CN213245334U

CN213245334U - 有杆泵携砂性能试验装置

Info

Publication number: CN213245334U
Application number: CN202022084724.2U
Authority: CN
Inventors: 于学信; 周承诗; 叶金胜; 姜国良; 孙骞; 曹雪梅; 王芳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-05-21
Anticipated expiration: 2030-09-21

Abstract

本实用新型公开了有杆泵携砂性能试验装置，包括驱动平台、导轨、液压缸组件、试验光杆、试验井口、外筒、试验井筒组件、旁管、混砂加砂系统、换向系统；所述试验井口固定在外筒上端口；所述试验井筒组件包括试验套管、试验有杆泵、底部接头，所述试验有杆泵位于实验套管内部，所述底部接头连接在实验套管的下端口，所述试验井筒组件位于外筒内，且试验井筒组件的试验套管上端与试验井口连接；所述试验光杆穿过试验井口内腔，且试验光杆下端连接试验井筒组件的试验有杆泵柱塞，而试验光杆上端连接拉压力传感器。本实用新型解决了采用现有试验装置不能有效的模拟不同泵间隙条件下油井出砂粒径、砂比对抽油泵泵效的影响等问题。

Description

有杆泵携砂性能试验装置

技术领域

本实用新型涉及有杆泵性能试验装置技术领域，具体地说是有杆泵携砂性能试验装置。

背景技术

疏松砂岩油藏储量丰富，生产井虽采取了防砂工艺，但仍会有少量粉细砂经过挡砂屏障进入生产管柱，抽油泵需经受携砂生产的考验。抽油泵携砂生产过程中，存在砂卡泵和抽油泵磨损等问题，同时，砂粒对抽油泵的磨损也会加大泵的漏失量，造成采油效率的下降，甚至造成泵漏失躺井。在出砂油井中，如何防止砂粒卡泵和减轻砂粒对抽油泵柱塞-泵筒摩擦副表面的磨损，以提高泵效和延长检泵周期，一直是人们关心的问题。研究表明：合理地选择抽油泵的配合间隙，是解决上述问题的重要措施之一。如何根据不同区块出砂情况和不同生产阶段出砂特征，合理选择抽油泵配合间隙，优选出热采携砂生产条件下的高效抽油泵，进一步提高泵效和延长检泵周期，这是一个亟待研究解决的生产难题。研究人员对有杆泵举升性能进行了广泛的研究，但大多数研究都集中在倾角变化、含气等条件下对有杆泵排量系数及载荷的影响，对有杆泵携砂性能的研究还较少，特别是缺少有杆泵种类和间隙与出砂油藏适配优选研究。

公开(公告)号：CN106768844A，公开(公告)日：2017-05-31公开了一种海洋油气输送过程中弯管砂堵和立管携砂的实验装置，包括立管段、弯管段、加砂罐、供气系统、供水系统和数据采集系统以及砂粒运动监测系统；立管段和弯管段成一体式“L”型管段，供气系统和供水系统均与气液混合器相连，气液混合器之后依次连接加沙罐、弯管段和立管段，数据采集系统用于分别对供气管路、气液混合管路、弯管段和立管段上的压力信号进行采集，砂粒运动监测系统用于对弯管段和立管段中的砂粒状态进行监测。本发明根据不同的输送工况测得不同粒径的砂粒的运动情况，同时得到等尺寸条件下砂粒堵塞弯管后重新启动时所需的条件，为不同输送工况下管道发生砂堵的风险评估提供依据，实现海洋油气的安全、高效生产运行。

公开(公告)号：CN109211516A，公开(公告)日：2019-01-15公开了一种倾斜井筒同心双管水力携砂能力的测试装置及方法，属于石油钻完井技术试验领域。所述倾斜井筒同心双管水力携砂能力的测试装置包括同心双管、管线、液压杆、离心泵、加砂器、底座和支撑板，将支撑板的一端可转动地连接在底座上，液压杆连接在支撑板和底座之间，并将同心双管固定在支撑板上，液压杆的长度伸缩使得同心双管可以与液压杆之间形成多个预设倾斜角度，将砂粒从加砂器中注入到环形空间中，启动离心泵，确定在每个预设倾斜角度下的砂粒是否全部循环流动，当砂粒全部循环流动时，得到在每个预设倾斜角度下的砂粒的临界携砂流动速度，确定不同井斜角下的井筒同心双管水力携砂能力，可以科学有效地指导现场作业。

