CN108661924B - 举升泵排砂能力测试方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种举升泵排砂能力测试方法，其中，举升泵位于测试井中，用于抽取井内液体，测试井连接有供液装置，供液装置具有供液泵，其中，方法包括以下步骤：步骤1、在供液装置中预备具有特定含砂量的特定体积的液体；步骤2、启动供液泵，以从供液装置向测试井内注入具有特定含砂量的液体；步骤3、启动举升泵，以将测试井内的液体抽取到供液装置，以形成循环回路；步骤4、调节供液泵和举升泵，使循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到测试井的多个井口压力值；步骤5、在供液装置中预备具有不同于之前的特定含砂量的特定体积的液体，并重复执行步骤2至4，测量得到对应于不同液体流速和不同含砂率的井口压力值。

Description

举升泵排砂能力测试方法

技术领域

本发明涉及海洋工程测试技术领域，尤其涉及一种举升泵排砂能力测试方法。

背景技术

在常规油气资源开发过程中，人工举升技术主要用于输送原油和天然气，尽管采取了防砂措施，正常生产时地层出砂很少或者不出砂，但部分油井在防砂失败或生产后期会出现地层出砂的情况。

举升泵在应用于含砂油井时，存在的问题较多，如地层砂粒进入井筒后在流动过程中会发生沉积，造成井筒堵塞，地面管线和储油罐积存大量沉砂，因而经常被迫起管柱进行大修作业，以清除砂堵、冲洗砂埋油层、清理地面管线和储油罐。上述问题严重时，可能引起井壁坍塌而损坏套管和衬管、砂埋油层导致油井停产，降低油井的生产时率，增加生产成本。

在含砂油井电潜泵选井选泵过程中，需要明确井液含砂量、酸溶性、砂粒度、石英砂含量、砂粒几何特性等数据，如果以上数据不完整，则难以确定是否下电潜泵。

另一方面，天然气水合物的开采原理与常规油气资源不同，天然气水合物是在一定条件下水与天然气结合的一种化学成分不稳定、具有笼形框架结构的类冰状结晶物质，理论上一个饱和的天然气水合物分子结构内，甲烷与水的摩尔比为1:6，即在标准状况下，1m³天然气水合物约含有164m³甲烷气和0.8m³水，气水比达到200左右。通常在开采常规石油、天然气过程不存在相变，而开采天然气水合物时，需要通过控制水合物的平衡曲线使其发生相变。当甲烷水合物所受的压力降低或者温度升高达到水合物与甲烷气的分界线时，水合物就会发生相变而分解，产生游离天然气，同时会产生大量的水。水合物分解后骨架结构失去支撑而变得不稳定，地层将发生坍塌，在完井防砂效果不佳时地层砂会进入井筒，形成水砂混合物，如果是粉砂质储层，地层砂粒径小更加容易进入井筒。

因此，在天然气水合物的开采场合，由于地层大量出砂，人工举升技术如不能有效排砂，会堵塞举升通道，影响水合物的开采。目前，世界各国在水合物试采测试时不同程度地遇到了地层出砂的情况，导致电潜泵发生故障终止测试。在天然气水合物试采中，排砂主要依靠举升泵，通过抽取地层水将地层砂带出井筒，达到降压和排砂的目的，使井筒环境达到水合物分解的条件，并保持举升通道通畅。

尽管目前已经出现各种类型的防砂电潜泵，如目前使用的宽流道耐砂泵，但其使用寿命距离理想目标还很远，尤其对于天然气水合物开采地层出砂量大的情况，对举升泵的防砂和排砂能力要求更高。常规油气井生产中，举升泵的工作介质主要是原油或地层水，举升泵的结构、性能设计以及加工制作也主要是为满足原油和地层水的输送要求。目前防砂电潜泵也仅仅是在含砂量很低的井筒环境中短时间内应用，常规油气井地层发现出砂后主要采取冲砂作业来清除，不采用举升泵排砂的方式，长期稳定的排砂能力没有作为举升泵主要性能来设计和检验。在电潜泵和螺杆泵等举升泵相关的技术规范与标准中，没有关于排砂能力测试方法的规定，常规油气井生产过程中，也不是通过举升泵来清除地层砂。关于举升泵的排砂能力，目前没有测试检验方法和与之相关的内容，因此并未见到相应的技术方案。

