CN113899506A - 一种水平井柱塞动态漏失测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井柱塞动态漏失测试装置及方法，主要包括电葫芦、滑轮、支撑架、变频电机、变径通孔接头、有机玻璃管、柱塞、球阀、水箱、水泵和液体流量计。实验前关闭所有球阀，调节支撑架达到实验所需角度，调节变频电机使柱塞底部紧贴上端球阀，启动水泵向有机玻璃管中注入一定量的水后，调节变频电机拖动柱塞匀速上行，同时打开上端球阀即可收集漏失液体。运行结束后，打开下端球阀并计量总漏失液量，记录运行时间计算漏失速率。本发明的优点是：考虑水平井井身结构特征，在不同的速度和倾角条件下，计算不同类型柱塞漏失速率，对比密封效果，为水平井柱塞类型优选提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及气藏排水采气技术领域，特别涉及一种水平井柱塞动态漏失测试装置及方法。
背景技术
气井的生产总是伴随液体产出，随着地层压力下降，气流速无法提供足够的曳力将液体携带出井口，导致液体积存于井底，增加产层回压，以至于阻碍气体产出，严重影响气井产能。因此，及时对积液气井采取有效的排水采气措施是确保气井正常生产的关键。
现有工程中常用的排水采气工艺中，柱塞气举因施工简单、成本低廉、效率高等优势，是目前广泛应用的方法。其工作原理是柱塞作为固体密封界面，将液体段塞与高压气体分隔开，阻止液体回落和气体窜流，最终提高气体举升效率。但在水平井中，柱塞受重力作用紧贴油管下壁面，与油管上壁面间隙增大，导致举升过程中液体漏失量相较于直井增加，降低举液效率。
受限于柱塞与油管内壁的接触关系，现有技术往往通过优化柱塞结构来减小在偏心状态下的漏失量。但优选评价柱塞类型过程中，因缺少真实漏失量的实验测试，无法评价某种结构的优缺点，导致现场人员对各类型柱塞的漏失速率缺少最直观的比较，往往根据经验选择柱塞类型，难以提高水平井柱塞举液效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水平井柱塞动态漏失测试装置和工作方法，旨在测试不同井斜角条件下柱塞上行时的漏失速率，对比不同类型柱塞的密封效果，为水平井柱塞类型优选提供技术支撑。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种水平井柱塞动态漏失测试装置，包括：电葫芦、滑轮、支撑架、变频电机、变径通孔接头、有机玻璃管、柱塞、球阀、水箱、水泵、液体流量计；
其中电葫芦与滑轮通过链条连接，可实现支撑架角度任意调节。
其中变频电机固定于支撑架上，用于拖动柱塞匀速上行，可调节不同的运行速度。
其中有机玻璃管固定于支撑架上，作为柱塞的运行通道，全管段均采用透明材质，便于清晰观察实验现象。
其中变径通孔接头与有机玻璃管通过螺纹连接，内径略小于柱塞外径。
其中柱塞位于有机玻璃管内，与变频电机通过细线连接。
其中球阀用于连接玻璃管，便于控制液体排放。
其中水箱、水泵和液体流量计作为供水系统，可调节单次举升液量。
本发明还公开了上述装置的工作方法，包括：调节支撑架3到达所需角度，关闭球阀9和球阀10，调节变频电机4使柱塞8位于球阀9上端，打开水泵12向油管6中注入一定量的水。打开变频电机4拖动柱塞8匀速上行，同时打开球阀9使漏失的液体在球阀10上端聚集。记录整个过程的运行时间，最后打开球阀10并用量筒测量总漏失液量，并计算出漏失速率。
本发明的优点在于：
可测量柱塞在不同运行速度、不同井斜角条件下的漏失速率，对比不同类型柱塞的密封效果，为水平井柱塞类型优选提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明水平井柱塞动态漏失测试装置流程图。
