效果；检测了不同动力液流量对射流泵举升性能的影响；此外，能较好的消除实验时射流泵分流喷嘴处的汽蚀现象，避免了此现象产生的噪音与振动对实验的影响；本发明专利技术可实现单喷嘴射流泵与多喷嘴射流泵的通用检测；本发明专利技术可实时采集与分析出实验过程中射流泵入口与分流喷嘴处的流量与压力参数；本发明专利技术具有测试性能好、适应性强、操作简易的特点。作简易的特点。作简易的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种射流泵性能测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及油气开采装备领域，具体涉及一种射流泵性能测试系统及方法。

技术介绍

[0002]在油气井生产到后期，出砂情况越来越严重，经常会出现油井杆的严重腐蚀和卡泵现象，增加了开采的成本，极大的制约了正常生产。射流泵采油工艺由于井下没有运动部件，能大大减少上述现象的发生，在采油的同时可进行排砂，能有效改善井况，进而提高油气井产量。
[0003]对于埋深浅、弱胶结的非成岩天然气水合物若采用降压、注热、注剂、置换等常规的开采方法可能会导致水合物在海底直接分解，产生大量无序释放的天然气，从而面临生产安全、环境风险等严重事故。基于上述原因，我国专家提出深水浅层天然气水合物固态流化开采工艺，其主要是将水合物在海底储层进行物理破碎后形成的细小颗粒再与海水混合，通过射流泵和封闭管道举升运送至海上平台进行后续处理。因此，射流泵是天然气水合物开采作业中不可或缺的装备之一。
[0004]射流泵一般由喷嘴、喉管、扩散管及吸入室等部件组成。由于喷嘴数量设置的不同可以将其分为单喷嘴射流泵与双喷嘴射流泵。但常规射流泵不能直接运用在水合物固态流化工艺、高含砂采油作业中，需要一种新型的天然气水合物射流举升泵工具。因此目前还缺乏一套用于测试新型射流泵射流举升性能的实验系统。因此，为了验证新型的射流泵的产品性能，需要一套用于测试射流泵功能的实验系统。
[0005]通过调研分析，当前应用于测试射流泵射流举升性能实验系统，存在如下问题或不足：
[0006](1)现有射流泵实验系统只能调节出简单的运行工况，无法模拟出适用于水合物固态流化工艺、高含砂油气井开采过程中的环境参数；
[0007](2)现有射流泵实验系统只能测试结构单一射流泵，无法开展对不同规格参数的射流泵的性能测试，也无法实现既能检测单喷嘴射流泵的射流举升性能，又能检测多喷嘴射流泵的射流举升性能；
[0008](3)现有射流泵实验系统对压力、流量参数的实时采集、观测能力较弱，缺乏综合分析这些参数对举升性能的影响；
[0009](4)当前射流泵作业时，在喷嘴处，因流体在有限空间内速度急剧升高，局部压力降低，诱发汽蚀现象，此现象容易使射流泵产生强烈的剪切力，严重时损坏射流泵，能量耗散也多，导致射流举升效率不高。
[0010]综上所述，亟需专利技术一套射流泵性能测试系统，用于满足射流泵的机理分析、设计制造和产品测试等过程中的科学性研究。确保射流泵在钻井作业中安全性，进一步提高钻采效率，降低整体作业成本，推进全球石油与天然气商业开采装备及工具研究进程。

技术实现思路

[0011]本专利技术通过专利技术一种射流泵性能测试系统及方法，为了解决当前射流泵结构复杂体积大与规格参数单一，设计出一种新型射流泵，射流喷嘴与射流喷嘴座之间通过螺纹连接，分流喷嘴与射流喷嘴座之间通过螺纹连接，通过更换射流喷嘴与分流喷嘴的直径参数改变其规格；为了解决油气开采时作业不连续的问题，在实验系统中通过设置阀门，实现了射流喷嘴在钻井作业中可根据具体工艺需求开启与关闭；为了解决现有实验系统无法模拟出天然气开采以及高含砂油气开采过程中射流举升的不同环境参数，在系统中设置电子液量调节阀Ⅱ及回流回路，实时模拟不同环境参数；采用多组流量传感器、压力检测表在每个回路中实时测量，同时将数据传输给数据处理器，实现了实验系统对压力、流量参数的实时采集、实时观测、综合分析，同时射流泵材质为有机玻璃，可直观观测射流现象；为了达到实验系统在单向与多向射流泵性能测试中通用性的目的，在分流喷嘴处设置节流阀，通过控制节流阀的开闭来实现射流泵双喷嘴与单喷嘴之间的实验转换；为了改善射流泵实验系统射流泵汽蚀的现象，设置水下传声器、加速仪监测流体的振动频率与加速度，检测汽蚀现象的程度，同时将汽蚀信号传送给控制器、接触器、电子液量调节阀Ⅰ，连通喉管扩散管与供水箱之间的支路，向射流泵补充动力液，稳定此时射流泵的水压，改善汽蚀现象。
