一种电潜柱塞泵试验装置及试验方法与流程

1.本发明涉及采油技术领域，尤其是一种电潜柱塞泵试验装置及试验方法。


背景技术：

2.油田大部分井为平台丛次井或定向斜井，这种井深结构无法避免地会造成有杆泵在工作中出现管柱及杆柱偏磨问题，造成检泵周期过短。
3.电潜柱塞泵为一种无杆泵，利用电缆将地面380v电压传输给井下直线电机带动柱塞泵进行井下原油抽汲，能够彻底解决油井偏磨问题，延长检泵周期。
4.通过在现场试验之前研究电潜柱塞泵在不同工况下的泵效，能够为现场选井选型提供技术支撑，为后续现场试验提供指导，减少现场试验过程中的问题，但现有技术没有用于研究电潜柱塞泵在不同工况下泵效的试验装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电潜柱塞泵试验装置及试验方法，以研究不同井斜对电潜柱塞泵泵效的影响。
6.为达到上述目的，本发明提出一种电潜柱塞泵试验装置，其包括试验台、设于所述试验台上的试验套管、设于所述试验台上并能驱动所述试验套管上下摆动的升降机构、设于所述试验套管内的电潜柱塞泵、以及与所述试验套管连接以向所述试验套管内供应液体的供液装置，所述电潜柱塞泵具有吸液口和排液口，所述吸液口与所述试验套管的内部连通，所述排液口连接排液管，所述试验套管与铅垂线之间的夹角为井斜角，所述升降机构通过驱动所述试验套管上下摆动改变所述井斜角。
7.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述试验台包括底座、设于所述底座上的台架、以及固定在所述台架的上表面上的支撑块，所述台架的一端与所述底座铰接，所述升降机构连接在所述底座和所述台架之间，所述升降机构支撑所述台架并能驱动所述台架上下摆动，所述试验套管卧放在所述台架的上表面上，且所述试验套管的端部抵靠所述支撑块，所述台架能带动所述试验套管上下摆动。
8.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述升降机构为液压缸或液压千斤顶，所述电潜柱塞泵试验装置还包括液压控制柜，所述液压控制柜通过液压导管与所述升降机构连接。
9.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述排液管上设有出口阀门和压力表，通过调节所述出口阀门的开度来调节所述电潜柱塞泵内的压力。
10.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述试验套管内还设有上液位传感器和下液位传感器，所述上液位传感器位于所述吸液口的上方，所述下液位传感器位于所述吸液口的下方，所述电潜柱塞泵试验装置还包括用于控制所述供液装置与所述试验套管之间的连通和断开的电磁阀，所述上液位传感器和所述下液位传感器均与所述电磁阀电连接。
11.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述供液装置包括供液箱和供液管，所述
供液箱具有出液口和进液口，所述供液管的一端与所述供液箱的出液口连接，所述供液管的另一端与所述试验套管连接，所述排液管与所述供液箱的进液口连接。
12.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述电潜柱塞泵试验装置还包括与所述排液管连接的用于计量所述电潜柱塞泵的排液量的排量计量装置。
13.如上所述的电潜柱塞泵试验装置，其中，所述排量计量装置包括通过放样阀与所述排液管连接的放样管和设于所述放样管的出口处的计量筒，所述放样阀控制所述放样管与所述排液管的连通和断开。
14.本发明还提供一种电潜柱塞泵试验方法，其采用上述的电潜柱塞泵试验装置对电潜柱塞泵进行试验，所述电潜柱塞泵试验方法包括：在不同井斜角下启动所述电潜柱塞泵进行试验，记录所述电潜柱塞泵在不同井斜角下的实际排量；根据所述实际排量计算所述电潜柱塞泵在不同井斜角下的泵效。