综上所述，在水合物开采过程中，由于地层大量出砂，对举升泵的排砂能力提出严苛的要求，因此有必要对举升泵的排砂能力进行测试验证。

发明内容

有鉴于此，本发明的发明人针对现有技术的上述情况，开发了举升泵排砂能力测试验证方法，其主要解决以下问题：

(1)如何设计举升泵排砂能力测试平台(包括其配套设备)。在排砂能力测试中，除了电潜离心泵和电潜螺杆泵，还需要必要的配套设备，这些是开展举升泵排砂能力测试的基础条件，通过这样的测试平台，可以实现电潜离心泵和电潜螺杆泵的排砂能力验证。

(2)如何设计排砂能力测试方法。在举升泵排砂能力测试过程中，需要提供一个稳定的模拟地层砂供给系统与循环通道，实现地层砂工作液混合均匀而不发生沉降，并能根据测试需求调节不同排量和不同含砂量。为了便于测试操作，在循环通道适当位置安数据采集和测量设备，提供实时的参数监测，记录测试过程中温度、压力以及地层砂混合液排量的变化。为达到以上要求，需要设计科学的测试步骤，最大限度地检验举升泵的排砂能力，本发明提出的举升泵排砂能力测试方法为电潜离心泵和电潜螺杆泵排砂验证提供了操作指南，可以实现以上要求。

常规油气井用的举升泵在高含砂井筒下的排砂能力如何，目前尚未进行研究，主要原因是举升泵主要用来举升油气，常规油气生产没有天然气水合物开采地层出砂量大，不存在排砂的问题。即使地层出砂严重导致砂埋，由于排砂对举升泵是一种严重的破坏，也不采用举升泵排砂，而是下管柱进行冲砂作业。因此，目前的电潜泵等生产厂家没有排砂验证测试的装置及配套设备，更没有验证方法可以遵循，行业内也没有排砂验证的技术规范。

根据本发明的实施例，提供了一种举升泵排砂能力测试方法，其中，举升泵位于测试井中，用于抽取井内液体，所述测试井连接有供液装置，所述供液装置具有供液泵，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、在所述供液装置中预备具有特定含砂量的特定体积的液体；

步骤2、启动所述供液泵，以从所述供液装置向所述测试井内注入具有特定含砂量的液体；

步骤3、启动所述举升泵，以将所述测试井内的液体抽取到所述供液装置，以形成循环回路；

步骤4、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到所述测试井的多个井口压力值；

步骤5、在所述供液装置中预备具有不同于之前的特定含砂量的特定体积的液体，并重复执行步骤2至4，测量得到对应于不同液体流速和不同含砂率的井口压力值。

因此，本发明的有益效果主要在于：

1、首次创新研发设计了针对电潜离心泵和电潜螺杆泵的扬程验证试验方案。

实验方案设计了电潜离心泵和电潜螺杆泵在高含砂条件下的扬程变化验证方案，是国内首次从排砂角度对常规油气生产中应用的举升泵扬程变化进行全面评价，使举升泵能够更加适合天然气水合物试采对人工举升技术及举升泵的排砂要求。

2、首次创新研发设计了针对电潜离心泵和电潜螺杆泵的排砂与温度变化情况验证试验方案。

实验方案设计了电潜离心泵和电潜螺杆泵在高含砂条件下的温升效果试验方案，是国内首次从排砂角度对常规油气生产中应用的举升泵的温升效果进行全面评价，对分析举升泵在排砂工况下的温度升高效果有重要的意义。

3、国内首次创新研发设计了针对电潜离心泵和电潜螺杆泵的排砂能力验证试验方案。

实验方案设计了电潜离心泵和电潜螺杆泵在高含砂条件下的最大排砂能力验证方案，是国内首次对常规油气生产中应用的举升泵排砂能力进行评价，可以获取举升泵的最大排砂能力，对天然气水合物试采举升泵选型具有借鉴意义。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的举升泵排砂能力测试方法的工作环境示意图；

图2、3为根据本发明的实施例的举升泵排砂能力测试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

注意，将以下面的次序给出描述：1、本发明的构思概要；2、电潜螺杆泵扬程测试方法；3、电潜离心泵扬程测试方法；4、电潜螺杆泵排砂与温度变化情况测试方法；5、电潜离心泵排砂与温度变化情况测试方法；6、电潜螺杆泵排砂能力测试方法(井口加回压)；7、电潜离心泵排砂能力测试方法(井口加回压)。

