儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵的設計及研發

施玉(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010)

儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵的設計及研發

施玉(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010)

文章敘述了一種儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵的應用領域、結構原理和具體實施措施。本文為出砂水平井的沖砂設計提供了新的思路。為出砂水平井的沖砂設計提供了新的思路。

水力噴射泵;水平井沖砂;設計研發

出砂水平井沖砂是目前急需解決的技術問題，目前水平井沖砂仍以常規沖砂方式為主，常規沖砂作業對于直井段和小斜度井段是有效的，但是對于水平井沖砂，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、懸浮及井底砂的水平運移，無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，頻繁出現砂埋油層，造成檢泵周期縮短，油井頻繁作業，造成后續作業無法完成，很多水平井因此而報廢。現有的常規沖砂方式屬于帶壓沖砂，存在沖砂液回灌地層的問題，對油層造成損害。

1 應用領域

儲砂式雙向水力噴射技術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，可解決現有帶壓沖砂沖砂液回灌地層甚至無法返回地面，以至于對油層造成損害的問題。它還可以將井底較大砂粒儲存并攜帶回地面，是提高沖砂效果的又一項有效的新工藝技術。

2 結構原理

儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵由上部接頭、雙聯接頭、擴散段I/ II、上分離接頭、接套、下密封接頭、擋砂接頭、定位螺套、防砂內管、高壓進液接頭、噴嘴、喉管、喉管座、加長接套、進油接頭、內密封套、外套、尾座、排砂閥座、儲砂閥等零件組成(如圖1所示)。該設計采用雙向噴嘴，沖砂噴嘴以及驅動噴嘴。動力液由雙管環空輸入井下后，通過動力液流道進入泵吸入口。在此處分為兩部分：一部分經沖砂嘴噴出，射流在井筒中呈扇形擴散，使沉砂懸浮于沖砂液中，另一部分動力液經由驅動噴嘴驅動噴射泵工作，沖砂液與驅動噴嘴噴出的動力液混合后經由喉管到擴散管排出，在井底形成負壓，實現負壓沖砂。底部擋砂接頭、儲砂閥、排砂閥座、外套形成的儲砂結構在負壓作用下，將井底較大砂粒吸入并儲存在其中，實現儲砂。

圖1 儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵總圖

儲砂式雙向水力噴射技術從功能上可以分為激砂系統、攜砂系統、儲砂系統三部分(如圖2所示)。其中激砂系統包括：沖砂噴嘴、噴嘴壓冒、噴嘴套、沖砂外管；攜砂系統包括驅動噴嘴、噴嘴套、喉管、擴散段、上分離接頭等；儲砂系統包括：底部擋砂接頭、儲砂閥、排砂閥座、防砂內管、儲砂外管等。

圖2 儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵結構示意圖

3 具體實施方式

儲砂式雙向水力噴射技術有三個關鍵技術：一是激砂系統，二是攜砂系統，三是儲砂系統。

激砂系統工作原理：高速動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，沖砂液經由儲砂閥進入流道內。

攜砂系統工作原理：高速動力液從驅動噴嘴噴出，在與喉管、喉管座形成的腔室中形成一定的真空度，將激砂系統產生的沖砂液經由上分離接頭、進油接頭吸上來。兩股水流在腔室中混合，經過擴散段I/II，速度有所降低壓力有所升高而繼續向上流動由上接頭流出。

儲砂系統工作原理：攜砂系統產生的負壓使儲砂閥打開并將砂粒吸入防砂內管與儲砂外管之間，待沖砂結束負壓消失，圓柱螺旋扭轉彈簧的扭轉力使儲砂閥關閉，與排砂閥座形成密封，從而將砂粒儲存在防砂內管與儲砂外管之間，并將儲存的砂粒在設備被取回時帶回地面。儲存的砂量可以通過控制防砂內管與儲砂外管的長度調節儲砂腔來控制。

4 結語

與現有技術相比，儲砂式雙向噴嘴水力噴射技術改變了沖砂方式，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，延長檢泵周期，提高油井壽命；解決了現有帶壓沖砂方式沖砂液回灌地層甚至無法返回地面，以至于對油層造成損害的問題。

總之，本設計提出的儲砂式雙向噴嘴水力噴射泵，其結構簡單，使用方便，尤其適用于水平井、直井及斜井等工作場合，提高了沖砂效果及沖砂效率，具有較好的應用前景。

施玉(1990- )，男，助理工程師，2012年畢業于浙江大學機械工程及自動化專業，主要從事石油工程研究。