圓井自吸排污裝置研制與使用

高永杰，劉 軍，潘鵬飛

（西部鉆探工程有限公司準(zhǔn)東鉆井公司，新疆阜康 831511）

圓井自吸排污裝置研制與使用

高永杰，劉 軍，潘鵬飛

（西部鉆探工程有限公司準(zhǔn)東鉆井公司，新疆阜康 831511）

針對(duì)鉆井現(xiàn)場圓井用長桿泵故障高的問題，研制一套圓井自吸裝置，通過高速射流形成的局部真空，實(shí)現(xiàn)鉆井液（高密度、高黏）回收、固井排污等功能。從圓井排污泵主題結(jié)構(gòu)、鏈接管線、鉆井現(xiàn)場供液源選擇及具體操作進(jìn)行了介紹。

鉆井；圓井；自吸；排污

傳統(tǒng)鉆井圓井排污基本采用長桿泵，利用馬達(dá)帶動(dòng)葉片高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)抽吸排出，由于鉆井地質(zhì)概況復(fù)雜，鉆井施工中可能出現(xiàn)表層串槽等，致使鉆井液充滿圓井或者固井時(shí)需從圓井排出水泥漿，而鉆井液或固井水泥漿中可能攜帶有較大尺寸的地層巖石顆粒，這些大尺寸的巖石顆粒極易造成高速旋轉(zhuǎn)的長桿泵葉片瞬時(shí)打碎，造成長桿泵失效，由于鉆井一般要求連續(xù)施工，不能及時(shí)將圓井內(nèi)的污水或鉆井液或水泥漿排出，將對(duì)鉆井施工帶來極大隱患。此外，如圓井排出物內(nèi)含有較多固體顆粒，更換長桿泵頻繁，時(shí)間較長，成本較高，且存在操作安全隱患。

1 圓井自吸排污裝置的設(shè)計(jì)原理

利用三通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，平行狀態(tài)的兩通一端安裝噴嘴實(shí)現(xiàn)高速射流，另一端為普通管徑，實(shí)現(xiàn)流體導(dǎo)出功能，在三通垂直方向端口，管體插入圓井流體中實(shí)現(xiàn)局部密封，當(dāng)平行段有高速液體通過時(shí)，垂直端管體內(nèi)上部科形成局部負(fù)壓（也就是小于外界壓力），在壓差的作用下實(shí)現(xiàn)圓井液體順利排出。

2 圓井自吸排污裝置的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.1 圓井自吸排污裝置的結(jié)構(gòu)

圓井自吸排污裝置包括三部分：供液源、圓井排污泵主體及排出管線。

2.1.1 供液源

選擇原則是可以提供一定排量的高速流體，且在圓井連接便捷、安全可靠。現(xiàn)場可供選擇的供液源主要有兩種：鉆井泵和砂泵（起鉆灌漿砂泵或除砂除泥器砂泵）。砂泵排除液體可以通過2″高壓管線到達(dá)排污泵泵體，與砂泵（供液）采用三通加裝蝶閥，通過由壬與2″高壓軟管相連。

2.1.2 圓井排污泵主體

排污泵主體采用高壓三通，包括1-環(huán)形噴嘴、2-壓緊環(huán)、3-連接高壓由壬、4-吸入管、5-排出管、6-左管、7-右管、8-下管、9-第一通孔、10-第二通、11-擋環(huán)、12-第三通孔、13-密封圈、14-連接由壬、15-開口槽（如圖1所示）。

（1）泵本體的選擇：原先設(shè)計(jì)泵的本體采用厚10～15mm 的無縫鋼管或鉆井現(xiàn)場51/2″套管（便于取材及節(jié)約成本），但考慮高壓流體的沖蝕，最終確定采用4″高壓三通為泵的主體。

（2）吸入及出口管：為減輕拆裝重量和操作，吸入管和排出管與泵體采用低壓由壬連接，出口管外端采用螺紋管，選用4″內(nèi)徑可以滿足。

（3）噴嘴固定及尺寸優(yōu)化：參照鉆井液加重漏斗，為滿足可能的不同流量需要，決定漏斗采用可換式。噴嘴最小端直徑分為3種：?20mm、?25mm 和 ?30mm。固定噴嘴的端面設(shè)計(jì)有密封凹槽，通過擠壓噴嘴科實(shí)現(xiàn)密封。

圖1 圓井排污泵體主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.3 排出管線

選用普通4″軟管，可以通過快速接頭與泵體的排出管相連接，依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際排放到指定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)排污或回收。

2.2 圓井自吸排污裝置的特點(diǎn)

研制了圓井自吸排污泵，利用鉆井現(xiàn)場鉆井泵或砂泵提供高速射流形成的局部真空，實(shí)現(xiàn)鉆井液（高密度、高黏）回收、圓井排污等功能，避免了因圓井排出物內(nèi)含有較多固體顆粒造成原有的長桿泵葉片損壞。

（1）替代傳統(tǒng)長桿泵，實(shí)現(xiàn)圓井排污或回收。有效解決了圓井液體中可能存在大固體顆粒損壞長桿泵葉片，更換頻繁，成本上升。

（2）結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，便于維護(hù)操作。泵體采用高壓三通，耐沖蝕，強(qiáng)度高。采用由壬實(shí)現(xiàn)供液管線和排出管連接，安裝方便。

3 室內(nèi)測試及現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 室內(nèi)測試

利用鉆井現(xiàn)場同型號(hào)砂泵，供液流體為清水，對(duì)桶裝清水（實(shí)驗(yàn)桶深度為 2.1m）進(jìn)行的功能測試，在砂泵排量 1/3 以上可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)桶內(nèi)清水有效排出。

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

制作的樣品在50600隊(duì)承鉆的美4井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用鉆井現(xiàn)場砂泵提供供液源，對(duì)圓井內(nèi)的泥漿抽吸效果良好。

4 結(jié)論與建議

1）研制和圓井自吸排污裝置可以替代圓井長桿泵實(shí)現(xiàn)圓井排污或鉆井液回收，維修率低。

2）整體結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，便于維護(hù)操作，現(xiàn)場推廣前景較大。

[1] 劉銀盾.鉆井液固控設(shè)備的選擇及固控系統(tǒng)的總體布置[J].石油機(jī)械，1995，（2）.

Development and Application of Self-priming Discharge Device for Well

Gao Yong-jie，Liu Jun，Pan Peng-fei

Aiming at the problem of high fault of long shaft pump with round long shaft in drilling site，a set of self-priming device is developed to realize the functions of drilling fluid（high density，high viscosity）recovery，cementing and so on through the local vacuum formed by high-speed jet The In this paper，the main structure of the sewage pump from the well，linked to the pipeline，drilling site for the source selection and specific operations were introduced.

drilling；round well；self-priming；sewage

TE92；X741

B

1003-6490（2017）06-0087-01

2017-05-03

高永杰（1965—），男，新疆克拉瑪依人，高級(jí)技師，主要從事石油鉆井工作。