周灿射流泵排采工艺.docx

1、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

2、。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,

3、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： 动力液为经过一系列处理后的平台生产系统产生的污水（8090）。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。 使用

4、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。 成本低，施工作业简单。可明显降低购置设施费用。 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BBE号，喉管型号为19号。由于单井产液量为40220m3/d。 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

5、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 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。 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; 全套工艺装置结构简单,工作耐久可靠

6、,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)

7、: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

8、、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

9、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

10、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

11、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！