CN111350487A - 一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种射流泵‑双螺杆泵同井注采复合举升系统及方法，其中射流泵‑双螺杆泵同井注采复合举升系统包括采出系统、井下油水分离系统和注入系统；采出系统的上接口连接上螺杆泵出口，上螺杆泵通过上联轴器与旋流器溢流管连接；上封隔器和下封隔器将油管和套管间的环形空间隔出储液腔，油管上设有的进液孔与储液腔相通，储液腔内设有的导流叶片固定在油管上，油管上的楔形导流孔一端与旋流器入口相通，另一端与储液腔相通；水力旋流器设置于储液腔对应的油管内，旋流器底流管通过下联轴器连接下螺杆泵入口；注入系统包括下螺杆泵、射流泵、桥式封隔器。本发明在不需要增添地面动力装置的情况下实现了复合举升，大幅降低了油田开发成本。

Description

一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统及方法

技术领域：

本发明涉及的是油田井下设备技术领域，具体涉及的是一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统及方法。

背景技术：

目前，我国主力油田相继进入高含水开采期。由于含水不断增加，造成举升费用过 高、采收率下降，油井开采接近甚至到达经济开采极限。当生产井含水超过98％，就不具备经济开采价值。

未开采的水平井成为了可开发的重要资源，随着水平井钻井技术的提高和钻井成本大幅度下降，水平井开采技术已经越来越被开采者所采用。小排量深井采油是有杆泵显著优点，目前大多数水平井采取深井泵—抽油机方式在直井段生产，若降低流压，必须加大泵挂深度，定向井有杆泵采油时，必须采取较好的扶正措施防止严重偏磨。但是抽油泵倾角（大于45°）不能够过大，无法解决杆、管偏磨问题，常规泵就会出现阀球启闭滞后现象，导致泵效下降。同时深井采油时若增加螺杆泵等动力设备，需要在地面增添必要的动力提供装置，这增加了地面装置的复杂性。

因此提供一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统及方法适应深井、水平井和斜井的开采显得尤为重要。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统，这种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统在不需要增添地面动力装置的情况下实现了复合举升，本发明的另一个目的是提供这种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统的注采复合举升方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统包括采出系统、井下油水分离系统和注入系统；采出系统包括上螺杆泵、导流叶片、储液腔、上接口，上接口通过螺纹连接在套管顶部，上接口连接上螺杆泵出口，上螺杆泵设置于油管内，上螺杆泵通过上联轴器与旋流器溢流管相连接；上封隔器和下封隔器将油管和套管间的环形空间隔出储液腔，油管上设有的进液孔与储液腔相通，储液腔内设有的导流叶片与油管焊接连接，油管上设有楔形导流孔，楔形导流孔一端与旋流器入口相通，楔形导流孔另一端与储液腔相通；

井下油水分离系统为水力旋流器，水力旋流器设置于储液腔对应的油管内，旋流器底流管通过下联轴器连接下螺杆泵入口；

注入系统包括下螺杆泵、射流泵、桥式封隔器，下螺杆泵出口位于储液腔之下，下螺杆泵出口与出液管连接，出液管连接射流泵，射流泵包含喷嘴、喉管、扩散管，桥式封隔器与喉管焊接连接，油管内设置有封液板，封液板将扩散管出口封闭，扩散管管壁设有导液孔；桥式封隔器包含球阀和封隔器导液孔，球阀的入口与油管与套管之间的环形空间相通，球阀的出口与射流泵进液孔相通，封隔器导液孔将桥式封隔器两端的油管导通。

上述方案中上接口与上螺杆泵焊接连接，上螺杆泵下方连接上联轴器，上联轴器下方与旋流器溢流管相连接。

上述方案中进液孔设置在下封隔器上方的油管处。

上述方案中水力旋流器上端旋流器溢流管通过螺纹连接上联轴器，水力旋流器下端旋流器底流管通过螺纹连接下联轴器。

上述射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统的注采复合举升方法：

被输送流体在水力旋流器内在离心力的作用下进行油水分离，含油量高的液体在上螺杆泵的动力驱动下，从旋流器溢流管经过上接口流向地面装置；含水量高的液体在下螺杆泵的作用下，从旋流器底流管流出经过出液管流向射流泵，从喷嘴高速喷出时，在喉管入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送流体从油管和套管环空处吸入，被输送流体推动球阀通过射流泵进液孔流进射流泵，两股流体在喉管中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管将大部分动能转换为压力能，被输送流体从导流孔流出，沿着封隔器导液孔流进油管，经油管壁上的进液孔流进储液腔，经导流叶片加速后，从楔形导流孔进入通过旋流器入口进入水流旋流器进行油水分离。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明包括依次连接的采出系统、井下油水分离系统和注入系统，井下油水分离系统具有能够利用离心力作用在井下将密度不同的油和水分离，分离后的含油量较多的液体被举升至地面，分离出的含油量少的液体直接回注到射流泵中，作为射流泵动力液为地层采出液增能，经导流叶片加速后输送至水力旋流器内进行油水分离，在不需要增添地面动力装置的情况下实现了复合举升，同时缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本；两种举升方式联合起来共同举升的复合举升工艺，兼有两种举升方法优点，互相补充，增加举升深度，适应于深井、水平井开采条件。