公开(公告)号：CN202300254U，公开(公告)日：2012-07-04涉及一种油井井筒试验装置，特别涉及一种流体携砂实验装置，其技术方案是：主要是由水箱、离心泵、试验管、加砂管道、加砂漏斗、管线组成，水箱通过管线连接离心泵、试验管，试验管连接加砂管道，加砂管道连接加砂漏斗，所述的试验管与加砂管道连接处通过管线连接水箱；本实用新型的有益效果是：在井筒流动模拟实验的基础上，建立起砂粒沉降速度与井液平均速度的统计关系式，得出最好的携砂效果。

总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本实用新型不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本实用新型更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供有杆泵携砂性能试验装置，解决了采用现有试验装置不能有效的模拟不同泵间隙条件下油井出砂粒径、砂比对抽油泵泵效的影响等问题。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

有杆泵携砂性能试验装置，包括驱动平台、导轨、液压缸组件、试验光杆、试验井口、外筒、试验井筒组件、旁管、混砂加砂系统、换向系统；

所述试验井口固定在外筒上端口；

所述试验井筒组件包括试验套管、试验有杆泵、底部接头，所述试验有杆泵位于实验套管内部，所述底部接头连接在实验套管的下端口，所述试验井筒组件位于外筒内，且试验井筒组件的试验套管上端与试验井口连接；

所述试验光杆穿过试验井口内腔，且试验光杆下端连接试验井筒组件的试验有杆泵的柱塞，而试验光杆上端连接拉压力传感器；

所述旁管下端与底部接头的径向口连通，旁管的上端穿过试验井口后与混砂加砂系统连通；

所述驱动平台底部滑行在导轨上，所述液压缸组件固定在驱动平台上；

所述液压缸组件包括液压缸及液压缸内部的活塞杆，所述液压缸组件的活塞杆下端与拉压力传感器上端连接，所述液压缸与液压换向系统连接。

进一步地，所述试验光杆上端通过光杆卡子与拉压力传感器上端连接。

进一步地，所述换向系统包括相互连接在一起的比例换向阀和平衡阀构成，所述液压缸通过自身的上进液管线、下进液接口与平衡阀连通。

进一步地，所述驱动平台包括框架、轮组、导轨锁紧机构；

所述液压缸固定在框架上，框架上开设用于露出活塞杆的通孔；

所述轮组固定在框架底部，轮组运行在导轨上；

所述导轨锁紧机构下端钩挂住导轨边缘，导轨锁紧机构上端连接固定在框架上。

进一步地，所述试验井口包括密封压盖、顶部连接法兰、井口本体、悬挂接头、油管短节、井口下法兰；

所述井口本体下端通过井口下法兰连接在外筒上端口，井口本体开设径向的上出液口、下出液口；

所述密封压盖下端装入顶部连接法兰上端口内部，顶部连接法兰固定在井口本体上端口；

所述油管短节上端通过悬挂接头锚挂在井口本体内壁，油管短节外壁与井口本体内壁之间构成井口环空；所述上出液口内端与油管短节内腔连通，外端连接至混砂加砂系统，所述下出液口内端与井口环空连通，井口环空下端口与试验套管连通，下出液口外端连接至混砂加砂系统。

进一步地，所述试验井口还包括顶丝组件、密封钢圈；

所述顶丝组件包括丝套及顶丝，丝套安装在井口本体开设的径向孔内，且顶丝内端顶住悬挂接头；

所述井口本体下端面与井口下法兰上端面之间安装密封钢圈。

进一步地，所述混砂加砂系统包括加砂泵、混砂罐；

所述加砂泵进口与混砂罐出口连通，加砂泵出口与旁管上端连通，混砂罐第一进口与所述上出液口外端连通，混砂罐第二进口与所述下出液口外端连通。

进一步地，所述混砂罐安装有搅拌器，混砂罐上开设排污口，排污口安装排污阀。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