1、本发明的构思概要

常规油气井用的举升泵主要用于输送原油和地层水，如果一旦地层出砂严重，影响油井正常产量，会根据井下情况下入专门的冲砂管柱，进行冲砂作业，不需要通过举升泵进行排砂，因用举升泵抽取高含砂液体对举升泵有很大的破坏作用，严重时可能导致举升泵报废。常规油气井在生产过程中，油气在地层孔隙内运移，地层不会象水合物分解那样失去骨架支持而大量坍塌，因而地层出砂量比水合物开采小的多，所以常规油气井采用的举升泵不需要专门研究其排砂能力，只需增加耐磨性，提高抗磨损能力，一旦地层出砂累计到一定程度，即需停泵采取冲砂措施。

地层砂不是通过举升泵来排除，高含砂井筒下的排砂能力也无法在实践中验证。天然气水合物开采不同于常规油气，天然气水合物在低温高压环境下以可燃冰的形式存在，一旦达到分解条件，可燃冰会分解成水，地层骨架会随之坍塌，地层砂会大量进入井筒。地层出砂在天然气水合物开采过程成为常态化的现象，不能依靠频繁的冲砂作业来解决地层出砂问题，否则无法正常进行天然气水合物的开采。从天然气水合物开采使用举升设备上看，目前的举升设备是采用改进的常规油气举升设备，增强了耐磨和排砂能力，但排砂能力究竟能达到何种水平，能否满足高含砂井筒环境的要求，目前没有进行专门的研究，也没有配套的试验设备和验证方法。为了解决举升泵排砂能力验证问题，本发明做了以下两方面工作：一是设计了举升泵排砂能力验证配套设备，解决了目前没有排砂能力验证平台的问题，试验平台可以实现电潜离心泵和电潜螺杆泵的排砂能力验证；二是设计了举升泵排砂能力验证的试验步骤，为电潜离心泵和电潜螺杆泵排砂验证提供了操作指南，解决了试验方法问题。本发明为获取举升泵排砂能力提供了可行的方案。

根据本发明的实施例，如图2所示，提供了一种举升泵排砂能力测试方法，其中，举升泵位于测试井中，用于抽取井内液体，所述测试井连接有供液装置，所述供液装置具有供液泵，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤S10、在所述供液装置中预备具有特定含砂量的特定体积的液体；

步骤S20、启动所述供液泵，以从所述供液装置向所述测试井内注入具有特定含砂量的液体；

步骤S30、启动所述举升泵，以将所述测试井内的液体抽取到所述供液装置，以形成循环回路；

步骤S40、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到所述测试井的多个井口压力值；

步骤S50、在所述供液装置中预备具有不同于之前的特定含砂量的特定体积的液体，并重复执行步骤S20至S40，测量得到对应于不同液体流速和不同含砂率的井口压力值。、

如图3所示，可选地，步骤S30还包括：

步骤S31、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到举升泵的多个温度；

步骤S50还可包括：

步骤S51、通过增压泵在测试井口增加回压；

步骤S52、逐步增加所述供液装置中的液体的含砂率，重复执行步骤2和3，直至发生砂堵，记录此时的含砂率。

所述方法还可包括：

步骤S60、通过以下公式，将所得到的井口压力值转换为扬程H：

H＝P/(g*ρ)，其中P为举升泵的井口压力值，单位为Pa，ρ为水的密度，单位为1000千克/立方米，g为重力加速度，取9.8，H为举升泵的最终扬程，单位为米

下文中，将描述用于实现本发明的实施例。

2、电潜螺杆泵扬程测试方法

根据本发明的实施例的电潜螺杆泵扬程测试方法，其用于验证不同含砂量下电潜螺杆泵的最大扬程，其实现原理为：测量不同含砂量下电潜螺杆泵实际扬程，与理论计算结果比较，从而验证扬程计算结果。

如图1所示，进行所述方法的测试系统主要包括：测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、螺杆泵控制柜、离心泵控制柜、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计、温度计、电量检测计、超细碳酸钙(粒径中值10-15μm)，电潜螺杆泵(150m³/d)、保护器、柔性轴、潜油电机、支撑卡瓦、大扁电缆、小扁电缆。

