[发明专利]排水采气模拟实验装置

摘要

本发明提供了一种排水采气模拟实验装置，用于模拟煤层气井或其它产水气井的排水采气。它是由减速机、抽水机、井口装置、储水装置、检测装置、套管柱、水管柱、排采杆柱和排采泵组成。排采杆柱、水管柱和套管柱提供两个环形空间，杆管环空排水的同时，水套环空出气；水套环空中的物性分布实现两相流气体分离条件的研究；减速机集成动力机和传动系统，实现较大传动比和冲次连续可调，以及排液量在3～30m3/d和沉没度在0～20m的任意调整；检测装置实现排液量、动液面、压力、井液成分和杆件受力的实时监测；游梁平衡重采用分体式结构，曲柄平衡重位置可连续调整，实现抽水机较好平衡；采用单曲柄、单连杆和滑动轴承结构，减小整机尺寸。

主权项

一种排水采气模拟实验装置，包括减速机、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，采用减速机作为动力机和传动系统，由曲柄、连杆、游梁和支架顺次联接组成的四杆机构实现悬点的上下往复运动，用排采杆带动井下排采泵的柱塞进行排水，同时水套环空进行采气，其特征是：排采杆柱、水管柱和套管柱由里而外依次排列，提供杆管和水套两个环形空间，水套环形空间的物性分布自上而下依次为气柱、气水两相液柱和水柱；在减速机的一侧安装单曲柄、单连杆和含滑动轴承的横梁支撑，游梁通过驴头联接并驱动井口光杆；采用电动机、调速器和减速器集成于一体的减速机作为实验装置的动力机和无极变速传动系统，减速机通过槽钢焊接结构的框架固定在抽水机底座上；抽水机的游梁尾部装有平衡重，该平衡重采用分体式结构，由数个单体平衡块组成，横梁支撑采用滑动轴承结构，由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和联接螺栓所组成，轴承盖上有润滑轴承的油杯，抽水机的底座上有导轨和螺杆，导轨采用由三块钢板焊接构成的凹槽结构，与底座主体的工字钢端面配合，螺杆采用梯形螺纹，通过旋转螺杆使底座沿导轨运动，让出井口；井口装置包括密封盒、三通、水管头、四通、套管头和井口支撑，密封盒的压盖通过螺栓与密封腔联接，三通的端口与出水管连接，四通的一个端口与进水管连接，另一端口与出气管(或入气管)连接并安装压力计，水管头通过螺栓与三通和四通的端面联接，套管头通过双头螺栓与四通和井口支撑联接；储水罐由钢板焊接而成，中间用圆周焊的角钢加固；排采杆柱包括光杆、排采杆、接箍和变径短接杆，排采杆和光杆采用两端加工有外螺纹接头的实心钢杆，其上有卸载槽和扳手方颈，接箍采用钢管，管外壁带扳手方颈，内壁加工有内螺纹，与光杆和排采杆的外螺纹接头相配合，变径短接杆两端有不同尺寸的外螺纹接头，上端与接箍联接，下端与柱塞联接；水管通过上接头和下接头进行连接，尾管的管壁上有不同直径的筛孔，其上端与泵筒和水管柱联接，下端通过销轴与底部端盖和本体锚定在一起；套管通过由令进行连接，井底三通的端口与入气管连接，其上端通过螺栓与套管柱联接，下端与密封盒的密封底板和密封本体联接，密封本体的下端通过双头螺栓与底板联接，底板通过槽钢焊接结构的框架固定在井底的端面上；游动阀总成位于柱塞上端，其上部与变径短接杆联接，下部与柱塞联接，固定阀总成通过锁紧装置固定在泵筒的下端；电磁流量计安装在储水装置的进水管上，压力变送器安装在井口装置的四通端口和井底三通端口处，液位变送器安装在水套环空中动液面以下的井底处，在抽水机的各杆件和排采杆柱的上端贴上无线动态应力仪的应变片，测试杆件受力。