作品簡(jiǎn)介：

　　本作品涉及石油工程和儲(chǔ)運(yùn)工程等領(lǐng)域研究的垂直環(huán)空流動(dòng)模擬裝置，具體涉及主要用于模擬抽油機(jī)井筒內(nèi)抽油桿的多種運(yùn)動(dòng)，及抽油桿對(duì)流動(dòng)介質(zhì)的影響。本作品目的是提供一種模擬多種環(huán)境下的抽油桿系統(tǒng)的垂直環(huán)空流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，這種可任意調(diào)節(jié)抽油桿運(yùn)行方式的多種模擬實(shí)驗(yàn)裝置，能夠配合流型轉(zhuǎn)換模型以及壓降計(jì)算模型的理論研究，用于解決現(xiàn)有垂直環(huán)空流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置占功能單一，適用性差的問(wèn)題。

　　作品解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：這種模擬任意環(huán)境下工作的抽油桿系統(tǒng)的垂直環(huán)空流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置由上下往復(fù)機(jī)構(gòu)、偏心轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)、螺桿泵、差壓測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、電路控制部分等組成。

　　上下往復(fù)機(jī)構(gòu)中的硬性桿桿頭與曲柄電機(jī)相連接，電機(jī)提供動(dòng)力(控制速度)，將作用力附加到整個(gè)井筒，使得井筒做簡(jiǎn)諧往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，用于模擬實(shí)際游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)可更換為偏心轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，此時(shí)需要上接一個(gè)偏心旋轉(zhuǎn)電機(jī);此機(jī)構(gòu)還可用于抽油桿彎曲模擬實(shí)驗(yàn)，屆時(shí)井筒內(nèi)桿將換為柔性桿;井筒為玻璃井筒，可安全裝載油氣水多相液體;井筒上方裝有偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便調(diào)整和矯正井筒兩頭實(shí)驗(yàn)所需的偏心距離;接近井筒中心處，設(shè)有彎曲度調(diào)節(jié)器，使得軋件的彎曲度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn);在井筒任意兩端點(diǎn)處接一個(gè)差壓傳感器或者溫度傳感器，用于流型轉(zhuǎn)換模型以及壓降計(jì)算模型的理論研究;往復(fù)或偏心轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的左側(cè)是泵的工作區(qū)，包括螺桿泵和貯液箱等。泵外接一個(gè)變頻調(diào)節(jié)器，用于調(diào)整泵的排量，使其在實(shí)驗(yàn)所需的流量下運(yùn)行;整個(gè)系統(tǒng)還包含兩個(gè)流量計(jì)(可更換不同規(guī)格的流量計(jì))、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(用于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)量和實(shí)時(shí)處理)、和若干電路控制部分等組成。

　　上述方案的往復(fù)(偏心轉(zhuǎn)動(dòng))機(jī)構(gòu)、流量計(jì)和螺桿泵構(gòu)成一個(gè)回路;井筒內(nèi)桿可以根據(jù)模擬情況不同，而更換為軟、硬性桿。差壓傳感器和溫度傳感器也可根據(jù)需要更換。

　　作品具有的有益效果：可進(jìn)行多種類型的抽油桿運(yùn)動(dòng)模擬，無(wú)論是上下往復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)、偏心旋轉(zhuǎn)模擬、彎曲模擬實(shí)驗(yàn)都可以實(shí)現(xiàn)，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

　　圖一：1電機(jī) 2減速帶 3曲柄 4偏心盤 5偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 6玻璃井筒 7彎曲度調(diào)節(jié)器 8差壓調(diào)節(jié)器 9硬(柔)桿 10配重 11液體流量計(jì) 12螺桿泵 13貯液箱 14變頻器 15壓力表

　　如圖1所示，這種可進(jìn)行多種類型的抽油桿運(yùn)動(dòng)模擬裝置包括上下往復(fù)機(jī)構(gòu)、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)、玻璃管井筒、彎曲度調(diào)整機(jī)構(gòu)、柔性桿、硬性桿、螺桿泵、差壓測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)、偏心轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、電路控制部分等組成。

　　大致的工作原理是：首先是準(zhǔn)備工作，貯液罐13(用戶自備)內(nèi)加入流動(dòng)介質(zhì)，并接好引入的氣路。調(diào)整5，確定井筒兩頭實(shí)驗(yàn)所需的偏心距離，并鎖緊。根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的需要確定泵的排量(調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變頻調(diào)節(jié)14，并選擇相應(yīng)的流量計(jì)11，打開流量計(jì)相應(yīng)的閥門。

　　(1)抽油桿上下往復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)：

　　抽油桿采用硬性桿9，硬性桿上端與上下往復(fù)機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩連接，下端與配重塊10相連。調(diào)節(jié)好硬性桿與井筒間的密封松緊。打開總電源，接通計(jì)算機(jī)，再打開泵電源12，按下泵起動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)螺桿泵的調(diào)頻器14，使螺桿泵在實(shí)驗(yàn)所需的流量下運(yùn)行。調(diào)節(jié)往復(fù)電機(jī)1的調(diào)頻器，使上下往復(fù)機(jī)構(gòu)的電機(jī)在實(shí)驗(yàn)所需的速度下運(yùn)行。循環(huán)后由計(jì)算機(jī)處理采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

　　(2) 抽油桿偏心旋轉(zhuǎn)模擬實(shí)驗(yàn)：

　　當(dāng)進(jìn)行抽油桿偏心旋轉(zhuǎn)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，卸去鋼絲繩，安裝好上下循轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并裝好上部旋轉(zhuǎn)電機(jī)1。打開總電源，接通計(jì)算機(jī)，再打開泵電源，按下泵起動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)螺桿泵的調(diào)頻器14，使螺桿泵在實(shí)驗(yàn)所需的流量下運(yùn)行。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電源，調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)按鈕，使抽油桿在實(shí)驗(yàn)所需的速度下轉(zhuǎn)動(dòng)。循環(huán)后再由計(jì)算機(jī)處理采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

　　(3)抽油桿彎曲模擬實(shí)驗(yàn)：

　　當(dāng)進(jìn)行抽油桿彎曲模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，抽油桿采用柔性桿9。與井筒上下部密封可靠。在井筒中部裝配好彎曲度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7。同時(shí)調(diào)好偏心度5。打開總電源，接通計(jì)算機(jī)，再打開泵電源，按下泵起動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)螺桿泵的調(diào)頻器14，使螺桿泵在實(shí)驗(yàn)所需的流量下運(yùn)行。循環(huán)后再由計(jì)算機(jī)處理采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

　　綜上，此實(shí)驗(yàn)裝置可進(jìn)行以上三種類型的抽油桿運(yùn)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，有較高的實(shí)效性。

　　作品簡(jiǎn)介：抽油機(jī)井筒垂直環(huán)空流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置

    完成單位： 東北石油大學(xué)