[實用新型]水合物開采過程中氣體對離心泵性能影響的測試系統

有效

• 申請號: 201721647463.2
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN207621011U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 胡高偉;萬義釗;李彥龍;吳能友;卜慶濤;陳強;王代剛;黃麗
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00;E21B47/008
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本實用新型涉及海洋天然氣水合物資源開發工程技術領域，具體涉及一種水合物開采過程中氣體對離心泵性能影響的測試系統，包括地下模擬井筒、水箱、空氣壓縮機、離心泵、數據處理系統和數據采集系統。本實用新型的水合物開采過程中氣體對離心泵性能影響的測試系統及方法可實現水合物開采過程中，氣體對離心泵性能影響的測試。此系統建立地下模擬井筒，向井筒注入一定含氣比例的水，可以模擬水合物開采過程中井筒中氣水兩相流動狀態，模擬離心泵在不同含氣比例的下的特性曲線，分析氣體對離心泵性能的影響，為水合物開采人工舉升泵的測試提供新的方法。

技術領域

本實用新型涉及海洋天然氣水合物資源開發工程技術領域，具體涉及一種水合物開采過程中氣體對離心泵性能影響的測試系統。

背景技術

天然氣水合物是一種潛在的能源，其具有分布范圍廣，資源量巨大，能量密度高的特點。天然氣水合物的開采是目前能源研究的熱點，我國于2017年成功進行了首次的海域天然氣水合物的試采，本次試采穩產60天，累積產氣量超過30萬立方米。

人工舉升是天然氣水合物開采過程中的重要環節，目前水合物試采最常用的人工舉升方式是電潛離心泵。反映離心泵性能的是其特性曲線，即泵的揚程、排量、效率隨流量的曲線。在人工舉升設計中，需要根據預測的產氣量和產水量，儲層深度等數據選擇合適性能的離心泵，以確保人工舉升的效率，延長泵的使用壽命。然而，開采過程中水合物的分解會產生甲烷和水，其中甲烷氣體對離心泵的性能具有較大影響：當離心泵舉升的液體中含有氣體時，泵的揚程、效率均下降，且含氣量越大，影響越大；氣體的存在使得離心泵產生水力脈動，影響徑向的力平衡使泵軸承超載，影響泵的壽命。一般離心泵要求的最大含氣量不超過5％，當含氣量達到15％時則可能出現斷流。因此，離心泵的入口前通常安裝氣體分離器，但氣體分離器的分離效率不可能達到100％，必定會有一定含量的氣體進入到離心泵中，對泵的性能產生影響。因此，為確保人工舉升的成功，延長泵的使用壽命，必須要確定水合物開采中氣體對離心泵性能的影響程度。

研究氣體對離心泵性能的影響，為離心泵參數設計和氣體分離器的設計提供依據，開展氣體對離心泵性能影響的模擬實驗是解決上述問題的有效手段之一。“井下氣液混輸泵試驗臺架設計及試驗(趙新學,李增亮.石油機械,2007,35(4):1-4.)”一文公開了一種井下氣液混輸泵的試驗臺，開展了氣液混輸條件下泵的特性試驗，得到了不同含氣量條件下的泵的特性曲線。但該試驗臺是將氣液通過氣液混合器混合后利用管路直接連接到泵的吸入口，其模擬的環境與井下離心泵工作的狀況具有一定差別，模擬結果能否反映氣體對離心泵實際工作時性能的影響仍有待進一步研究。

因此，為滿足水合物開采人工舉升設計的需求，研究實際工作狀況下氣體對離心泵性能的影響，本實用新型公開一種能模擬離心泵真實工作的井筒環境和流體環境、進行離心泵氣液兩相流舉升實驗的測試裝置及氣體對離心泵性能影響的測試方法。

實用新型內容

本實用新型針對由于當前試驗裝置模擬的環境與井下離心泵工作的狀況具有一定差別，導致模擬結果不能夠真實反映離心泵實際工作性能的問題，提出一種能模擬離心泵真實工作的井筒環境和流體環境、進行離心泵氣液兩相流舉升實驗的測試裝置。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：水合物開采過程中氣體對離心泵性能影響的測試系統，包括地下模擬井筒、水箱、空氣壓縮機、離心泵、數據處理系統和數據采集系統；其中，水箱和空氣壓縮機位于地面；所述水箱通過水注入管線通向地下模擬井筒中，所述水注入管線上設置有第一管道泵、第一流量計和第一球閥；所述空氣壓縮機通過氣注入管線通向地下模擬井筒中，所述氣注入管線上設置有第二流量計和第二球閥；所述地下模擬井筒的底部設置有離心泵，離心泵的出口通過油管連接到水箱，所述油管上設置有第三流量計和第二管道泵；