CN110345058A - 一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置及方法，该装置包括套管、抽油杆、抽油泵、油管、供液系统、温度控制系统、检测系统。套管套装在油管外，且两者之间形成油套环空。抽油杆可轴向移动地设置在油管中；抽油泵与油管的下端连接；供液系统通过第一进液管线与套管的下端连通，用于向油套环空内注入模拟地层液，模拟地层液包括稠油、稀油、地层水，且供液系统通过回液管线与油管的上端连通，形成闭合回路；温度控制系统与抽油泵和第一进液管线连接，用于将抽油泵和第一进液管线加热至预设温度；检测系统用于对抽油泵泄漏的模拟地层液的液量进行检测。本发明可以准确模拟井筒条件测试地层流体在抽油泵抽汲过程中的漏失状况。

Description

一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及抽油泵性能检测技术领域，尤其涉及一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置及方法。

背景技术

抽油泵是有杆抽油系统的核心部件，其主要作用是通过抽汲作用将地层的原油举升到地面。抽油泵泵效的好坏会直接影响油田产量和经济效益，而抽油泵的漏失问题是抽油泵泵效的一个关键因素，因此，提供一种抽油泵漏失量检测装置是十分重要的。

现有技术在进行抽油泵漏失量检测模拟实验时，一般都是在常温下进行的，而且测试介质一般为清水或10号轻柴油。而抽油泵在实际作业时，所处环境为高温、高压，实验环境和井筒中真实环境差距较大，并且，地层中流体复杂，用清水或者10号轻柴油代替地层流体进行实验，现有技术难以准确测试地层流体在抽油泵抽汲过程中的漏失状况。

发明内容

本发明实施例提供一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置，用以准确模拟井筒条件测试地层流体在抽油泵抽汲过程中的漏失状况，该装置包括：套管、抽油杆、抽油泵、油管、供液系统、温度控制系统、检测系统；

所述套管套装在所述油管外，且两者之间形成油套环空；

所述抽油杆可轴向移动地设置在所述油管中；

所述抽油泵与所述油管的下端连接；

所述供液系统通过第一进液管线与所述套管的下端连通，用于向所述油套环空内注入模拟地层液，所述模拟地层液包括稠油、稀油、地层水，且所述供液系统通过回液管线与所述油管的上端连通，形成闭合回路；

所述温度控制系统与所述抽油泵和所述第一进液管线连接，用于将所述抽油泵和所述第一进液管线加热至预设温度；

所述检测系统用于对所述抽油泵泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：游梁抽油机，通过驴头与所述抽油杆、所述抽油泵的柱塞顺次连接。

在一种可能的设计中，所述供液系统包括：稠油罐、稀油罐、地层水罐；

所述稠油罐、所述稀油罐、所述地层水罐均通过所述第一进液管线与所述套管的下端连通，并通过所述回液管线与所述油管的上端连通，形成闭合回路，且所述稠油罐、所述稀油罐、所述地层水罐的出口管线上均设置有出口阀。

在一种可能的设计中，所述温度控制系统包括：沿液流方向顺次设置在所述第一进液管线上的保温件、温度传感器，以及与所述保温件和所述温度传感器电连接的配电箱；

所述抽油泵的外部设置有保温层，所述配电箱通过电缆与所述保温层电连接。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：地轮、第一天轮、钢丝绳、支撑架；

所述地轮和所述支撑架设置在地面上；

所述第一天轮设置在所述支撑架上；

所述钢丝绳的一端与所述游梁抽油机的驴头连接，另一端顺次通过所述地轮、所述第一天轮后与所述抽油杆的上端连接。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：支架、第二天轮、滑轮、与所述滑轮相适配的滑轨；

所述第二天轮设置在所述支架的上端，用于沿所述钢丝绳滚动；

所述滑轨铺设于地面上；

所述滑轮可滑动地设置在所述滑轨上；

所述支架上设置有用于沿所述支撑架上下滚动的滚轮，且所述支架套设于所述油管的外部，用于通过所述第二天轮、所述滑轮、所述滚轮带动所述油管发生倾斜。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：储气罐和进气管线；

