[实用新型]排水采气模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤层气井或其它产水气井进行排水采气的模拟装置，适用于有杆排采工艺系统。 

背景技术

目前，现有的模拟实验装置是由动力机、抽油机、油管、抽油杆和抽油泵组成的有杆设备，用于油井的液体举升，实验时，向抽油杆和油管组成的环空中注入一定量的液体，启动动力装置，通过抽油机将动力机的旋转运动转换成悬点的上下往复运动，以此近似模拟油井开采中的井下状况，完成井液流速、固粒沉降和杆管受力情况的测试与分析工作。但是，这些模拟装置没有提供油管与套管组成的另外一个环行空间，不能模拟杆管环空排水，同时油套环空出气的排采状况，因此并不适合产水气井的实验模拟；而且，只能向杆管环空中注入定量的液体，而实际井的杆管环空充满井液，其外的油套环空中也存在一定沉没度的液体，且沉没度的高度随排采的进行而不断变化；同时，杆柱和管柱通常仅为1～3m，无法完成对动液面和沉没度高度变化的模拟；另外，抽油机的冲次一定，无法连续调整，而实际开采中排液量不断变化，需要实现无极调速，以满足排液要求。 

实用新型内容

为了克服现有的有杆举升模拟实验装置的不足，本实用新型的目的是提供一种排水采气模拟实验装置，该模拟装置不仅能提供杆管环空排水，水套环空出气，沉没度在一定高度内和排液量在一定范围内实时调整的实验系统，而且能够实现排液量、动液面、井压、井液成份和杆件受力实时监测，以及冲次在较大范围内连续可调的实验要求。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种杆柱和管柱的高度为30m，排液量在3～30m³/d，具有排量、压力、含气量和含煤粉计量系统的排水采气模拟实验装置，包括螺旋锥齿轮减速机、抽水机、井口装置、储水装置、检测装置、套管柱、水管柱、排采杆柱和排采泵。用水管柱把排采泵的泵筒下到井内动液面以下，泵筒下部装有只能向上打开的固定阀，用排采杆柱把柱塞从水管柱内下入泵筒，柱塞上装有只能向上打开的游动阀。在减速机的一侧安装由单曲柄、单连杆、游梁和支架顺序联接组成的四杆机构，游梁通过游梁支撑作用在支架上，并通过驴头连接驱动井口光杆，实现悬点的上下往复运动，光杆位于排采杆柱的最上端，通过井口装置悬挂在驴头上，用排采杆柱带动排采泵的柱塞运动，井中的液体流经排采杆柱和水管柱间的杆管环形空间举升至井口，而气体在压差的作用下从水管柱和套管柱间的水套环形空间中排出。 

抽水机是地面驱动装置的主体，用来把动力机的旋转运动变为排采杆柱的往复运动。根据煤层气井不同运行状况和冲程的要求，对抽水机四杆机构的结构尺寸进行优化，以满足不同工况的需要。抽水机采用复合平衡的方式，曲柄平衡采用单曲柄结构，整个柄体由生铁铸造而成，平衡重的位置可连续调整，实现抽水机的较好平衡；游梁平衡采用可调式的结构，平衡重采用分体式结构，即整个平衡重是由数个铸造而成的单体平衡块组成，并依靠两个贯穿所有平衡块的长螺栓固定于游梁尾部，在进行平衡调整时，只需要增加或减少平衡块的数量，即可使抽水机处在较好的平衡状态，对实现节能和减轻工人调平衡块劳动强度有较大意义。抽水机的曲柄通过曲柄销与连杆联接，连杆采用槽钢结构，并通过横梁支撑与游梁联接在一起；横梁支撑采用对开式二螺旋正滑动轴承结构，由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和联接螺栓所组成，具有较好的润滑性能，替代了目前较复杂的支撑结构形式；游梁主体采用工字钢结构，驴头主体由槽钢焊接而成，可进一步简化抽水机的结构；游梁通过游梁支撑作用在支架上，支架的前腿和后腿以及横撑和斜撑均采用角钢焊接而成，结构简单。抽水机的底座设计有导轨装置，该导轨由三块钢板焊接而成，三块钢板构成一个凹槽结构，与底座主体所用工字钢的低端面配合在一起；同时，底座的一端设计有螺杆和手柄，螺杆采用梯形螺纹结构，通过旋转手柄而使底座产生沿导轨方向的轴向运动，便于修井作业时，抽水机让出井口位置。 

动力机为抽水机提供动力，采用螺旋锥齿轮减速机作为抽水机的动力机及无极变速传动系统，减速机的一侧安装有单曲柄和单连杆结构，并通过由槽钢焊接而成的框架结构固定在抽水机的底座上。该减速机将电动机、调速器和减速器集成在一起，其调速器上设计调速手柄，通过旋转手柄，实现冲次在较大传动比范围内的连续调整。而且，减速机的输出力矩依据所调整冲次的大小而变化，可满足小型抽水机输出力矩的需要。