儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵的設(shè)計(jì)及研發(fā)

施玉(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵的設(shè)計(jì)及研發(fā)

施玉(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

文章敘述了一種儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵的應(yīng)用領(lǐng)域、結(jié)構(gòu)原理和具體實(shí)施措施。本文為出砂水平井的沖砂設(shè)計(jì)提供了新的思路。為出砂水平井的沖砂設(shè)計(jì)提供了新的思路。

水力噴射泵;水平井沖砂;設(shè)計(jì)研發(fā)

出砂水平井沖砂是目前急需解決的技術(shù)問(wèn)題，目前水平井沖砂仍以常規(guī)沖砂方式為主，常規(guī)沖砂作業(yè)對(duì)于直井段和小斜度井段是有效的，但是對(duì)于水平井沖砂，水平井井底沉砂必然沉積于水平井段，由于井底沉砂的攪動(dòng)、懸浮及井底砂的水平運(yùn)移，無(wú)法將井底沉砂徹底清理干凈，其直接后果是井底有效沉砂空間不足，頻繁出現(xiàn)砂埋油層，造成檢泵周期縮短，油井頻繁作業(yè)，造成后續(xù)作業(yè)無(wú)法完成，很多水平井因此而報(bào)廢?，F(xiàn)有的常規(guī)沖砂方式屬于帶壓沖砂，存在沖砂液回灌地層的問(wèn)題，對(duì)油層造成損害。

1 應(yīng)用領(lǐng)域

儲(chǔ)砂式雙向水力噴射技術(shù)適用于水平井沖砂以及直井、斜井沖砂，提高沖砂效果及效率。它改變以往的沖砂方式，可解決現(xiàn)有帶壓沖砂沖砂液回灌地層甚至無(wú)法返回地面，以至于對(duì)油層造成損害的問(wèn)題。它還可以將井底較大砂粒儲(chǔ)存并攜帶回地面，是提高沖砂效果的又一項(xiàng)有效的新工藝技術(shù)。

2 結(jié)構(gòu)原理

儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵由上部接頭、雙聯(lián)接頭、擴(kuò)散段I/ II、上分離接頭、接套、下密封接頭、擋砂接頭、定位螺套、防砂內(nèi)管、高壓進(jìn)液接頭、噴嘴、喉管、喉管座、加長(zhǎng)接套、進(jìn)油接頭、內(nèi)密封套、外套、尾座、排砂閥座、儲(chǔ)砂閥等零件組成(如圖1所示)。該設(shè)計(jì)采用雙向噴嘴，沖砂噴嘴以及驅(qū)動(dòng)噴嘴。動(dòng)力液由雙管環(huán)空輸入井下后，通過(guò)動(dòng)力液流道進(jìn)入泵吸入口。在此處分為兩部分：一部分經(jīng)沖砂嘴噴出，射流在井筒中呈扇形擴(kuò)散，使沉砂懸浮于沖砂液中，另一部分動(dòng)力液經(jīng)由驅(qū)動(dòng)噴嘴驅(qū)動(dòng)噴射泵工作，沖砂液與驅(qū)動(dòng)噴嘴噴出的動(dòng)力液混合后經(jīng)由喉管到擴(kuò)散管排出，在井底形成負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓沖砂。底部擋砂接頭、儲(chǔ)砂閥、排砂閥座、外套形成的儲(chǔ)砂結(jié)構(gòu)在負(fù)壓作用下，將井底較大砂粒吸入并儲(chǔ)存在其中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)砂。

圖1 儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵總圖

儲(chǔ)砂式雙向水力噴射技術(shù)從功能上可以分為激砂系統(tǒng)、攜砂系統(tǒng)、儲(chǔ)砂系統(tǒng)三部分(如圖2所示)。其中激砂系統(tǒng)包括：沖砂噴嘴、噴嘴壓冒、噴嘴套、沖砂外管；攜砂系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)噴嘴、噴嘴套、喉管、擴(kuò)散段、上分離接頭等；儲(chǔ)砂系統(tǒng)包括：底部擋砂接頭、儲(chǔ)砂閥、排砂閥座、防砂內(nèi)管、儲(chǔ)砂外管等。

圖2 儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵結(jié)構(gòu)示意圖

3 具體實(shí)施方式

儲(chǔ)砂式雙向水力噴射技術(shù)有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：一是激砂系統(tǒng)，二是攜砂系統(tǒng)，三是儲(chǔ)砂系統(tǒng)。

激砂系統(tǒng)工作原理：高速動(dòng)力液從沖砂噴嘴噴出將井底沉砂攪起，與水流混合形成沖砂液，沖砂液經(jīng)由儲(chǔ)砂閥進(jìn)入流道內(nèi)。

攜砂系統(tǒng)工作原理：高速動(dòng)力液從驅(qū)動(dòng)噴嘴噴出，在與喉管、喉管座形成的腔室中形成一定的真空度，將激砂系統(tǒng)產(chǎn)生的沖砂液經(jīng)由上分離接頭、進(jìn)油接頭吸上來(lái)。兩股水流在腔室中混合，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散段I/II，速度有所降低壓力有所升高而繼續(xù)向上流動(dòng)由上接頭流出。

儲(chǔ)砂系統(tǒng)工作原理：攜砂系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)壓使儲(chǔ)砂閥打開(kāi)并將砂粒吸入防砂內(nèi)管與儲(chǔ)砂外管之間，待沖砂結(jié)束負(fù)壓消失，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的扭轉(zhuǎn)力使儲(chǔ)砂閥關(guān)閉，與排砂閥座形成密封，從而將砂粒儲(chǔ)存在防砂內(nèi)管與儲(chǔ)砂外管之間，并將儲(chǔ)存的砂粒在設(shè)備被取回時(shí)帶回地面。儲(chǔ)存的砂量可以通過(guò)控制防砂內(nèi)管與儲(chǔ)砂外管的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)儲(chǔ)砂腔來(lái)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射技術(shù)改變了沖砂方式，能將井底沉砂徹底清理干凈，以改善出砂水平井的沖砂效果，延長(zhǎng)檢泵周期，提高油井壽命；解決了現(xiàn)有帶壓沖砂方式?jīng)_砂液回灌地層甚至無(wú)法返回地面，以至于對(duì)油層造成損害的問(wèn)題。

總之，本設(shè)計(jì)提出的儲(chǔ)砂式雙向噴嘴水力噴射泵，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，尤其適用于水平井、直井及斜井等工作場(chǎng)合，提高了沖砂效果及沖砂效率，具有較好的應(yīng)用前景。

施玉(1990- )，男，助理工程師，2012年畢業(yè)于浙江大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，主要從事石油工程研究。