所述储气罐通过所述进气管线与所述油管的上端连接。

在一种可能的设计中，所述检测系统包括：计量件、出液管线、以及设置在所述出液管线上的阀门；

所述计量件通过所述出液管线与所述抽油泵的下端连接。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：进液阀、放空阀、第二进液管线；

所述放空阀位于所述出液管线上方的所述放空管线上，所述放空管线与所述抽油泵连接；

所述进液阀设置在所述第二进液管线上；

所述第二进液管线的一端与所述套管底部的油套环空连接，另一端与所述放空阀上游的所述放空管线连接。

本发明实施例还提供一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测方法，用以准确模拟井筒条件测试地层流体在抽油泵抽汲过程中的漏失状况，该方法包括：

利用温度控制系统将抽油泵和第一进液管线加热至预设温度；

利用供液系统向所述油管与套管之间的油套环空内注入模拟地层液，所述模拟地层液包括稠油、稀油、地层水；

利用检测系统对抽油泵泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。

本发明实施例提供的模拟井筒条件的抽油泵动态漏失检测模拟装置，通过设置供液系统，并使供液系统通过第一进液管线与套管的下端连通，向油管与套管形成的油套环空内注入模拟地层液，实现了对地层复杂流体的模拟，以及对真实井筒条件的模拟，通过将供液系统通过回液管线与油管的上端连通，形成闭合回路，可以确保套管中的流体温度始终和抽油泵处的温度一致。通过设置抽油杆、抽油泵、油管和温度控制系统，并使抽油杆可轴向移动地设置在油管中，抽油泵与油管的下端连接，温度控制系统与抽油泵和第一进液管线连接，可以将抽油泵和第一进液管线加热至预设温度，保证了模拟地层液在进入抽油泵的过程中，和进入抽油泵以后都能真实模拟实际作业现场的温度。通过设置检测系统，并实现对抽油泵漏失量的模拟检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置的结构示意图。

附图标记如下：

1 套管，

2 抽油杆，

3 抽油泵，

4 油管，

5 供液系统，

501 稠油罐，

502 稀油罐，

503 地层水罐，

6 第一进液管线，

7 游梁抽油机

8 出口阀，

9 保温件，

10 温度传感器，

11 配电箱，

12 地轮，

13 第一天轮，

14 钢丝绳，

15 支撑架，

16 支架，

17 第二天轮，

18 滑轮，

19 滑轨，

20 滚轮，

21 储气罐，

22 进气管线，

23 计量件，

24 出液管线，

25 阀门，

26 回液管线，

27 进液阀

28 放空阀

29 第二进液管线

30 放空管线

31 增压泵

32 流量计。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一方面，本发明实施例提供了一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置，如附图1所示，该装置包括：套管1、抽油杆2、抽油泵3、油管4、供液系统5、温度控制系统、检测系统。其中，套管1套装在油管4外，且两者之间形成油套环空。抽油杆2可轴向移动地设置在油管4中。抽油泵3与油管4的下端连接。供液系统5通过第一进液管线6与套管1的下端连通，用于向油套环空内注入模拟地层液，模拟地层液包括稠油、稀油、地层水，且供液系统5通过回液管线26与油管4的上端连通，形成闭合回路。温度控制系统与抽油泵3和第一进液管线6连接，用于将抽油泵3和第一进液管线6加热至预设温度。检测系统用于对抽油泵3泄漏的模拟地层液的液量进行检测。

本发明实施例提供的模拟井筒条件的抽油泵动态漏失检测模拟装置的工作原理如下所述：

利用温度控制系统将抽油泵3和第一进液管线6加热至预设温度，并利用供液系统5向油管4与套管1形成的油套环空内注入模拟地层液，该模拟地层液包括稠油、稀油、地层水，并利用检测系统对抽油泵3泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。

