有杆泵举升模拟试验系.doc

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1、有杆泵举升模拟试验系统1引言目前应用最广泛的有杆抽油设备是游梁式抽油机—抽油泵装置，随着油田进入高含水开采后期，开采难度逐渐加大，应用新技术、新材料是油田发展的必然趋势。而室内试验研究应走到科研项目的前沿，从而有力推动了科研项目的发展，保障科研项目现场施工的成功率，为科研项目提供有力的技术支持。因此为深入开展抽油机、抽油杆、抽油泵方面的研究，在大庆油田建立了有杆泵举升模拟系统，该系统能够模拟泵筒倾斜0～900范围内抽油泵的工作状况，它的完成可为有杆抽油系统的试验研究提供有利的技术支持，尤其为开发适应定向井和水平井的高效举升设备提供试验手段，对油田生产及提高油田开发经济效益具

2、有重要意义。国内外为进行有杆泵举升试验，研制过相关的试验设备。大庆石油学院在九十年代初研制了“深井泵－抽油机试验装置”，该装置可实现不同冲程、冲次下，抽油泵倾角45°～90°的模拟试验，压力、流量等参数手工计量，它的最大特点是可以观察固定凡尔球的工作状况，但系统最高压力不超过0.3MPa。江汉石油学院于1997年研制成功了“水平井抽油泵试验装置”，该装置抽油泵能在50°～90°倾角范围内工作，泵最大冲程0.6m，泵出口最高压力1.0MPa，适合介质粘度0～2000mPa.s，冲次4～10min-1。胜利油田在1995年设计并建造了一套“水平井抽油泵模拟试验装置”，该装置出口

3、最高压力可达20MPa，冲程3m，具有气、液两相混合供液能力，由于自动化程度较高，控制装置协调性差，所以未能正常运转。通过对以上研究的总结，研制了有杆泵举升模拟试验装置。试验装置（如图1）由两大部分构成：有杆泵举升模拟机械装置、有杆泵举升模拟数据采集系统。2有杆泵举升模拟试验机械装置2.1装置的组成1）动力驱动系统：主要由电动机提供动力，带动减速机、曲柄、导向轮等作回转运动，并转化为抽油泵的往复运动。2）抽油泵倾角模拟系统：主要指滑动小车、游动支架在电动机的作用下，实现泵筒不同倾角（0°～90°）变化的相关装置。支架抽油机悬点抽油泵滑动小车导轨图1有杆泵举升模拟装置示意图游

4、动支架3）试验介质循环系统：主要指在试验中使用的介质所循环的管路部分，包括管线、阀门、畜能器等装置。2.2试验装置的主要功能：1）能够模拟一定举升高度和一定沉没度条件下，抽油泵在不同倾角范围的工作状态，并测试不同冲程、冲次下的各项水力参数（载荷、位移、流量、压力等）。2）能够完成抽油泵摩擦阻力、漏失量和液体流过凡尔时的阻力等特殊试验参数的测试。2.3有杆泵举升模拟系统的工艺流程1）常规试验工艺流程（图2）图2.常规试验控制图1－螺杆泵变频器2－螺杆泵驱动装置3－恒温控制器4－加热器5－电动阀门6－总控制室7－抽油机驱动装置8－抽油机变频器9－螺杆泵、抽油机控制器总控制室12

5、3456789常规试验主要模拟一定举升高度和一定沉没度条件下，抽油泵在不同倾角范围的工作状态，并测试不同冲程、冲次下的各项水力参数。其工作过程为：首先开启加热装置，待达到某一定温度后，启动供液螺杆泵，液体经螺杆泵、吸入管线、抽油泵及排出管线返回供液罐。调节泵出口阀门，直至抽油泵吸入口压力稳定于预定值（吸入口压力范围在0～3MPa）。随后启动抽油机，通过调节阀调节抽油泵排出口压力。工作参数的录取由数据采集系统完成。2）加气试验工艺流程（图3）图3.加气试验控制图1－螺杆泵变频器2－螺杆泵驱动装置3－总控制室4－恒温控制器5－加热器6－空气压缩机7－空气压缩机控制器8－电动阀门

6、组9－抽油机驱动装置10－抽油机变频器11－螺杆泵和抽油机控制器12345678910011总控制室加气试验在常规试验的基础上，向试验介质中加入气体，其工作过程为：启动供液螺杆泵，通过调节阀的开启度使抽油泵吸入口压力稳定于某一设定值，待工况稳定后，启动空气压缩机，再缓慢打开供气阀，气体和液体经静态混合器混合后进入抽油泵，再启动抽油机，进行工作参数的录取。图4.抽油泵漏失量测试工艺流程1、3、6、9－阀门2－补液泵4－电子秤5－抽油泵7－压力计8－蓄能器10－溢流阀11－供液池12345678910113）漏失量测试工艺流程（图4）抽油泵漏失量测试流程为：首先启动补液泵，将抽

7、油泵及蓄能器内充满液体，然后启动抽油泵，将泵排出口压力调至某一稳定值，工况稳定后测试一定时间内（或冲程内）泵的漏失量。漏失量通过电子秤直接输入工控机，再进入计算机进行处理。实际抽油泵在工作时，只是在上冲程柱塞上下两端存在压力差，泵筒与柱塞发生漏失，下冲程时柱塞上下两端压力相等，可以认为没有液体漏失；而实际测试过程中柱塞上下两端的压力差在上下冲程基本上不变，因此实际抽油泵的漏失量应为测试量的二分之一，即。3有杆泵举升模拟数据采集系统此系统利用PCL-812PG板卡，将各传感器模拟电压信号采集至芯片，利用A/D转换功能