防沙埋套管水力噴射泵的研制及現場試驗

摘要：水力噴射泵具有獨特的井液舉升特點，適用于斜井、高溫、稠油、出沙、結蠟等復雜情況的油井。但用于攜排沙生產易發生埋封隔器造成油井大修。防沙埋套管水力噴射泵應用于油井排沙生產，具有一定的技術優勢，應用該技術解決了曙光油田油井出沙的生產矛盾。在此基礎上，分析了其他水力噴射泵的技術缺欠，提出了從套管注動力液、液力起下泵芯的技術思路，進行了泵研制和室內實驗，介紹了套管水力噴射泵的結構、技術原理、技術特點及現場排沙采油的應用情況。通過14井次試驗表明，防沙埋套管水力噴射泵具有以下技術特點：工作特性符合普通射流泵的特性曲線、液力投撈泵芯，調整泵性能參數，可正洗井、清除油管結蠟，可隨時錄取油井生產流壓，可有效避免地層沙埋封隔器及采油管柱等技術優點，適應含沙小于8％的油井，最大排量150m3／d，泵使用壽命大于90d。

關鍵詞：防沙埋；油管水力噴射泵；結構設計；技術特點；現場應用

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772(2012)02-0173-02

引言

油層出沙是沙巖油層開采過程中常見的問題，油井出沙對油田生產的影響非常嚴重，人們正在采取各種工藝措施進行防治。水力噴射泵無運動件、尤其適用于含氣或沙含井，自由投撈作業，維護費用低。目前主要有三種結構：一是油管進動力液套管出混合液；二是并行雙管型，即一根管注動力液，另一根管出混合液；三是美國開發的套管注動力液、油管出混合液型，需要用鋼絲繩或抽油桿撈泵芯。分析以上三種泵型用于攜沙生產，存在以下技術缺欠：(1)由于油套管環形空間面積大、液體流速低攜沙能力差，油井意外停產易沙埋封隔器，造成油井大修；(2)結構復雜，密封部位多，密封容易失效；(3)并行管外徑大應用范圍受到限，作業時間長，作業費用高；(4)用鋼絲繩或抽油桿撈泵芯操作成本高，作業時間長。

針對各種水力噴射泵的技術缺欠，筆者提出了從套管注動力液、油管出產出液、液力投撈泵芯的技術思路。研制開發防沙埋套管水力噴射泵，試驗表明，用于攜沙采油，可降低生產成本，達到了在不破壞地層骨架沙的情況下排出地層游離沙，延長檢泵周期的目的，為出沙區塊生產提供了技術支持。

1結構原理與技術特點

1.1結構

防沙埋套管水力噴射泵主要由泵筒上接頭、泵筒、打撈接頭、固定環、密封環、承壓環、密封套、橋管、泵芯筒、喉管、噴嘴、泵分液總成、泵筒短接、支承套、鎖緊短接、卡簧、壓力計接口等組成。其工藝流程由泵筒、泵芯、封隔器、地面動力液供液流程等組成。

1.2工作原理

動力液從套管注入，經泵筒動力液進孔、泵分液總成進入噴嘴噴出。在噴嘴出口處，動力液由高壓低速變為高速低壓，在噴嘴附近形成低壓區，地層液不斷補充到低壓區并與動力液混合進入喉管。動力液與地層液在喉管內充分混合，動力液失去動量和動能，地層液得到動量和動能問，混合液進入擴散管后，隨著流動面積增加，流速逐漸降低，壓力逐漸升高，最終克服管壁阻力及地面回壓從油管流至地面。需要調節泵參數換泵芯時，將特制撈頭從油管投入后，用動力液送入，當壓力上升到15MPa時，地面泄壓，倒流程，從套管注動力液，當壓力升至3—5MPa時，壓力突然降低，說明泵芯離位，再繼續注動力液使泵芯到井口，進入捕捉器，起出泵芯。需要測生產流壓時，在泵芯壓力計接口安裝壓力計隨泵芯投入油管，根據生產需要隨時起出，錄取油井生產流壓。

1.3結構參數

(1)泵芯體長度／mm 1200

(2)泵芯最大外徑／mm<59

(3)工作筒長度／mm 1350

(4)工作筒直徑／mm 107

(5)適用于大于5＇＇的套管

1.4技術特點

(1)泵的參數設計可依據普通射流泵的特性曲線及計算方法；(2)可液力投撈泵芯，調整泵性能參數；(3)可正洗井，清除油管結蠟；(4)可隨時錄取油井生產流壓；(5)產出液通過油管到地面，流動速度大、攜沙能力強，避免地層沙沉積在油套環空中埋封隔器及采油管柱。

2技術參數

(1)適應油井含沙小于8％(體積比)；(2)泵排量10～250m³／d；(3)噴嘴直徑：2.8mm、3mm、3.4mm、3.8mm、4.2mm；喉管直徑：4.8mm、5.7 mm、6.3mm、8.2mm、10mm；(4)泵的噴嘴、喉管均使用90天；(5)適合油井深度小于2500m；(6)液力投撈泵芯。