本发明实施例提供的模拟井筒条件的抽油泵动态漏失检测模拟装置，通过设置供液系统5，并使供液系统5通过第一进液管线6与套管1的下端连通，向油管4与套管1形成的油套环空内注入模拟地层液，实现了对地层复杂流体的模拟，以及对真实井筒条件的模拟(因为在真实的井筒条件下，地层也就是自下而上流入油套环空中的)，通过将供液系统5通过回液管线26与油管4的上端连通，形成闭合回路，可以确保套管1中的流体温度始终和抽油泵3处的温度一致。通过设置抽油杆2、抽油泵3、油管4和温度控制系统，并使抽油杆2可轴向移动地设置在油管4中，抽油泵3与油管4的下端连接，温度控制系统与抽油泵3和第一进液管线6连接，可以将抽油泵3和第一进液管线6加热至预设温度，保证了模拟地层液在进入抽油泵3的过程中，和进入抽油泵3以后都能真实模拟实际作业现场的温度。通过设置检测系统，并实现对抽油泵3漏失量的模拟检测。

其中，抽油杆2位于油管4的中央。第一进液管线6具有耐高温、耐高压等特性。

在本发明实施例中，如附图1所示，该供液系统5包括：稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503。稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503均通过第一进液管线6与套管1的下端连通，并通过回液管线26与油管4的上端连通，形成闭合回路，且稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503的出口管线上均设置有出口阀8。

需要说明的是，稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503中分别容纳有稠油、稀油、地层水。稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503上均连接有出口管线，且每个出口管线上均设置有出口阀8。

通过设置稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503，并在稠油罐501、稀油罐502、地层水罐503的出口管线上均设置出口阀8，保证了稠油、稀油、地层水可以根据检测需要单独或同时排入油管4中，提高了对抽油泵3漏失量检测的准确性。

在本发明实施例中，如附图1所示，该装置还包括：游梁抽油机7。该游梁抽油机7通过驴头与抽油杆2、抽油泵3的柱塞顺次连接。

通过设置游梁抽油机7，可以带动抽油杆2作上、下往复运动，进而实现对抽油泵3动态漏失量的检测。

其中，游梁抽油机1可实现的往复冲程范围为1m-8m，冲次为2-7min^-1。

为了能够准确地控制第一进液管线6及抽油泵3的温度，如附图1所示，温度控制系统6包括：沿液流方向顺次设置在第一进液管线6上的保温件9、温度传感器10，以及与保温件9和温度传感器10电连接的配电箱11。抽油泵3的外部设置有保温层，配电箱11通过电缆与保温层电连接。

应用时，工作人员根据温度传感器10反馈的温度信号实时通过配电箱对第一进液管线6上的保温件9和抽油泵3外部的保温层进行加热即可。

此外，配电箱11与保温层电连接所用的电缆位于管线内，且管线上还设置有温度传感器。

其中，保温件9和保温层均可以设置为本领域常用的管道加热套。

进一步地，为了提高液体的传输压力，如附图1所示，该装置还包括：增压泵31。该增压泵31设置在保温件8上游的第一进液管线6上。

在本发明实施例中，为了缩小作业空间，便于工作人员操作，如附图1所示，该装置还包括：地轮12、第一天轮13、钢丝绳14、支撑架15。其中，地轮12和支撑架15设置在地面上；第一天轮13设置在支撑架15上；钢丝绳14的一端与游梁抽油机7的驴头连接，另一端顺次通过地轮12、第一天轮13后与抽油杆2的上端连接。

作业时，游梁抽油机7的驴头通过钢丝绳14通过地轮12和第一天轮13带动抽油杆2进行上、下往复运动。在此过程中，钢丝绳14卡入地轮11和第一天轮13的轮体外壁内。

在本发明实施例中，如附图1所示，该装置还包括：支架16、第二天轮17、滑轮18、与滑轮18相适配的滑轨19。其中，第二天轮17设置在支架16的上端，用于沿钢丝绳14滚动。滑轨19铺设于地面上。滑轮18可滑动地设置在滑轨19上；支架16上设置有用于沿支撑架15上下滚动的滚轮18，且支架16套设于油管4的外部，用于通过第二天轮17、滑轮18、滚轮20带动油管4发生倾斜。