15.如上所述的电潜柱塞泵试验方法，其中，所述排液管上设有出口阀门和压力表，通过调节所述出口阀门的开度来调节所述电潜柱塞泵内的压力，所述电潜柱塞泵试验方法还包括：在不同井斜角和不同压力下启动所述电潜柱塞泵进行试验，记录所述电潜柱塞泵在不同井斜角和不同压力下的实际排量；根据所述实际排量计算所述电潜柱塞泵在不同井斜角和不同压力下的泵效。
16.本发明的电潜柱塞泵试验装置及试验方法的特点和优点是：
17.1、本发明通过设置试验套管来模拟井筒，通过设置供液装置来向试验套管内供应液体，液体经电潜柱塞泵增压后通过排液管排出，以模拟抽汲原油过程，通过设置升降机构驱动试验套管上下摆动来模拟不同的井斜角，从而研究井斜对电潜柱塞泵出液情况和泵效的影响，为现场选井选型提供技术支撑，延长检泵周期；
18.2、本发明通过在排液管上设置出口阀门来调节电潜柱塞泵内的压力，从而模拟电潜柱塞泵在不同压力和/或不同井斜角等多种不同工况下的出液情况和泵效；
19.3、本发明的电潜柱塞泵试验装置尤其适用于进行室内中试试验，以验证电潜柱塞泵在不同压力和/或不同井斜角工况下的排液效果，为后续现场试验提供指导，有助于减少现场试验过程中出现的问题。
附图说明
20.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：
21.图1是本发明一实施例的电潜柱塞泵试验装置的示意图。
22.主要元件标号说明：
23.1、试验台；2、试验套管；3、升降机构；4、柱塞泵；5、潜油电机；
24.6、供液装置；7、排液管；8、电潜柱塞泵控制柜；9、潜油电缆；10、底座；
25.11、台架；12、支撑块；13、液压控制柜；14、液压导管；15、提升短接；
26.16、穿芯接头；17、出液管；18、压力表；19、上液位传感器；
27.20、下液位传感器；21、供液箱；22、供液管；23、支架；24、放样阀；
28.25、放样管；26、计量筒；27、第一管段；28、第二管段；29、出口阀门。
具体实施方式
29.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。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“顶”和“底”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。
30.如图1所示，本发明提供一种电潜柱塞泵试验装置，其包括试验台1、设于试验台1上的试验套管2、设于试验台1上并能驱动试验套管2上下摆动的升降机构3、穿设于试验套管2内的电潜柱塞泵、以及与试验套管2连接以向试验套管2内供应液体的供液装置6，电潜柱塞泵包括柱塞泵4和潜油电机5，电潜柱塞泵可以是一体式电潜柱塞泵，也可以是分体式电潜柱塞泵，电潜柱塞泵具有吸液口和排液口，吸液口与试验套管2的内部连通，排液口连接排液管7，供液装置6向试验套管2内供应液体，液体作为试验介质用于模拟原油，潜油电机5驱动柱塞泵4抽汲试验套管2内的液体，液体经柱塞泵4增压后通过排液管7排出，试验套管2用于模拟井筒，试验套管2与铅垂线之间的夹角为井斜角，升降机构3通过驱动试验套管2上下摆动改变井斜角。
31.试验时，升降机构3驱动试验套管2在0
°
～90
°
的范围内上下摆动，以模拟0
°
～90
°
的井斜角，在不同井斜角的情况下，启动电潜柱塞泵抽汲试验套管2内的液体，电潜柱塞泵将液体增压后通过排液管7排出，通过计量排出的液体量，可以获得电潜柱塞泵在不同井斜角下的实际排量，再通过现有技术的方法计算理论排量，即可得到电潜柱塞泵在不同井斜角下的泵效。
32.例如，将井斜角设置为0
°
和45
°
分别进行试验，以验证电潜柱塞泵在直井和45
°
斜井中的出液情况和泵效。
33.本发明通过设置试验套管2来模拟井筒，通过设置供液装置6来向试验套管2内供应液体，液体经电潜柱塞泵增压后通过排液管排出，以模拟抽汲原油过程，通过设置升降机构3驱动试验套管2上下摆动来模拟不同的井斜角，从而验证井斜对电潜柱塞泵出液情况和泵效的影响，为现场选井选型提供技术支撑，延长检泵周期。
34.本发明的电潜柱塞泵试验装置尤其适用于进行室内中试试验，以验证电潜柱塞泵在不同井斜工况下的效果，为后续现场试验提供指导，有助于减少现场试验过程中出现的问题。