图中：1-电葫芦；2-滑轮；3-支撑架；4-变频电机；5-变径通孔接头；6-有机玻璃管；7-液柱；8-柱塞；9、10-球阀；11-液体流量计；12-水泵；13-水箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，水平井柱塞动态漏失测试装置，包括：电葫芦1、滑轮2、支撑架3、变频电机4、变径通孔接头5、有机玻璃管6、液柱7、柱塞8、球阀9-10、液体流量计11、水泵12、水箱13。
电葫芦1与滑轮2通过链条连接；滑轮2固定于支撑架3前端；变频电机4和有机玻璃管6固定于支撑架3上；变频电机4与柱塞8通过细线连接；变径通孔接头5与有机玻璃管6通过螺纹连接，变径通孔接头5内径略小于柱塞8外径；有机玻璃管之间通过球阀9连接；球阀10安装于有机玻璃管末端；液体流量计11、水泵12和水箱13作为供水系统。
上述装置的工作方法，包括：启动电葫芦1使滑轮2滚动，调节支撑架3至实验所需角度。清空实验管段中的水，关闭球阀9和球阀10。调节变频电机4使柱塞8位于球阀9上端，打开水泵12，水从水箱13中抽出经过液体流量计11从变径通孔接头5进入有机玻璃管6，当液柱7高度达到设定值时关闭水泵12。打开变频电机4匀速拖动柱塞8带动液柱7上行，同时打开球阀9并记录初始运行时间，上行过程中漏失的液体在球阀10上端积聚。当液柱7还未到达变径通孔接头5时已全部漏失完，或柱塞8到达变径通孔接头5时液柱7恰好完全从变径通孔接头5排出时，立即关闭变频电机4并记录结束运行时间。打开球阀10并用量筒测量总漏失液量，并计算出漏失速率。可更换不同类型柱塞8、调整液7高度、调整变频电机4的运行速度和支撑架3的角度，重复上述操作得到不同条件下的漏失速率。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种水平井柱塞动态漏失测试装置，其特征在于，包括：电葫芦(1)、滑轮(2)、支撑架(3)、变频电机(4)、变径通孔接头(5)、有机玻璃管(6)、柱塞(8)、球阀(9/10)、液体流量计(11)、水泵(12)、水箱(13)，其中:
电葫芦(1)与滑轮(2)通过链条连接；滑轮(2)固定于支撑架(3)前端；变频电机(4)和有机玻璃管(6)固定于支撑架(3)上；变频电机(4)与柱塞(8)通过细线连接；变径通孔接头(5)与有机玻璃管(6)通过螺纹连接，变径通孔接头(5)内径略小于柱塞(8)外径；有机玻璃管之间通过球阀(9)连接；球阀(10)安装于有机玻璃管末端；液体流量计(11)、水泵(12)和水箱(13)作为供水系统。
2.根据权利要求1所述的一种水平井柱塞动态漏失测试装置的工作方法，其特征在于：启动电葫芦(1)使滑轮(2)滚动，调节支撑架(3)至实验所需角度；清空实验管段中的水，关闭球阀(9)和球阀(10)；调节变频电机(4)使柱塞(8)位于球阀(9)上端，打开水泵(12)，水箱(13)的水经过液体流量计(11)从变径通孔接头(5)进入有机玻璃管(6)，当液柱(7)高度达到设定值时关闭水泵(12)；打开变频电机(4)匀速拖动柱塞(8)带动液柱(7)上行，同时打开球阀(9)并记录初始运行时间，上行过程中漏失的液体在球阀(10)上端积聚；当液柱(7)还未到达变径通孔接头(5)时已全部漏失完，或柱塞(8)到达变径通孔接头(5)时液柱(7)恰好完全从变径通孔接头(5)排出，立即关闭变频电机(4)并记录结束运行时间，等所有漏失的液体全部聚积在球阀(10)上端后，打开球阀(10)并用量筒测量总漏失液量，并计算漏失速率。
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