[發明專利]一種柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202011386724.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112630464B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 文義民;劉建儀;蔣櫓;李杰軻;凌露菡
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置及方法，所述柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置以轉動桿和紅外線測速儀為核心，包括：滑動裝置、轉動裝置和測試系統；所述滑動裝置由右部滑軌Ⅰ與下部滑軌Ⅱ拼接而成；所述轉動裝置兩端分別固定于右部滑軌Ⅰ與下部滑軌Ⅱ上；所述測試系統記錄并計算柱塞下落速度。本裝置能夠模擬不同井眼軌跡下柱塞的下落情況，能夠有效地測定不同井斜角下柱塞下落時速度的瞬時變化量，精簡了實驗流程與提高了實驗數據精度。

技術領域

本發明涉及石油井下工具測試技術領域，尤其涉及一種柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置及方法。

背景技術

隨著國內外對石油與天然氣能源需求的增加，國內各油田公司不但重視國內石油資源的勘探和開采，而且積極進行天然氣井開發與增產。隨著氣井生產到達中后期，井底壓力、產氣量均降低，氣井攜液能力變差，井筒內氣體流速過小而無法到達連續排液的目的，以致井筒積液不斷增多，引發井底回壓增大、產氣量降低等問題，嚴重影響氣井生產能力及使用壽命，這就需要進行氣井排水措施。柱塞氣舉排水采氣技術是利用柱塞做氣液物理界面，大幅減少井筒內的滑脫損失，利用氣井自身能量推動柱塞將井筒中的液體舉升到地面的一種排水采氣方式，它具有工藝簡單、設備自動化程度高、成本低等特點，特別適用于低產小水量氣井的排水采氣。近年來，柱塞舉升排水采氣在塔里木、新疆化及大慶、四川、遷河、中原、吐哈等油田已得到了廣泛的應用，取得了較好的效果，但大多研究成果還需要深化，對柱塞的動態模擬特別是對柱塞下落瞬時速度的測定仍存在認識不清的問題。因此，急需建立一套裝置測試柱塞在不同斜度井中下落的瞬時速度。

現場實驗氣井只能提供柱塞下落的初始速度與井身結構(包含井筒內徑大小、井眼軌跡與氣井斜率)，而柱塞在不同斜度的井中下落的實時速度沒法準確測量，這造就了對于柱塞下落運動認識不清，柱塞速度過慢可能在傾斜管中存在卡阻等現象，柱塞速度過快可能造成柱塞與井壁以及與下部座落器的劇烈碰撞，嚴重降低了柱塞的使用壽命。目前國內外還沒有一種裝置及方法可以有效的測量柱塞在不同斜度井中下落的瞬時速度；同時為了模擬氣井中的井眼軌跡，通常實驗需要很長的PC管，并且很難做到與氣井中的井眼軌跡相匹配。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置及方法，旨在解決現有技術中對柱塞的動態模擬特別是對柱塞下落瞬時速度的測定仍存在認識不清的技術問題。

為實現上述目的，本發明提出一種柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置及方法，所述柱塞在不同斜度井中下落瞬時速度的測試裝置以轉動桿和紅外線測速儀為核心，包括：滑動裝置、轉動裝置和測試系統；所述滑動裝置由右部滑軌Ⅰ與下部滑軌Ⅱ拼接而成；所述轉動裝置兩端分別固定于右部滑軌Ⅰ與下部滑軌Ⅱ上；所述測試系統記錄并計算柱塞下落速度。

所述滑動裝置的右部滑軌Ⅰ從上到下依次由軌道上擋板1、軌道橫桿Ⅰ、軌道下擋板拼接而成，所述右部滑軌Ⅰ裝有滑塊Ⅰ和滑塊Ⅲ；所述下部滑軌Ⅱ從左到右依次由軌道左擋板、軌道橫桿Ⅱ、軌道右擋板拼接而成，所述下部滑軌Ⅱ裝有滑塊Ⅱ。

所述滑塊Ⅰ上裝有自動化速度控制器Ⅰ，所述滑塊Ⅱ上裝有自動化速度控制器Ⅱ，所述自動化速度控制器Ⅰ和所述自動化速度控制器Ⅱ通過電線連接至計算機，用以實現滑塊Ⅰ與滑塊Ⅱ按計算機設定的速度分別在滑軌Ⅰ與滑軌Ⅱ上自動運動。

所述轉動裝置包括：連接器Ⅰ、連桿Ⅰ、銷軸Ⅰ、門架支耳Ⅰ、固定底座Ⅰ、轉動桿、柱塞、固定底座Ⅱ、連接器Ⅱ、連桿Ⅱ、銷軸Ⅱ、門架支耳Ⅱ和固定桿；所述轉動桿上部與下部分別接上固定底座Ⅰ與固定底座Ⅱ，所述柱塞置于轉動桿中，所述固定桿右端固定于滑塊Ⅰ上，所述固定桿左下方焊有門架支耳Ⅰ，所述門架支耳Ⅱ固定于滑塊Ⅱ上，所述門架支耳Ⅰ間由銷軸Ⅰ與連桿Ⅰ連接而成，所述門架支耳Ⅱ間由銷軸Ⅱ與連桿Ⅱ連接而成，所述固定底座Ⅰ與門架支耳Ⅰ間由連接器Ⅰ連接，固定底座Ⅱ與門架支耳Ⅱ間由連接器Ⅱ連接，所述轉動裝置用以實現滑塊Ⅰ與滑塊Ⅱ實時運動狀態的改變，同時控制轉動桿與底部滑軌Ⅱ所成斜率的實時變化。