35.如图1所示，进一步，电潜柱塞泵试验装置还包括电潜柱塞泵控制柜8，电潜柱塞泵控制柜8与电潜柱塞泵通过潜油电缆9连接，以向电潜柱塞泵提供电力。
36.试验时，电潜柱塞泵的冲次可以通过电潜柱塞泵控制系统设定，电潜柱塞泵控制系统安装在电潜柱塞泵控制柜8内，通过控制程序改变柱塞上行时间、等待时间、下行时间和等待时间实现冲次调节。例如，试验时，在不同井斜角下，分别将电潜柱塞泵的冲次调到2冲/分钟、4冲/分钟、6冲/分钟，依次记录不同井斜角和不同冲次下的实际排量q
实际
，并根据公式“q
理论
＝冲程
×
冲次
×
泵常数”分别计算不同井斜角和不同冲次下的理论排量q
理论
，再根据公式“η＝q
实际
/q
理论”计算不同井斜角和不同冲次下的泵效η。其中理论排量q
理论
和泵效η的计算方法均为现有技术，故不赘述。
37.例如，进行试验的柱塞泵4为双作用泵，潜油电机5的冲程为1.3米。
38.如图1所示，在一个实施例中，试验台1包括底座10、设于底座10上的台架11、以及
固定在台架11的上表面上的支撑块12，台架11的一端与底座10铰接，升降机构3连接在底座10和台架11之间，升降机构3支撑台架11并能驱动台架11上下摆动，试验套管2卧放在台架11的上表面上，且试验套管2的端部抵靠支撑块12，台架11能带动试验套管2上下摆动。
39.如图1所示，具体是，台架11为一块长条形的平板，试验套管2呈筒状，试验套管2的下端封闭且上端开口，试验套管2沿台架11的长度方向平躺于台架11的上表面上，试验套管2的下端抵靠支撑块12，以免从台架11上滑落，台架11的一端与底座10铰接，台架11的另一端翘起，升降机构3的驱动端与台架11连接，且升降机构3的驱动端与台架11的连接处位于台架11的两端之间，升降机构3、台架11和底座10围成一三角形结构，升降机构3的驱动端通过伸缩驱动台架11上下摆动，从而驱动试验套管2上下摆动。
40.本实施例采用台架11来支撑试验套管2并带动试验套管2上下摆动，结构简单，便于更换不同的试验套管2和电潜柱塞泵分别进行试验。
41.但本发明并不以此为限，在其它实施例中，也可以不设置台架11，而是将试验套管2的一端直接与底座10铰接，升降机构3的伸缩杆直接与试验套管2连接，以直接驱动试验套管2上下摆动。
42.进一步，升降机构3为液压缸或液压千斤顶，电潜柱塞泵试验装置还包括液压控制柜13，液压控制柜13通过液压导管14与升降机构3连接，以将液压油输送给升降机构3。
43.如图1所示，进一步，试验套管2内还设有提升短接15，电潜柱塞泵与提升短接15连接，例如提升短接15为油管接箍，提升短接15设于井口处，用于悬挂电潜柱塞泵，试验套管2的上端开口相当于井口，试验套管2的上端开口通过一穿芯接头16密封，穿芯接头16与提升短接15连接，一出液管17穿过穿芯接头16和提升短接15，穿芯接头16既能密封井口，又能固定提升短接15，还能供出液管17和潜油电缆9穿过，出液管17的一端与排液管7连接，出液管17的另一端与电潜柱塞泵的排液口连接，出液管17用于模拟油管，液体经电潜柱塞泵增压后通过出液管17和排液管7排出。
44.如图1所示，在一个实施例中，排液管7上设有出口阀门29和压力表18，通过调节出口阀门29的开度来调节电潜柱塞泵内的压力，从而模拟电潜柱塞泵在不同压力下的出液情况。通过设置压力表18便于观察和记录压力。
45.例如将压力调节为5mpa、10mpa和15mp，在各个压力条件下，分别做90
°
直井模拟试验和45
°
斜井模拟试验，从而验证电潜柱塞泵在不同井斜角和不同压力下的出液情况和泵效。
46.本实施例可以研究电潜柱塞泵在不同井斜角和/或不同压力等多种不同工况下的出液情况和泵效，为现场选井选型提供更可靠的技术支撑。
47.如图1所示，在一个实施例中，试验套管2内还设有上液位传感器19和下液位传感器20，上液位传感器19位于电潜柱塞泵的吸液口的上方，下液位传感器20位于电潜柱塞泵的吸液口的下方，电潜柱塞泵试验装置还包括用于控制供液装置6与试验套管2之间的连通和断开的电磁阀(图未示出)，上液位传感器19和下液位传感器20均与电磁阀电连接。