该装置可真实的模拟携砂生产条件下的抽油泵工作状态，进行不同砂比、砂子粒径等条件下的抽油泵性能测试。

该装置具有环空循环通道，可实现液体循环操作，有利于砂子悬浮。

附图说明

图1是有杆泵携砂性能试验装置的结构示意图。

图2是有杆泵携砂性能试验装置举升部分的结构示意图。

图3是有杆泵携砂性能试验装置井筒及混砂加砂系统的结构示意图。

图4是有杆泵携砂性能试验装置驱动平台框架的俯视图。

图中：液压缸组件1、驱动平台2、拉压力传感器3、光杆卡子4、试验光杆5、导轨6、试验井口7、外筒8、试验井筒组件9、旁管10、平衡阀11、比例换向阀12、加砂泵13、混砂罐14、搅拌器15、排污阀16、加砂管线17、下出液管线18、上出液管线19、上进液管线1-1、下进液接口1-2、活塞杆1-3、轮组2-1、导轨锁紧机构2-2、密封压盖7-1、顶部连接法兰7-2、井口本体7-3、上出液口7-4、下出液口7-5、悬挂接头7-6、顶丝组件7-7、油管短节7-8、密封钢圈7-9、井口下法兰7-10、试验套管9-1、试验有杆泵9-2、底部接头9-3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：

有杆泵携砂性能试验装置，包括驱动平台2、导轨6、液压缸组件1、试验光杆5、试验井口7、外筒8、试验井筒组件9、旁管10、混砂加砂系统、换向系统；

所述试验井口固定在外筒上端口；

所述试验井筒组件包括试验套管9-1、试验有杆泵9-2、底部接头9-3，所述试验有杆泵位于实验套管内部，所述底部接头连接在实验套管的下端口，所述试验井筒组件位于外筒内，且试验井筒组件的试验套管上端与试验井口连接；

所述液压缸组件包括液压缸及液压缸内部的活塞杆1-3，所述液压缸组件的活塞杆下端与拉压力传感器3上端连接，所述液压缸与液压换向系统连接。

进一步地，所述试验光杆上端通过光杆卡子4与拉压力传感器上端连接。

进一步地，所述换向系统包括相互连接在一起的比例换向阀12和平衡阀11构成，所述液压缸通过自身的上进液管线1-1、下进液接口1-2与平衡阀连通。

进一步地，所述驱动平台包括框架、轮组2-1、导轨锁紧机构2-2；

所述轮组固定在框架底部，轮组运行在导轨上；

所述导轨锁紧机构下端钩挂住导轨边缘，导轨锁紧机构上端连接固定在框架上。导轨锁紧机构对于本领域技术人员来说是清楚的，就是刹车或者类似抱紧机构。

进一步地，所述试验井口包括密封压盖7-1、顶部连接法兰7-2、井口本体7-3、悬挂接头7-6、油管短节7-8、井口下法兰7-10；

进一步地，所述试验井口还包括顶丝组件7-7、密封钢圈7-9；

进一步地，所述混砂加砂系统包括加砂泵13、混砂罐14；

进一步地，所述混砂罐安装有搅拌器15，混砂罐上开设排污口，排污口安装排污阀16。

驱动平台2主要由框架、轮组2-1、导轨锁紧机构2-2组成，框架由矩形空心钢、槽钢、角钢和钢板焊接而成，框架采用C型设计结构，一端开口设计，有利于施工操作。轮组2-1安装在框架底部与框架通过螺栓连接固定，用于支撑驱动平台2于导轨6上，使驱动平台2沿着导轨6移动。导轨锁紧机构2-2沿导轨6方向焊接在框架两侧，每个导轨锁紧机构2-2含有两个导轨锁紧机构爪，分布在导轨6两侧，可沿着导轨6垂直方向转动，通过螺栓、螺母与导轨6锁紧，用于固定驱动平台2。

液压缸组件1包括液压缸、上进液管线1-1，下进液接口1-2，液压缸组件1安装在驱动平台2上面，液压缸下法兰与驱动平台2通过螺栓、螺母连接固定。

试验井口7主要由顶部连接法兰7-2、井口本体7-3、井口下法兰7-10、悬挂接头7-6组成。顶部连接法兰7-2、井口本体7-3、井口下法兰7-10从上到下依次通过螺栓连接。顶部连接法兰7-2内部安装密封组件，上部用密封压盖7-1锁紧，用于密封试验光杆5。井口本体7-3上、下立壁上开设上出液口7-4、下出液口7-5，中间立壁上沿圆周方向开设多个通孔，通孔外侧加工螺纹，用于与顶丝组件7-7连接。井口下法兰7-10靠近边缘的位置开设垂直方向通孔，用于穿越旁管10。悬挂接头7-6悬挂于井口本体7-3内部台阶上，通过顶丝组件7-7锁紧，悬挂接头7-6下部与油管短节7-8通过螺纹连接。井口本体7-3与井口下法兰7-10之间安装密封钢圈7-9。

