周灿射流泵排采工艺.docx

周灿射流泵排采工艺.docx

《周灿射流泵排采工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《周灿射流泵排采工艺.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

周灿射流泵排采工艺

射流泵排采工艺

周灿

（采油工艺研究院采气工艺研究室）

1.射流泵简介

射流泵是一种结构紧凑、简单可靠而耐用的机械设备。

由于井下无运动部件,能适应质量较差的动力液,维修检泵不须起下油管,极为方便。

具有排量适应范围广、耐腐蚀耐磨损、使用寿命长等优点,在70年代就大批地用于油井生产。

80年代加拿大、美国和前苏联在许多气井中应用射流泵排水,取得了很好的效果。

2.射流泵原理

射流泵没有运动件，靠地表动力液与地层液体的能量转化实现抽液。

首先，来自地面经过流量控制和计量后的高压动力液从油管注入，经射流泵上部流至喷嘴时，其压能转化成高速喷射的动能。

在喷嘴头处，井内流体环绕在喷射动力液周围。

而喷嘴位于喉管入口处，喉管直径要比喷嘴直径稍大。

喷嘴处直径很小，流速大大增加，压力则降低，形成“负压区”。

地层液在沉没压力作用下进入喷射泵内的“负压区”。

使其被吸进喷嘴周围井与高速动力液混合，同时把动量传给产出流体，使它的动能增加。

在喉管出口处，两种液体充分混合，此时混合液流速仍然很高，动能很大。

流体从喉管流进扩散管内，由于管径逐步扩大，高速低压的动力液变为高压低速的液流，从而给井下地层液体增加了压能。

此时混合流体所受压力使它经过出油孔从套管环形空间流到地面。

根据排液时动力液的循环方式,可分为正排式和反排式射流泵。

正排式射流泵动力液由油管进入,混合液由套管返出;反排式射流泵动力液由套管注入,混合液由油管返出。

两种结构底部都可以悬挂压力计。

3.射流泵模型

图2射流泵模型

4.几种主要的射流泵排采类型及其特点

4.1射流泵的几种排采类型

4.1.1水力射流泵（埕北油田射流泵排采工艺）

（1）射流泵工作管柱及生产方式

埕北油田采用的射流泵由泵体、井下固定装置、工作筒和密封盘根4部分组成。

采用的生产方式为反循环式，即动力液由油套环形空间进入射流泵，与地层液混合后从油管返回到地面生产流程。

射流泵工作管柱结构如图1.2所示。

图3工作管柱示意图

（2）优点：

Ø动力液为经过一系列处理后的平台生产系统产生的污水（80~90℃）。

射流泵对动力液水质的要求不高，只要过滤掉机械杂质和除掉细菌即可使用。

Ø使用寿命长，检泵作业量少。

射流泵的易损件主要是各部位的密封盘根，但设有密封盘根的部位都没有运动部件，只要选择了合适的耐温耐油材料和合适的结构，密封盘根的使用性能是非常可靠的。

Ø成本低，施工作业简单。

可明显降低购置设施费用。

Ø排量范围宽，耗电低，动力液用量少。

埕北油田射流泵使用的喷嘴型号为BB～E号，喉管型号为1～9号。

由于单井产液量为40～220m3/d。

Ø生产管柱结构有利于解除井底污染，维持油井产能。

由喷嘴产生的负压能够直接作用于油层及其流体，相当于进行负压采油；同时动力液经过喷嘴时产生了脉冲压力，因此能够很好地将近井地层中可移动的固体颗粒排出地层，并防止无机和有机垢沉降，有利于解除井底污染，维持油井产能。

4.1.2气体射流泵

图4工作管柱示意图

射流泵工作时,通过高压气体喷射将来自井底的气水流体吸入,经过喉道两股流体达到“速度一致,均匀混合”。

此时混合流体所受压力使它经过出油孔从套管环形空间流到地面。

（1）作用

提高举升压力降低井底回压

降低垂管流压力损失提高举升效果

有利于启动初期大排量排液及井底污物排出

（2）优点

Ø比半闭式气举效率更高,可以建立更低的井底流压、获更大的排液量。

Ø射流泵无运动部件,结构简单,工作耐久可靠,与气举工艺一样,适应的排水量范围大,对排水采气井下的腐蚀介质环境、高温、井斜、井弯曲、出砂、结垢、气水量变化等复杂条件适应力强;

Ø全套工艺装置结构简单,工作耐久可靠,建造、运行及检修作业费用低;与气举工艺相同,操作管理简便、易掌握。

（3）局限性

✧

（1）需要较高的注气压力（与气举比较）,射流泵效率低,加工制造精度要求高,否则效果明显下降。

✧

（2）井底流压降低值有限（与将泵放置于井底工作的深井泵机抽和电潜泵工艺相比较）。

4.1.3排砂采油

该工艺以高压水为动力液,通过井下水力射流泵,将混合液带至地面,对油层无遮挡,不会造成地层二次堵塞,可起到一定解堵作用,能解决机械防砂、化学防砂采油对地层的伤害问题。