48.试验时，当试验套管2内的液位下降到下液位传感器20处时触发下液位传感器20，下液位传感器20将信号传递给电磁阀，电磁阀接收到信号自动开启，供液装置6中的液体流入试验套管2，实现自动补液；当试验套管2内的液位上升到上液位传感器19处时触发上液位传感器19，上液位传感器19将信号传递给电磁阀，电磁阀接收到信号自动关闭，供液装置
6中的液体不再流入试验套管2，以免试验套管2内的液体溢出。
49.例如，在试验套管2的轴向方向上，下液位传感器20与电潜柱塞泵的吸液口之间的距离为1米，上液位传感器19位于电潜柱塞泵的吸液口之间的距离为6米。
50.如图1所示，在一个实施例中，供液装置6包括供液箱21和供液管22，供液箱21具有出液口和进液口，供液管22的一端与供液箱21的出液口连接，供液管22的另一端与试验套管2连接，排液管7与供液箱21的进液口连接，电潜柱塞泵排出的液体通过排液管7流回供液箱21内，也就是供液箱21、供液管22、试验套管2和排液管7组成液体循环系统，以模拟原油的流动状态。
51.具体是，供液箱21的高度高于上液位传感器19的高度，因此供液箱21内的液体能依靠自身重力流入试验套管2内，供液箱21由位于其下方的支架23支撑。
52.在一个实施例中，电潜柱塞泵试验装置还包括与排液管7连接的用于计量电潜柱塞泵的排液量的排量计量装置，以便于计量电潜柱塞泵的实际排量。
53.如图1所示，在一个可行的技术方案中，排量计量装置包括通过放样阀24与排液管7连接的放样管25和设于放样管25的出口处的计量筒26，放样阀24控制放样管25与排液管7的连通和断开，当需要计量电潜柱塞泵的排液量时，打开放样阀24，电潜柱塞泵排出的液体流经排液管7、放样管25后流入计量筒26，通过计量筒26计量排液量，也就是电潜柱塞泵的实际排量。
54.如图1所示，例如，放样阀24为三通阀，排液管7包括与电潜柱塞泵的排液口连接的第一管段27和与供液箱21的进液口连接的第二管段28，三通阀具有入口、第一出口和第二出口，三通阀的入口与第一管段27连接，三通阀的第一出口与第二管段28连接，三通阀的第二出口与放样管25连接。不需要计量电潜柱塞泵的排液量时，关闭三通阀的第二出口，电潜柱塞泵排出的液体依次流经第一管段27和第二管段28流回到供液箱21内，当需要计量电潜柱塞泵的排液量时，关闭三通阀的第一出口，电潜柱塞泵排出的液体依次流经第一管段27和放样管25流入计量筒26，通过计量筒26计量电潜柱塞泵的实际排量。
55.但本发明并不以此限位，在其它技术方案中，排量计量装置还可以是流量计。
56.如图1所示，本发明还提供一种电潜柱塞泵试验方法，该电潜柱塞泵试验方法采用前述任一实施例的电潜柱塞泵试验装置对电潜柱塞泵进行试验，该电潜柱塞泵试验方法包括：在不同井斜角下启动电潜柱塞泵进行试验，记录电潜柱塞泵在不同井斜角下的实际排量，例如将井斜角设置为0
°
和45
°
分别进行试验；然后根据实际排量计算电潜柱塞泵在不同井斜角下的泵效，以便研究不同井斜工况对电潜柱塞泵泵效的影响，为现场选井选型提供技术支撑。其中，理论排量和泵效的计算方法为现有技术，故不赘述。
57.试验时，为提高泵效测试精度，针对每一种工况可以进行多次试验，以得到实际排量的多个试验数据，对这些试验数据取平均值作为该种工况下的实际排量。
58.如图1所示，在一个实施例中，排液管7上设有出口阀门29和压力表18，通过调节出口阀门29的开度来调节电潜柱塞泵内的压力，电潜柱塞泵试验方法还包括：在不同井斜角和不同压力下启动电潜柱塞泵进行试验，记录电潜柱塞泵在不同井斜角和不同压力下的实际排量，例如在5mpa、10mpa和15mp压力条件下，分别做90
°
直井模拟试验和45
°
斜井模拟试验；然后根据实际排量计算电潜柱塞泵在不同井斜角和不同压力下的泵效，以便研究不同井斜和不同压力工况对电潜柱塞泵泵效的影响。
59.本实施例可以研究电潜柱塞泵在不同井斜角和/或不同压力等多种不同工况下的出液情况和泵效，为现场选井选型提供更可靠的技术支撑。
60.以上所述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的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。