[0012]本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0013]1、一种射流泵性能测试系统，其特征在于，包括：射流泵检测模块、动力液供应模块、动力液回流模块、中央控制模块与吸入液供应模块五部分，动力液供应模块与射流泵检测模块中的喉管扩散管连接，动力液回流模块上端连接动力液供应模块，右端与射流泵检测模块中的射流泵连接，吸入液供应模块与射流泵检测模块中的分流喷嘴连接；
[0014]所述的射流泵检测模块包括水下传声器、加速仪、PLC控制器、接触器、电子液量调节阀Ⅰ以及射流泵；
[0015]所述的动力液供应模块包括供水箱Ⅰ、压力检测表Ⅱ、节流阀Ⅰ(203)、过滤网以及供水抽吸泵；
[0016]所述的动力液回流模块包括电子液量调节阀Ⅱ、压力检测表Ⅲ、节流阀Ⅱ、节流阀Ⅲ、压力检测表Ⅳ以及流量传感器Ⅱ；
[0017]所述的中央控制模块包括控制器以及数据处理器；
[0018]所述的吸入液供应模块包括流量传感器Ⅲ、供水箱Ⅱ、节流阀Ⅳ、外接自来水源，以及节流阀
Ⅴ
；
[0019]所述的射流泵包括喉管扩散管、吸入液入口、射流喷嘴、射流喷嘴座、法兰三通、分流喷嘴座、分流喷嘴、流量传感器Ⅰ、压力检测表Ⅰ。
[0020]2、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的射流泵检测模块消除了实验过程中射流泵汽蚀引起的振动与噪声对实验的影响，所述的水下传声器与加速仪并联，实时监测射流泵中粒子的振动频率与加速度，水下传声器与加速仪并联支路之后设置有PLC控制器与接触器，根据检测出的粒子的振动频率与加速度的参数控制电子液量调节阀Ⅰ的闭合与断开。
[0021]3、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统及方法，其特征在于，所述的喉管扩散管、吸入液入口、射流喷嘴、射流喷嘴座、法兰三通、分流喷嘴座以及分流喷嘴均采用有机玻璃材料，能直观观测到射流泵的实验现象。
[0022]4、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的射流泵的结构参数可改变，所述的射流喷嘴与射流喷嘴座之间通过螺纹连接，可以选用不同出口直径的射流喷嘴进行实验，分流喷嘴与射流喷嘴座之间通过螺纹连接，可以更换不同出口直径的分流喷嘴进行实验验证。
[0023]5、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的动力液供应模块设置有过滤网，过滤网设置在供水抽吸泵的前端，可过滤掉动力液中含有较大直径的固体颗粒等杂质，避免喷嘴堵塞或者实验装置破损。
[0024]6、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的动力液回流模块实现了对流入射流泵的动力液流量大小的调节，所述的射流泵设置在动力液回流模块末端，当流量传感器Ⅱ检测到的动力液流量过大时，通过调节电子液量调节阀Ⅱ的开度，将一部分动力液分流至供水箱Ⅰ。
[0025]7、进一步地，所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的吸入液供应模块保证了吸入液入口端压力稳定，所述的吸入液入口端连接供水箱Ⅱ，分流喷嘴末端连接吸入液供应模块，在分流喷嘴与吸入液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射流泵性能测试系统，其特征在于，包括：射流泵检测模块(0
‑
1)、动力液供应模块(0
‑
2)、动力液回流模块(0
‑
3)、中央控制模块(0
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4)与吸入液供应模块(0
‑
5)五部分，动力液供应模块(0
‑
2)与射流泵检测模块(0
‑
1)中的喉管扩散管(106
‑
1)连接，动力液回流模块(0
‑
3)上端连接动力液供应模块(0
‑
2)，右端与射流泵检测模块(0
‑
1)中的射流泵(106)连接，吸入液供应模块(0
‑
5)与射流泵检测模块(0
‑
1)中的分流喷嘴(106
‑
7)连接，所述的射流泵检测模块(0
‑
1)包括水下传声器(101)、加速仪(102)、PLC控制器(103)、接触器(104)、电子液量调节阀Ⅰ(105)以及射流泵(106)；所述的动力液供应模块(0
‑
2)包括供水箱Ⅰ(201)、压力检测表Ⅱ(202)、节流阀Ⅰ(203)、过滤网(204)以及供水抽吸泵(205)；所述的动力液回流模块(0
‑