当需要调整测量角度时，只需滚动滚轮20，使其沿支撑架15进行上下滚动，同时使滑轮18在滑轨19上水平滑动即可。

通过设置支架16、第二天轮17、滑轮18、与滑轮18相适配的滑轨19、滚轮20，可以实现抽油泵3漏失量的多角度测量，即可测量抽油泵3在直井、斜井以及水平井中的漏失量。通过设置滚轮20，可以保证钢丝绳14和抽油杆2在同一条直线上运动，确保抽油杆2不会与油管4的内壁发生偏磨。

其中，支架16的结构可以为多种，举例来说，其可以为筒状结构，矩形结构等，只要能够套设在套管1的外部即可。

在作业过程中，为了使抽油泵3入口压力达到预设压力值，如附图1所示，该装置还包括：储气罐21和进气管线22。其中，储气罐20通过进气管线22与油管4的上端连接。

使用时，只需将储气罐21内的气体经进气管线22排入油管4中即可。

进一步地，为了便于对流经进气管线22的气体流量进行控制，可以在进气管线22上设置流量计32，参见附图1。

其中，流量计32可以为气体流量计。

在本发明实施例中，如附图1所示，检测系统包括：计量件23、出液管线24、以及设置在出液管线24上的阀门25。其中，计量件23通过出液管线24与抽油泵3的下端连接。

在进行漏失量检测时，自抽油泵3内泄漏的液体会经出液管线24流至计量件23中，利用计量件23对该液体的量进行检测即可。

其中，计量件23可以为液体流量计。

在本发明实施例中，如附图1所示，该装置还包括：进液阀27、放空阀28、第二进液管线29。其中，放空阀28位于出液管线24上方的放空管线30上，放空管线30与抽油泵3连接。进液阀27设置在第二进液管线29上。第二进液管线29的一端与套管1底部的油套环空连接，另一端与放空阀28上游的所述放空管线30连接。

在进行检测作业时，待测液体首先会占据整个油套环空，当液体一直到环空顶部时会沿回液管线流回到液体罐中。套管中液体的主要作用是在进液阀27打开后作为沉没压力。另外由于实验步骤是首先当液体形成整个回路之后，才开启配电箱，回路可以确保套管中的流体温度始终和抽油泵处的温度一致。

具体地，待检测流体首先是在油套环空形成回路，然后才对待检测流体和抽油泵3加热的，待温度满足实验温度后，打开进液阀27，流体从进液阀27进入抽油泵3下端，在抽油机的作用下，流体逐渐占据整个油管4，当整个油管4都是流体后，关闭进液阀27，同时打开放空阀28和阀门25，测量漏失量。通过设置阀门25，可以将从套管1进入的抽油泵3下部的流体排干净，确保不会影响漏失测量结果。通过设置放空阀28，可以在抽油泵3的柱塞上下两端会形成压差。通过设置进液阀27，可以确保达到抽油泵3泵筒温度的流体从套管1进入抽油泵3下端，从而确保流体在抽油机作用下进入油管4。

另一方面，本发明实施例提供了利用上述装置进行抽油泵漏失检测的方法，该方法包括：

利用温度控制系统将油管4和第一进液管线6加热至预设温度。

利用供液系统5向油管4与套管1之间的油套环空内注入模拟地层液，该模拟地层液包括稠油、稀油、地层水。

利用检测系统对抽油泵3泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。

利用上述方法，可以实现对地层复杂流体的模拟，以及对真实井筒条件的模拟，通过将供液系统5通过回液管线26与油管4的上端连通，形成闭合回路，可以确保套管1中的流体温度始终和抽油泵3处的温度一致。可以将抽油泵3和第一进液管线6加热至预设温度，保证了模拟地层液在进入抽油泵3的过程中，和进入抽油泵3以后都能真实模拟实际作业现场的温度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟井筒条件的抽油泵漏失量检测装置，其特征在于，包括：套管(1)、抽油杆(2)、抽油泵(3)、油管(4)、供液系统(5)、温度控制系统、检测系统；