试验井筒组件9由试验套管9-1、底部接头9-3、试验有杆泵9-2组成。试验套管9-1上部与井口下法兰7-10通过螺纹连接，试验套管9-1下部与底部接头9-3通过螺纹连接。试验有杆泵9-2泵筒上部与油管短节7-8通过螺纹连接。

试验光杆5下部与试验有杆泵9-2泵筒内部柱塞通过螺纹连接，上部穿过试验井口顶部连接法兰7-2与拉压力传感器3通过光杆卡子4连接。

拉压力传感器3上部与液压缸活塞杆1-3通过螺纹连接。

混砂加砂系统由加砂泵组件13、混砂罐14、搅拌器15、进液、出液管线等组成。加砂泵组件13包括电机与加砂泵，中间通过联轴器连接。混砂罐14上部开设两个进液口，下部开设一个出液口，一个排污口，排污口安装排污阀16。混砂罐14出液口与加砂泵进液口通过阀门和管线连接。混砂罐14上部的两个进液口与井口本体7-3的上出液7-4、下出液口7-5通过管线连接。

旁管10下端与试验井筒组件9的底部接头9-3连接，上端穿越井口下法兰7-10与混砂加砂系统的加砂泵通过管线连接。

外筒8垂直固定于地平面以下，上法兰平面位于地平面上，用于支撑试验井口7及试验井筒组件9，试验井口7与井筒上法兰通过螺栓、螺母连接固定，试验井筒组件9位于外筒内部。

换向系统由比例换向阀12和平衡阀11组成。比例换向阀12与液压泵站相连，液压泵站提供动力。通过PLC控制比例换向阀12，驱动液压缸做往复运动。平衡阀11用于平衡驱动压力及排量，使驱动压力及排量稳定。

工作时，启动搅拌器15电机，将混砂罐14内携砂液与石英砂搅拌均匀，打开混砂罐14与加砂泵之间的阀门，启动加砂泵，混砂罐14内含砂液通过加砂管线17、旁管10、底部接头9-3进入到试验套管9-1，然后通过试验套管9-1与试验有杆泵9-2泵筒环空，再通过井口本体7-3的下出液口7-5、下出液管线18回流到混砂罐14，实现含砂液环空内循环。当含砂液环空内循环平稳后，启动液压泵站，通过PLC控制比例换向阀12，驱动液压缸活塞、活塞杆做往复运动，再带动光杆5、有杆泵柱塞，实现有杆泵柱塞往复运动，完成抽油动作，含砂液进入试验有杆泵9-2泵筒，再通过中心管、井口本体7-3的上出液口7-4、上出液管线19回流到混砂罐14，完成有杆泵携砂试验。

实施例2：

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：

所述试验井口固定在外筒上端口；

所述试验光杆穿过试验井口内腔，且试验光杆下端连接试验井筒组件的试验有杆泵柱塞，而试验光杆上端连接拉压力传感器；

实施例3：

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：

所述试验井口固定在外筒上端口；

虽然以上所有的实施例均使用图1至图4，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的本实用新型目的，所以所有这些变形实施例都在本实用新型的保护范围内。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本实用新型中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，包括驱动平台、导轨、液压缸组件、试验光杆、试验井口、外筒、试验井筒组件、旁管、混砂加砂系统、换向系统；

所述试验井口固定在外筒上端口；

2.根据权利要求1所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述试验光杆上端通过光杆卡子与拉压力传感器上端连接。

3.根据权利要求1或2所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述换向系统包括相互连接在一起的比例换向阀和平衡阀构成，所述液压缸通过自身的上进液管线、下进液接口与平衡阀连通。

4.根据权利要求1或2所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述驱动平台包括框架、轮组、导轨锁紧机构；

所述轮组固定在框架底部，轮组运行在导轨上；

5.根据权利要求1或2所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述试验井口包括密封压盖、顶部连接法兰、井口本体、悬挂接头、油管短节、井口下法兰；

6.根据权利要求5所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述试验井口还包括顶丝组件、密封钢圈；

7.根据权利要求5所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述混砂加砂系统包括加砂泵、混砂罐；

8.根据权利要求7所述的有杆泵携砂性能试验装置，其特征在于，所述混砂罐安装有搅拌器，混砂罐上开设排污口，排污口安装排污阀。