[发明专利]一种机械采油试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及用于油田采油的一种机械采油试验平台，可模拟机械采油系统的工况和工作行为，用于机械采油系统的实验研究。

技术背景

机械采油是油田采油的主要方式，占油田采油井的90％以上，提高机械采油系统工作效率和可靠性对提高油田生产经济效益和管理水平有极为重要的作用。而机械采油系统结构复杂，影响其工作效率的因素多，为确保现场机械系统安全高效工作，一方面应研制或改进出具有高效、高可靠性能的机抽设备(包括抽油机、抽油泵、井下气液分离器等设备)，另一方面，应对机械采油系统进行深入研究，研制出现场实用的控制设备对机抽系统进行自动控制，以确保系统能协调工作。长期以来，由于缺乏多功能的机抽试验平台，人们都是凭经验研制或改进机机械采油设备，将设计或改进后的机械采油设备直接用于现场。显然这种方式研制或改进后的机械采油设备不仅不能保证单个设备安全高效工作，也不能保证系统安全高效工作。

目前，国内仅建有结构简单、功能单一机械采油试验平台。由于现有机械采油试验平台没有同时具有真实模拟抽油系统运动规律、真实摸拟井筒内气液两相流状况、模拟抽油杆柱弹性变形、模拟高的供排流体压力、长冲程模拟、井筒及井筒内设备为全尺寸模拟、井筒从0度到90度任意角度模拟，因而现有机械采油试验平台不能满足研制或改进具有高效、高可靠性能的机械采油设备和实用的控制设备的要求。为此，需要研究一种功能完善的机械采油试验平台，为高校和研究院所从事机械采油设备研究提供强有力实验技术手段。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种机械采油试验平台，可模拟机械采油系统的工况和工作行为，用于机械采油系统的实验研究。

本发明的技术方案是：本发明一种机械采油试验平台包括实验台架、供排流体系统、测控系统三部分组成，通过三部分系统相结合，实现抽油系统气液两相供排液工况模拟和直井、定向井(水平井)机械采油系统的工作行为模拟，同时可测试抽油系统效率、抽油机悬点载荷、悬点位移、供排流体压力、温度、流量等参数，并对测试数据进行实时处理和再现。

所述实验台架包括抽油机、抽油钢绳、悬绳器、定滑轮、井筒胎架、井筒总成、抽油杆、冲程损失模拟器、下行力钢绳、支架、电动葫芦、重块、导轨、滚轮等组成。采用井筒总成固定在井筒胎架上，通过固定在支架上的电动葫芦起降井筒胎架的一端，实现井筒总成从水平到垂直不同角度的变化；所述井筒胎架两端均有滚轮，可使井筒总成在支架上的垂直导轨和水平导轨上移动，通过链接销可使井筒胎架固定在支架水平导轨上，从而使井筒总成固定于某一预定角度；由此摸拟机械采油系统的井筒从水平到垂直任意角度的井况。所述抽油机通过悬绳器、抽油钢绳、支架水平导轨上的定滑轮、井筒胎架上的定滑轮与冲程损失模拟器、抽油杆、与抽油泵柱塞连接，从而将抽油机动力和运动规律传递给抽油泵；所述抽油杆是通过冲程损失模拟器与抽油钢绳连接的，当抽油机悬点移动一定距离，液柱负荷全部传到杆柱时，抽油泵柱塞才开始随抽油机悬点一起运动，从而实现抽油杆冲程损失模拟(调节冲程损失模拟器内弹簧变形量即可模拟不同冲程损失长度)；抽油杆通过下行钢绳、井筒胎架上定滑轮、支架上定滑轮连接(与模拟下泵深度抽油杆相当重量的)重块，重块随抽油杆往复运动，从而模拟了抽油杆柱重量；井筒采用全尺寸套管，井筒内装有全尺寸油管、抽油泵和气液分离器，从而实现井下设备全尺寸模拟。

所述供排流体系统由储液罐、供液泵(往复式柱塞泵)、往复泵变频器、供气泵(螺杆式空气压缩机)、储气罐、节流阀、闸阀、单流阀、调压阀、溢流阀、气液分离器、供气管线、供液管线、井筒流体输入管线、套管、抽油泵、油管、油管流体出口管线、套管流体出口管线、液体溢流管线等组成。所述供液泵抽取储液罐内的液体(油或水)，加压后输入供液管线；所述供气泵加压空气后输入供气管线，经气液混合器混合后的气液两相流体经井筒流体输入管线输入井筒；进入井筒的气液两相流体一部分被抽油泵抽入油管，另一部分将通过油套环空套管流体出口管线回输到储液罐；从油管排出的气液两相流体进入气液分离器，分离出来的液体和气体计量后一并流入储液罐，气体通过储液罐出气管排出。由此摸拟机械采油系统的供排流体工况。所述的供排流体系统实现不同供液量和不同气液比的井筒流体模拟、不同下泵深度模拟、不同泵沉没度模拟。