需要说明的是，关于测试系统的上述说明、以及图1仅为示意性的，本领域的技术人员能够根据现场实际情况相应选择上述各部件进行，并进行各种布置，以搭建适合的测试平台。为了简明起见，在此不再赘述。

所述测试方法可包括如下步骤：

1、在供液罐中注入自来水3.88m³，加入模拟地层砂0.12m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液约4m³，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在3％，测量混合液密度；

2、启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，在与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h。逐渐提高转速到电潜螺杆泵最大转速值，同时调节针阀开度，使出口流量保持2m³/h不变，记录井口最高压力；

3、将供液速度提高到3方每小时，重复以上步骤2，记录井口压力；

4、将供液速度提高到4方每小时，重复以上步骤2，记录井口压力；

5、将供液速度提高到5方每小时，重复以上步骤2，记录井口压力；

6、将供液速度提高到6方每小时，重复以上步骤2，记录井口压力；

7、将含砂量增减到5％，10％，15％，20％，25％，30％，接近极限排砂能力，依次重复测试步骤2-6；

通过以上测试，获取不同含砂量情况下，电潜螺杆泵的最大扬程。

其中，扬程H＝P/(g*ρ)，其中P为举升泵的井口压力值，单位为Pa，ρ为水的密度，单位为1000千克/立方米，g为重力加速度，取9.8，H为举升泵的最终扬程，单位为米。

3、电潜离心泵扬程测试方法

根据本发明的实施例的电潜离心泵扬程测试方法，其用于验证不同含砂量下电潜离心泵的最大扬程，其实现原理为：测量不同含砂量下电潜离心泵实际扬程，与理论计算结果比较，验证扬程计算结果。

进行所述方法的测试系统主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、超细碳酸钙(粒径中值10-15μm)，电潜离心泵(150m³/d)、离心泵控制柜、油气分离器、离心泵异步电机、支撑卡瓦、自耦变压器、大扁电缆、小扁电缆。

测试步骤：

1、在供液罐中注入自来水3.88m³，加入模拟地层砂0.12m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液约4m³，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在3％，测量混合液密度；

2、启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h。逐渐提高转速到电潜离心泵最大转速值，同时调节针阀开度，使出口流量保持2m³/h不变，记录井口最高压力；

3、将供液速度提高到3m³/h，重复以上步骤2，记录井口压力；

4、将供液速度提高到4m³/h，重复以上步骤2，记录井口压力；

5、将供液速度提高到5m³/h，重复以上步骤2，记录井口压力；

6、将供液速度提高到6m³/h，重复以上步骤2，记录井口压力；

7、将含砂量增减到5％，10％，15％，20％，25％，30％，接近极限排砂能力，依次重复测试步骤2-7。通过以上测试，获取不同含砂量下电潜离心泵最大扬程。

4、电潜螺杆泵排砂与温度变化情况测试方法

根据本发明的实施例的电潜螺杆泵排砂与温度变化情况测试方法，其用于验证电潜螺杆泵不同含砂条件下的温度升高效果，其实现原理为：验证在不同含砂量和不同排量下，电潜螺杆泵排量与温度升高的关系、含砂量与温度升高的关系。

进行所述方法的测试系统主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、超细碳酸钙(粒径中值10-15μm)，电潜螺杆泵(150m³/d)、螺杆泵控制柜、保护器、柔性轴、潜油电机、支撑卡瓦、大扁电缆、小扁电缆。

测试步骤：

1、供液罐内注入自来水3.8m³，启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

2、向供液罐加入模拟地层砂0.2m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液约4m³，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在5％，测量混合液密度；

3、启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

4、逐渐增加转速，调节供液和排液排量至3m³/h，抽取混合液体，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

5、调节供液和排液排量至4m³/h，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

6、调节供液和排液排量至5m³/h，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

7、调节供液和排液排量至6m³/h，建立循环30分钟，测量电潜螺杆泵的温度；

8、分别配置混合液含砂量为10％，15％，20％，25％，30％，重复步骤2-7；

通过以上测试，获得排量与温度升高的关系、含砂量与温度升高的关系。

5、电潜离心泵排砂与温度变化情况测试方法

根据本发明的实施例的电潜离心泵排砂与温度变化情况测试方法，其用于验证电潜离心泵不同含砂条件下的温度变化情况，其实现原理为：验证在不同含砂量和不同排量下，电潜离心泵排量与温度升高的关系、含砂量与温度升高的关系。

