[实用新型]水合物开采人工举升离心泵特性曲线测试系统

说明书

本实用新型涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种水合物开采人工举升离心泵特性曲线测试系统，包括地下模拟井筒、水箱、水砂混合箱、砂配注器、气水砂分离器、空压机、离心泵和数据采集系统。该系统可以开展水合物开采井筒条件下，电潜离心泵的性能测试实验，获取不同含砂量和不同含气量条件下电潜离心泵的扬程、效率和功率随流量的关系曲线，进而分析含砂和含气对电潜离心泵性能的影响，为水合物开采人工举升离心泵的选择提供测试手段。

技术领域

本实用新型涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种水合物开采人工举升离心泵特性曲线测试系统。

背景技术

天然气水合物资源是一种潜在的能源，具有分布范围广，资源量巨大，能量密度高的特点。目前水合物的开采仍然处于实验和探索阶段，离商业化的开采还有很长的距离。

目前国际的水合物试采表明，降压法是开采效果最佳的方法。降压法是通过人工举升的方式，抽取地层流体使储层压力降低，进而达到分解水合物的目的。因此，人工举升是降压法开采水合物中十分重要的环节，最常用的人工举升方式是电潜离心泵。在应用电潜离心泵进行人工举升的过程中，泵的排量、扬程、效率等特性参数的设计是确保人工举升效率和泵寿命的关键因素。因此，要实现水合物资源的高效开采，必须确定合理的电潜离心泵参数。

为达到人工举升的目的，进行离心泵特性曲线的测试实验是解决离心泵参数设计和泵型选择的必要手段之一。泵特性曲线是离心泵扬程、功率和效率与流量之间的关系曲线。特性曲线的传统测量方法是在实验室内进行测试，采集泵流量、泵进口压力、泵出口压力、电机功率、泵转速，通过调节阀门或泵的频率改变流量并采集相关数据，绘制扬程、泵功率、泵效率与流量特性曲线。测试介质为纯水，测试得到的特性曲线再根据实际工况进行校正。然而，开采过程中水合物的分解会产生气和水，同时由于水合物储层胶结差，产水产气过程中伴随着出砂。离心泵举升的是含有气和砂的液体，其特性曲线与纯水情况下存在较大差别。因此，传统方法测试得到的泵特性曲线无法适用于水合物开采过程中气、水、砂三相流体举升时泵的选型与参数设计。

因此，为满足天然气水合物资源开采的需求，为水合物开采人工举升离心泵的参数设计和泵型选择提供依据，本实用新型将公开一种模拟水合物开采真实井筒和流体环境下离心泵特性曲线的测试系统及相应的测试方法。

实用新型内容

本实用新型针对目前离心泵特性曲线测试装置无法模拟水合物开采过程中井筒的气、水、砂三相流体环境的不足，提出一套既可以模拟真实井筒条件又可模拟真实流体环境的测试系统，该系统可以开展水合物开采井筒条件下，电潜离心泵的性能测试实验，获取不同含砂量和不同含气量条件下电潜离心泵的扬程、效率和功率随流量的关系曲线，进而分析含砂和含气对电潜离心泵性能的影响，为水合物开采人工举升离心泵的选择提供测试手段。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：水合物开采人工举升离心泵特性曲线测试系统，包括地下模拟井筒、水箱、水砂混合箱、砂配注器、气水砂分离器、空压机、离心泵和数据采集系统；所述水箱通过管道连接到水砂混合箱，所述水箱和水砂混合箱之间的管道上设置有管道泵和第一流量计；所述砂配注器通过管道连接到水砂混合箱，所述砂配注器和水砂混合箱之间的管道上设置有第一球阀；所述水砂混合箱通过水砂注入油管通向地下模拟井筒中，所述水砂注入油管上设置有渣浆泵、第二流量计和第二球阀；所述空压机，通过气注入管线通向地下模拟井筒中，所述气注入管线上设置有第三流量计和第三球阀；所述地下模拟井筒的底部设置有离心泵，离心泵的出口通过油管连接到设置在地面上的气水砂分离器，所述油管上设置有第四流量计；

所述数据采集系统包括PC机、控制器、第一压力计、第二压力计、功率计和转速表，所述第一压力计设置在离心泵的入口处，所述第二压力计设置在离心泵的出口处，功率计和转速表分别安装在离心泵的电机上；所述第一压力计、第二压力计、功率计和转速表分别与控制器电连接，所述控制器与PC机电连接。

进一步地，所述气注入管线上靠近空压机的位置设置有储气罐。