所述套管(1)套装在所述油管(4)外，且两者之间形成油套环空；

所述抽油杆(2)可轴向移动地设置在所述油管(4)中；

所述抽油泵(3)与所述油管(4)的下端连接；

所述供液系统(5)通过第一进液管线(6)与所述套管(1)的下端连通，用于向所述油套环空内注入模拟地层液，所述模拟地层液包括稠油、稀油、地层水，且所述供液系统(5)通过回液管线(26)与所述油管(4)的上端连通，形成闭合回路；

所述温度控制系统与所述抽油泵(3)和所述第一进液管线(6)连接，用于将所述抽油泵(3)和所述第一进液管线(6)加热至预设温度；

所述检测系统用于对所述抽油泵(3)泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：游梁抽油机(7)，通过驴头与所述抽油杆(2)、所述抽油泵(3)的柱塞顺次连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供液系统(5)包括：稠油罐(501)、稀油罐(502)、地层水罐(503)；

所述稠油罐(501)、所述稀油罐(502)、所述地层水罐(503)均通过所述第一进液管线(6)与所述套管(1)的下端连通，并通过所述回液管线(26)与所述油管(4)的上端连通，形成闭合回路，且所述稠油罐(501)、所述稀油罐(502)、所述地层水罐(503)的出口管线上均设置有出口阀(8)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度控制系统(6)包括：沿液流方向顺次设置在所述第一进液管线(6)上的保温件(9)、温度传感器(10)，以及与所述保温件(9)和所述温度传感器(10)电连接的配电箱(11)；

所述抽油泵(3)的外部设置有保温层，所述配电箱(11)通过电缆与所述保温层连接。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：地轮(12)、第一天轮(13)、钢丝绳(14)、支撑架(15)；

所述地轮(12)和所述支撑架(15)设置在地面上；

所述第一天轮(13)设置在所述支撑架(15)上；

所述钢丝绳(14)的一端与所述游梁抽油机(7)的驴头连接，另一端顺次通过所述地轮(12)、所述第一天轮(13)后与所述抽油杆(2)的上端连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：支架(16)、第二天轮(17)、滑轮(18)、与所述滑轮(18)相适配的滑轨(19)；

所述第二天轮(17)设置在所述支架(16)的上端，用于沿所述钢丝绳(13)滚动；

所述滑轨(19)铺设于地面上；

所述滑轮(18)可滑动地设置在所述滑轨(19)上；

所述支架(16)上设置有用于沿所述支撑架(14)上下滚动的滚轮(20)，且所述支架(16)套设于所述油管(4)的外部，用于通过所述第二天轮(17)、所述滑轮(18)、所述滚轮(20)带动所述油管(4)发生倾斜。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：储气罐(21)和进气管线(22)；

所述储气罐(21)通过所述进气管线(22)与所述油管(4)的上端连接。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测系统包括：计量件(23)、出液管线(24)、以及设置在所述出液管线(24)上的阀门(25)；

所述计量件(23)通过所述出液管线(24)与所述抽油泵(3)的下端连接。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：进液阀(27)、放空阀(28)、第二进液管线(29)；

所述放空阀(28)位于所述出液管线(24)上方的所述放空管线(30)上，所述放空管线(30)与所述抽油泵(3)连接；

所述进液阀(27)设置在所述第二进液管线(29)上；

所述第二进液管线(29)的一端与所述套管(1)底部的油套环空连接，另一端与所述放空阀(28)上游的所述放空管线(30)连接。

10.利用权利要求1-9任一项所述装置进行抽油泵动态漏失检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用温度控制系统将抽油泵(3)和第一进液管线(6)加热至预设温度；

利用供液系统(5)向所述油管(4)与套管(1)之间的油套环空内注入模拟地层液，所述模拟地层液包括稠油、稀油、地层水；

利用检测系统对抽油泵(3)泄漏的所述模拟地层液的液量进行检测。