进行所述方法的测试系统主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、超细碳酸钙(粒径中值10-15μm)，电潜离心泵(150m³/d)、离心泵控制柜、油气分离器、离心泵异步电机、支撑卡瓦、自耦变压器、大扁电缆、小扁电缆。

测试步骤：

1、供液罐内注入自来水3.8m³，启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

2、向供液罐加入模拟地层砂0.2m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液约4m³，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在5％，测量混合液密度；

3、启动供液泵，观察入口流量计读数，以2m³/h的排量向测试井筒内供液，同时启动电潜螺杆泵抽井内液体，与供液罐建立循环，调节转速同时观察出口流量计读数，使流量达到2m³/h，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

4、逐渐增加转速，调节供液和排液排量至3m³/h，抽取混合液体，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

5、调节供液和排液排量至4m³/h，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

6、调节供液和排液排量至5m³/h，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

7、调节供液和排液排量至6m³/h，建立循环30分钟，测量电潜离心泵的温度；

8、分别配置混合液含砂量为10％，15％，20％，25％，30％，重复步骤2-7；

通过以上测试，获得排量与温度升高的关系、含砂量与温度升高的关系。

6、电潜螺杆泵排砂能力测试方法(井口加回压)

根据本发明的实施例的电潜螺杆泵排砂能力测试方法，其用于验证电潜螺杆泵在高砂比和考虑摩阻情况下泵的排砂能力，其实现原理为：在获取电潜螺杆泵极限排砂能力的基础上，在考虑井筒摩阻的情况下，验证高砂比井筒环境下电潜螺杆泵的排砂能力。

进行所述方法的测试系统主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、超细碳酸钙(粒径中值10-15μm)，电潜螺杆泵(150m³/d)、螺杆泵控制柜、保护器、柔性轴、潜油电机、支撑卡瓦、大扁电缆、小扁电缆。

测试方法与步骤：

1、在供液罐加入自来水3.0m³，加入模拟地层砂0.6m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在25％(比极限排砂能力低5个百分点)，测量混合液密度；

2、启动供液泵和电潜螺杆泵，建立循环，逐渐增加转速至电潜螺杆泵最大排量，调节针阀，使井口压力达到19Mpa，然后通过增压泵在井口加回压3MPa，观察流入和流出流量计读数变化，使两者保持相等，记录流量计读数，建立循环30分钟；

3、通过加砂装置，在供液罐加入地层砂，将含砂量提高到26％，维持井口压力19Mpa，井口加回压3MPa，建立循环30分钟，记录流量计读数，测量混合砂密度；

4、如果没有发生砂堵，则继续增加含砂量至27％，28％，29％，30％，重复步骤3，验证以上含砂量下的携砂效果，直至发生砂堵，记录此时的含砂量即为考虑情况下的最大排砂能力。

7、电潜离心泵排砂能力测试方法(井口加回压)

根据本发明的实施例的电潜离心泵排砂能力测试方法，其用于验证电潜离心泵在高砂比和考虑摩阻情况下的排砂能力，其实现原理为：在获取电潜离心泵极限排砂能力的基础上，在考虑井筒摩阻的情况下，验证高砂比井筒条件下电潜离心泵的排砂能力。

进行所述方法的测试系统主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m³，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、超细碳酸钙，电潜离心泵(150m³/d)、离心泵控制柜、油气分离器、离心泵异步电机、支撑卡瓦、自耦变压器、大扁电缆、小扁电缆。

测试方法与步骤：

1、在供液罐加入自来水3.0m³，加入模拟地层砂0.6m³，模拟地层砂用粒径中值10-15μm的超细碳酸钙代替，配成地层砂混合液，用搅拌电机搅拌均匀后测量含砂量，控制含砂量在20％(比极限排砂能力低5个百分点)，测量混合液密度；

2、启动供液泵和电潜离心泵，建立循环，逐渐增加排量至电潜离心泵最大排量，调节针阀开度，使井口压力达到19Mpa，然后通过增压泵在井口加回压3MPa，观察流入和流出流量计读数变化，使两者保持相等，记录流量计读数，建立循环30分钟；