3)包括电子液量调节阀Ⅱ(301)、压力检测表Ⅲ(302)、节流阀Ⅱ(303)、节流阀Ⅲ(304)、压力检测表Ⅳ(305)以及流量传感器Ⅱ(306)，所述的中央控制模块(0
‑
4)包括控制器(401)以及数据处理器(402)；所述的吸入液供应模块(0
‑
5)包括流量传感器Ⅲ(501)、供水箱Ⅱ(502)、节流阀Ⅳ(503)、外接自来水源(504)、以及节流阀
Ⅴ
(505)，所述的射流泵(106)包括喉管扩散管(106
‑
1)、吸入液入口(106
‑
2)、射流喷嘴(106
‑
3)、射流喷嘴座(106
‑
4)、法兰三通(106
‑
5)、分流喷嘴座(106
‑
6)、分流喷嘴(106
‑
7)、流量传感器Ⅰ(107)、压力检测表Ⅰ(108)。2.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的射流泵检测模块(0
‑
1)消除了实验过程中射流泵(106)汽蚀引起的振动与噪声对实验的影响，所述的水下传声器(101)与加速仪(102)并联，实时监测射流泵(106)中粒子的振动频率与加速度，水下传声器(101)与加速仪(102)并联支路之后设置有PLC控制器(103)与接触器(104)，根据检测出的粒子的振动频率与加速度的参数控制电子液量调节阀Ⅰ(105)的闭合与断开。3.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的喉管扩散管(106
‑
1)、吸入液入口(106
‑
2)、射流喷嘴(106
‑
3)、射流喷嘴座(106
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4)、法兰三通(106
‑
5)、分流喷嘴座(106
‑
6)以及分流喷嘴(106
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7)均采用有机玻璃材料，能直观观测到射流泵(106)的实验现象。4.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的射流泵(106)的结构参数可改变，所述的射流喷嘴(106
‑
3)与射流喷嘴座(106
‑
4)之间通过螺纹连接，可以选用不同出口直径的射流喷嘴(106
‑
3)进行实验，分流喷嘴(106
‑
7)与射流喷嘴座(106
‑
5)之间通过螺纹连接，可以更换不同出口直径的分流喷嘴(106
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7)进行实验验证。5.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的动力液供应模块(0
‑
2)设置有过滤网(204)，过滤网(204)设置在供水抽吸泵的前端，可过滤掉动力液中含有较大直径的固体颗粒等杂质，避免喷嘴堵塞或者实验装置破损。6.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的动力液回流模块(0
‑
3)实现了对流入射流泵(106)的动力液流量大小的调节，所述的射流泵(106)设置在动力液回流模块(0
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3)末端，当流量传感器Ⅱ(306)检测到的动力液流量过大时，通过调节电子液量调节阀Ⅱ(301)的开度，将一部分动力液分流至供水箱Ⅰ(201)。7.根据权利要求1所述的一种射流泵性能测试系统，其特征在于，所述的吸入液供应模块(0
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5)保证了吸入液入口(106
‑
2)端压力稳定，所述的吸入液入口(106
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2)端连接供水箱Ⅱ(502)，分流喷嘴(106
‑
7)末端连接吸入液供应模块(0
‑
5)，在分流喷嘴(106
‑
7)与吸入液供应模块(0
‑
5)之间设置有流量传感器Ⅲ(501)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐洋，谢娜，熊浩宇，王国荣，赵金海，刘清友，张吴镝，王金忠，高翔，袁国海，何玉发，范黎明，邓虎，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：