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東鉆井公司，新疆阜康 831511）

針對鉆井現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，實現鉆井液（高密度、高黏）回收、固井排污等功能。從圓井排污泵主題結構、鏈接管線、鉆井現場供液源選擇及具體操作進行了介紹。

鉆井；圓井；自吸；排污

傳統鉆井圓井排污基本采用長桿泵，利用馬達帶動葉片高速旋轉實現抽吸排出，由于鉆井地質概況復雜，鉆井施工中可能出現表層串槽等，致使鉆井液充滿圓井或者固井時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的長桿泵葉片瞬時打碎，造成長桿泵失效，由于鉆井一般要求連續施工，不能及時將圓井內的污水或鉆井液或水泥漿排出，將對鉆井施工帶來極大隱患。此外，如圓井排出物內含有較多固體顆粒，更換長桿泵頻繁，時間較長，成本較高，且存在操作安全隱患。

1 圓井自吸排污裝置的設計原理

利用三通結構設計，平行狀態的兩通一端安裝噴嘴實現高速射流，另一端為普通管徑，實現流體導出功能，在三通垂直方向端口，管體插入圓井流體中實現局部密封，當平行段有高速液體通過時，垂直端管體內上部科形成局部負壓（也就是小于外界壓力），在壓差的作用下實現圓井液體順利排出。

2 圓井自吸排污裝置的結構及特點

2.1 圓井自吸排污裝置的結構

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-環形噴嘴、2-壓緊環、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、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：原先設計泵的本體采用厚10～15mm 的無縫鋼管或鉆井現場51/2″套管（便于取材及節約成本），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″內徑可以滿足。

（3）噴嘴固定及尺寸優化：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。固定噴嘴的端面設計有密封凹槽，通過擠壓噴嘴科實現密封。

圖1 圓井排污泵體主視剖視結構示意圖

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，依據現場實際排放到指定地點，實現排污或回收。

2.2 圓井自吸排污裝置的特點

研制了圓井自吸排污泵，利用鉆井現場鉆井泵或砂泵提供高速射流形成的局部真空，實現鉆井液（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）替代傳統長桿泵，實現圓井排污或回收。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）結構簡單，操作便捷，便于維護操作。泵體采用高壓三通，耐沖蝕，強度高。采用由壬實現供液管線和排出管連接，安裝方便。

3 室內測試及現場應用

3.1 室內測試

利用鉆井現場同型號砂泵，供液流體為清水，對桶裝清水（實驗桶深度為 2.1m）進行的功能測試，在砂泵排量 1/3 以上可以實現實驗桶內清水有效排出。

3.2 現場應用

制作的樣品在50600隊承鉆的美4井進行實驗，利用鉆井現場砂泵提供供液源，對圓井內的泥漿抽吸效果良好。

4 結論與建議

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

2）整體結構簡單，操作便捷，便于維護操作，現場推廣前景較大。

[1] 劉銀盾.鉆井液固控設備的選擇及固控系統的總體布置[J].石油機械，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，高級技師，主要從事石油鉆井工作。