射流泵強制排砂技術研究

趙長亮

摘 要：油井檢泵沖砂不返是造成檢泵周期短、作業返工的主要原因之一，多數井由于套變而不能采用撈砂工藝，這類井的井筒清砂成為維持生產的主要問題，針對以上情況，研究了射流泵強制排砂技術，該技術可改善油井強制排砂效果，為后期油井的正常生產奠定堅實的基礎條件。

關鍵詞：射流泵;強制排砂;曙光;研究

引言

曙光油田許多區塊都存在著嚴重的出砂問題，曙三區尤為明顯。該區塊油水井出砂多為細粉砂，粒度中值一般在0.07～0.1mm之間。油井出砂嚴重影響了油井產液速度，造成頻繁作業，從而影響了采油速度，同時又增加了成本。為了提高采油速度，減少作業成本，近幾年來在曙三區開展了一系列防砂、排砂綜合治理工作，主要以防砂為主，如人工井壁壓裂防砂，機械防砂等;排砂措施如氣舉集中排砂、特種排砂泵、螺桿泵排砂為等，但效果都不夠理想。因此尋找適合曙三區的采油方式成了當務之急。針對以上情況，研究了新型水力噴射泵強制排砂技術，該技術在不破壞地層骨架砂的情況下能排除地層游離砂，達到排砂增產、增效目的，同時使用一定溫度的動力液又可以解決稀油結蠟的問題。

1水力噴射泵采油技術

射流泵采油技術利用射流原理使注入井內的高壓動力液經過射流泵將油層產出液舉升到地面的一種無桿人工舉升采油方式。揚程一般可達2000m，最大可達3500m，排量可達10～500m3/d，最高可達1500m3/d。由地面動力液供給系統、動力液及產出液在井筒內流動系統和射流泵三部分組成。射流泵作為一種傳統的采油技術，其井下泵無運動件，適于高含砂流體通過，但是射流泵射流泵用于原油生產的技術已經相對成熟，而用于油井排砂尚不完善。主要有三個方面：

（1）從原理上分析射流泵排砂采油屬于含固體顆粒輸送的液固兩相射流范疇。在這種情況下，射流泵的各種特性以及相關規律與單相介質射流有所不同。

（2）目前的射流泵工藝管柱結構上還不適宜強制排砂，具體是井下泵容易出現氣蝕現象;生產不穩定或意外停井易出現砂堵或砂埋問題;另外油套環空隔離后，無法監測液面，出現不正常問題后無法采取洗井等技術措施。

（3）地面配套流程油砂分離效果較差，高壓柱塞泵仍然難以維持有效持續運轉，嚴重影響了射流泵排砂的正常生產。

2 射流泵強制排砂技術

射流泵強制排砂是治理嚴重出砂油井的一項新技術。利用水力噴射泵舉升系統允許大含砂量介質過泵，并可以靠大流量混合液攜出井筒的特點，采用反循環水力噴射泵井下管柱以加強系統攜砂能力，地面采用單井可移動式地面配套裝置，對高含砂油井進行短期強制排砂。應用該技術將近井地層游離砂及細粉砂快速排出井筒，形成相對清潔的井壁，之后轉入深防、強抽或常規采油，達到綜合治理出砂井的目的。

2.1工藝原理

站內來的具有壓力P1、流量Q1的高壓動力液從油套管環空間進入，經泵的通道由噴嘴噴出，因噴嘴直徑很小，流速大大增加，由水動力學原理可知，此處形成一個低壓區，使具有壓力P3的地層流體Q3進入泵筒此處的低壓區，并被動力液抽吸進入喉管，兩種液體混合后進入擴散管，由于擴散管的直徑逐漸變大，混合液的流速不斷降低，隨之壓力升高至P2經油管舉升排出井筒，從而達到采油攜砂的目的。

2.2主要結構

研究的新型射流泵強制排砂技術，采用同心雙管反循環強制排砂排砂結構，在Φ114mm外管內下入Φ73mm油管，泵座連接在外管底部，射流泵連接在內管底部隨內管下入。生產時Φ114mm與Φ73mm油管環空注入動力液，Φ73mm油管返出地層液和動力液的混合液至地面，Φ114mm油管與套管環空排氣。

2.3 主要研究的內容

（1）研制芯泵一體結構的射流泵，在射流泵工藝中引入同心雙管采油管柱，實現排砂過程中可排氣、可洗井、可測試等功能，有效避免以往射流泵強排生產過程中的氣蝕影響。

（2）優化設計了噴嘴喉管等結構參數，轉變了以往單純強制抽吸排砂理念，研究采用射流泵無量綱特性曲線中強排與采油的中間過渡區的參數設計，最終較好的實現強排參數由弱至強的平穩遞進抽汲排砂。

（3）地面配套工藝中，研究了適于油水混合液中攜帶地層砂分離的旋流除砂器，完善了砂液循環分離系統，增強了地面系統連續的穩定性。

2.4優點

該射流泵強制排砂技術具有以下優點：

（1）新型水力射流泵從油套管環形空間進動力液、從油管出產出液和動力液混合液。而普通水力噴射泵動力液從油管進、產出液和動力液混合從油套管環形空間出，這樣就克服普通水力噴射泵由于油套管環形空間面積大、液體流速低攜砂能力差，容易砂埋封隔器，造成油井大修的缺點;

（2）結構簡單，解決了普通水力射流泵結構復雜，密封部位多，容易造成泵漏失失效的問題;

（3）研制新型噴嘴和吼管，對其工作表面進行處理，達到較高的耐磨強度，解決了普通水力射流泵噴嘴及吼管耐磨性差，換泵頻繁，即增加成本又影響原油產量的問題。

（4）實現了液力投撈。

3結論

（1）射流泵強排工藝可解決曙三區油井攜砂生產問題，為曙三區的攜砂排砂尋找新的生產途徑，解決實際生產困難;該技術還可用于稠油降粘攜砂，提高油層滲透能力，提高油井產量的試驗。

（2）射流泵強排工藝，改善了油井的強制排砂效果，為后期油井的正常生產奠定堅實的基礎條件。

參考文獻：

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