该工艺在胜利尚店油田尚南开发区应用取得成功,为出砂油藏的开采提供了一条有效的工艺新途径。

（1）排砂采油装置结构

排砂采油装置主要由3部分组成（见图1.4）:

井口装置、井下双管柱排砂采油装置和水力喷射泵。

图5排砂采油装置结构

（2）工艺原理

排砂采油工艺以高压水为动力液驱动井下排砂采油装置工作,以动力液和采出液之间的能量转换达到排砂采油的目的。

动力液在喷嘴处由高压头转变为高速头,喷射液将地层流体携地层砂从汇集室吸入喉管,在喉管内形成混合液,地层流体由动力液获得充分的能量,由此混合液由速度头转变为压力头,将地层流体（包括地层油、水、砂及其它）排至地面。

（3）优点：

该泵因排砂采油装置有动力液管和混合液管,油层不被阻挡,可测取液面,监控压力变化（原水力射流泵利用油管传递动力液,利用油套管环形空间为混合液通道,不能监测液面）。

该泵主要由喷嘴、喉管、扩散管、尾管、密封环、工作腔等组成。

（4）存在问题

混合液管砂堵问题：

因混合液管中携带地层砂,若供水系统出现故障,突然切断动力液来源,在使用同心管完成的排砂采油工艺中,极易造成砂子下沉而堵塞混合液管。

在停止供给动力液前,必须先将井筒内的砂子清洗干净,再停水处理故障。

特别是投产初期更应如此。

4.2射流泵的特点

4.2.1射流泵的优点

（1）射流泵的理论效率是30％左右，理论排量范围可小到几方和大到1600m3/d；

（2）水力射流泵的井下系统工作时无动力部件，喷嘴和喉道用特殊材料制成，因此井下设备有较高的可靠性，且维修周期长、费用低，还能在高温、高气液比、出砂和腐蚀等复杂条件下工作；

（3）泵挂深度和排量的变化范围大，通过更换不同的喷嘴、喉道组合调节流量，可满足不同的生产要求。

井下泵的起下只需改变动力液的方向，而不必起出井内油管柱，检泵方便。

动力液来源方便，主要设备在地面，维修方便。

4.2.2缺点

目前采用的射流泵在现场使用过程中主要有两点不足：

一是为了防止气蚀，泵必须有较高的吸入压力；二是泵效较低，所需要的输入功率要高于普通水力活塞泵，从而使射流泵的使用受到一定限制。

尽管射流泵具有以上缺点，但因其使用可靠，排量大，对许多油井是有吸引力的。

自70年代初商业性引进以来，已得到推广应用。

5.射流泵的设计与计算

5.1射流泵的设计

射流泵是一种高速混合装置，泵内存在严重的湍流和摩擦，其马力效率比正排量泵所能达到的效率低。

因此，尽管某些含气井对动力的实际需求较低，却常常要求较高的地面马力。

射流泵在吸入压力低时容易在其入口处产生气蚀。

这个问题在泵的设计计算中必须予以考虑。

射流泵设计主要包括泵型和生产参数设计、调参和生产故障处理等方面。

射流泵的泵型和生产参数设计主要根据井的配产、预测的含水和井底压力，用射流泵设计专用软件来完成，主要考虑含气量、黏度、含水量、密度、压力、温度以及井斜度、井深度等因素的影响，对动力液量、地面工作压力、喷嘴喉管尺寸进行优化设计，并确定出与这些参数、条件相适应的油井产量、压力和含水量的变化范围。

5.2零部件的尺寸确定

（1）射流泵具有多种不同型号的喷嘴和喉管，可用于日产量小至60桶和大到10000多桶的油井抽油。

与各种水力泵采油系统配套使用，可通过控制地面动力液供给量在较大范围内调节每台井下泵的排量。

图6射流泵特性曲线

（2）作为一种动力泵，射流泵具有与电动潜油离心泵相似的特性曲线。

根据地面设备施加给井下泵的喷嘴的压力可作出一系列的特性曲线。

对于给定的喷嘴，选配不同尺寸的喉管，将得出不同的特性曲线（如图5）。

对于每一个压力增量△P来讲，如果喷嘴面积和喉管面积都增加一倍，那么喷嘴动力液流量和油井流体产量也应分别增加一倍。

油井产量为零的最大△P值应保持不变。

射流泵特性曲线通常较为平坦，尤其当喉管较大时更是如此，这使射流泵对输入压力或排出压力的变化敏感。

因为流体混合物的密度、气液比和粘度的变化影响着泵碰到的压力，特性模拟计算是复杂的，实质上是一种迭代过程，因此要用计算机进行优化设计（可利用CADDS5软件的参数化设计方法,对射流泵结构模型参数实现参数化虚拟设计。

）

射流泵虽然存在效率较低，对沉没度要求较高，对压力敏感等缺点，但由于它具有结构简单，泵本身无运动部件，经久耐用，成本低廉，容易掌握和推广等优点。

其前景还是非常可观的！