3、通过加砂装置，在供液罐加入地层砂，将含砂量提高到21％，保持电潜离心泵最大排量，调节针阀开度，使井口压力达到19Mpa，然后通过增压泵在井口加回压3MPa，建立循环30分钟，记录流量计读数，测量混合砂密度；

4、如果没有发生砂堵，则继续增加含砂量至22％，23％，24％，25％.，重复步骤3，验证以上含砂量下的携砂效果，直至发生砂堵，记录此时的含砂量即为考虑摩阻情况下的最大排砂能力。

图1示出了六个验证测试采用的测试配套装置，主要包括：模拟测试井、行吊、测试井架、9寸套管、7寸套管、井管、采油树、供液罐(容积4m3，带搅拌电机)、搅拌电机、搅拌器控制柜、高压阀门、电磁流量计、供液泵、供液泵控制柜、给水阀门、温度变送器、压力变送器、电动调节阀、计量罐、电磁阀、储能器、现场温度压力数据柜、系统数据柜、GPRS及后台、卷扬机、地面管线、电源控制箱、压力计，温度计，电量检测计、举升泵、离心泵控制柜、油气分离器、离心泵异步电机、支撑卡瓦、自耦变压器、大扁电缆、小扁电缆等。

以上各验证测试的流程基本相同，主要是由井筒与地面的供液罐通过举升泵和管线建立循环系统，模拟地层砂从循环罐加入后搅拌均匀，在循环过程中调节不同的含砂量，测量不同的参数，达到测试验证的目的。

由上，将理解，为了说明的目的，这里已描述了本发明的具体实施例，但是，可作出各个修改，而不会背离本发明的范围。本领域的技术人员将理解，流程图步骤中所绘出或这里描述的操作和例程可以多种方式变化。更具体地，可重新安排步骤的次序，可并行执行步骤，可省略步骤，可包括其它步骤，可作出例程的各种组合或省略。因而，本发明仅由所附权利要求限制。

Claims (9)

1.一种举升泵排砂能力测试方法，其中，举升泵位于测试井中，用于抽取井内液体，所述测试井连接有供液装置，所述供液装置具有供液泵，

其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、在所述供液装置中预备具有特定含砂量的特定体积的液体；

步骤2、启动所述供液泵，以从所述供液装置向所述测试井内注入具有特定含砂量的液体；

步骤3、启动所述举升泵，以将所述测试井内的液体抽取到所述供液装置，以形成循环回路；

步骤4、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到所述测试井的多个井口压力值；

步骤5、在所述供液装置中预备具有不同于之前的特定含砂量的特定体积的液体，并重复执行步骤2至4，测量得到对应于不同液体流速和不同含砂率的井口压力值。

2.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，步骤2包括：测量所述具有特定含砂量的液体的密度。

3.根据权利要求2所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，在步骤1之前还包括：

步骤a、在所述供液装置中预备具有不含砂的特定体积的液体；

步骤b、启动所述供液泵，以从所述供液装置向所述测试井内注入所述不含砂的液体；

步骤c、启动所述举升泵，以将所述测试井内的液体抽取到所述供液装置，以形成循环回路；

步骤d、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到所述举升泵的多个温度。

4.根据权利要求2所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，步骤5还包括：

步骤5-1、通过增压泵在测试井口增加回压；

步骤5-2、逐步增加所述供液装置中的液体的含砂率，重复执行步骤2和3，直至发生砂堵；

步骤5-3、记录此时的含砂率。

5.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，步骤4之前还包括：排空所述供液装置和所述测试井内的液体。

6.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，所述举升泵为电潜螺杆泵或电潜离心泵。

7.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，还包括：

步骤6、通过以下公式，将所得到的井口压力值转换为扬程H：

H＝P/(g*ρ)，其中P为举升泵的井口压力值，单位为Pa，ρ为水的密度，单位为1000千克/立方米，g为重力加速度，取9.8，H为举升泵的最终扬程，单位为米。

8.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，在步骤1中，通过在所述供液装置中加入自来水、以及粒径中值10-15μm的超细碳酸钙，来预备具有特定含砂量的特定体积的液体。

9.根据权利要求1所述的举升泵排砂能力测试方法，其中，步骤3还包括：

步骤3-1、调节所述供液泵和所述举升泵，使所述循环回路中的液体流速分别到达多个预定值，分别测量得到举升泵的多个温度。