2、本发明中采用的射流泵无运动工作元件，结构简单，运行可靠，提高了水平井采油的成功率与效率。

3、本发明可以减少举升至地面的产出水量，降低举升费用。

附图说明：

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中上接口、上螺杆泵、旋流器溢流管关系示意图；

图4是本发明中水力旋流器旋流入口处储液腔截面图；

图5是本发明中射流泵和桥式封隔器关系示意图；

图6是本发明中储液腔、导流叶片、下螺杆泵关系示意图。

图中1.上接口，2.套管，3.上螺杆泵，4.油管，5.上联轴器，6.上封隔器，7.旋流器溢流管，8.楔形导流孔，9.旋流器入口，10.水力旋流器，11.储液腔，12.旋流器底流管，13.导流叶片，14.下联轴器，15.进液孔，16.下螺杆泵，17.下封隔器，18.出液管，19.射流泵进液孔，20，桥式封隔器，21.喷嘴，22.球阀，23.封隔器导液孔，24.射流泵，25.导流孔，26.扩散管，27.喉管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统包括采出系统、井下油水分离系统和注入系统；井下油水分离系统在井下进行油水分离，将分离出的水回注到射流泵24中，将分离出的油采出到地面，分离出的水通过螺杆泵提供压力后注入到射流泵24中，射流泵24将地层需被输送液体举升到一定高度，在井下油水分离系统内进行油水分离，分离后的含油量较多的液体被螺杆泵举升至地面，两级举升接替实现生产。

采出系统包括上接口1通过螺纹连接在套管2顶部，上接口1与上螺杆泵3焊接连接，上螺杆泵3下方连接上联轴器5，上联轴器5与水力旋流器溢流管7相连接，上封隔器6和下封隔器17将油管4和套管2间的环形空间隔出一个储液腔11，油管4在下封隔器17上方处设有进液孔15，进液孔15与储液腔11相通，储液腔11内设有导流叶片13，导流叶片13设置在下封隔器17上方，导流叶片13与油管4焊接连接，油管4上设有楔形导流孔8与旋流器入口9和储液腔11相通。

采出系统和注入系统之间通过井下油水分离系统连接，井下油水分离系统为井下水力旋流器10，水力旋流器10中的旋流器溢流管7通过螺纹连接上联轴器5，旋流器底流管12连接下联轴器14上方。

注入系统包括下联轴器14下方连接下螺杆泵16，下螺杆泵16下方与出液管18连接，出液管18与射流泵24通过法兰连接，射流泵24包含喷嘴21、喉管27、扩散管26，桥式封隔器20与喉管27通过焊接连接，扩散管26边壁处设有导液孔，桥式封隔器20包含球阀22和封隔器导液孔23。桥式封隔器20与喉管27通过焊接连接，桥式封隔器20包括球阀22和封隔器导液孔23。

参阅图2，套管2内设有一个油管4，两个管间设有上封隔器6和下封隔器17，把上下油层分开，并形成一个储液腔11；储液腔11内在下封隔器17上方有导流叶片13与油管4焊接连接，在该出油管4壁上设有进液孔15，如图6所示；储液腔11内油管4壁上有两处楔形导流孔8，楔形导流孔8一端与旋流器入口9相通，楔形导流孔8另一端与储液腔11相通，楔形导流孔8通过旋流器入口9与旋流器10相通，如图4所示；油管4内上螺杆泵3下方通过螺纹连接上联轴器5，上联轴器5与旋流器溢流管7通过螺纹连接，如图3所示；旋流器底流管12与下联轴器14上方相连，下联轴器14下方与下螺杆泵16相连，下螺杆泵16与出液管18相连接，出液管18下方与射流泵24通过法兰连接；其中，射流泵24包括喷嘴21、喉管27、射流泵进液孔19和扩散管26，扩散管26上设有导流孔25，桥式封隔器20与喉管27通过焊接连接，桥式封隔器20包括封隔器导液孔23、球阀22，如图5所示。

本发明的射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统进行注采复合举升的方法如下：

采油前，套管2内设有一个油管4，在油管4和套管2之间设有上封隔器6和下封隔器17分隔液体，并形成一个储液腔11，储液腔11内下封隔器17上方有导流叶片13，且油管4上设有楔形导流孔8；采油时，液体在水力旋流器10内在离心力的作用下进行油水分离，含油量高的液体在上螺杆泵3的动力驱动下从旋流器溢流管7经过上接口1流向地面装置，含水量高的液体在下螺杆泵16的作用下，从旋流器底流管12流出经过出液管18流向射流泵24，液体从喷嘴21高速喷出时，在喉管27入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送流体从油管4和套管2环空处吸入，液体推动球阀22通过射流泵进液孔19流进射流泵24，两股流体在喉管27中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管26将大部分动能转换为压力能，液体从导流孔25流出，沿着封隔器导液孔23流进油管4，经油管4壁上的进液孔15流进储液腔11，经导流叶片13加速后，从楔形导流孔8进入通过旋流器入口9进入水流旋流器10进行油水分离。

井下油水分离系统具有能够利用离心力作用在井下将密度不同的油和水分离，将分离出的含油量少的液体直接回注到射流泵24中，作为射流泵动力液为地层采出液增能，经导流叶片13加速后输送至水力旋流器10内进行油水分离，在不需要增添地面动力装置的情况下将地层的液体抽取出来，缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本；其中射流泵无运动工作元件，结构简单，运行可靠，无泄漏，从而节约能源，提高了水平井和深井采油的成功率与效率。可以不需要增添地面动力装置的情况下实现了复合举升，同时缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本；可以对水平井和斜井进行同井注采，两种举升方式联合起来共同举升的复合举升工艺，兼有两种举升方法优点，互相补充，增加举升深度，适应于深井、水平井开采条件。

Claims (5)

1.一种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统，其特征在于：这种射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统包括采出系统、井下油水分离系统和注入系统；采出系统包括上螺杆泵（3）、导流叶片（13）、储液腔（11）、上接口（1），上接口（1）通过螺纹连接在套管（2）顶部，上接口（1）连接上螺杆泵（3）出口，上螺杆泵（3）设置于油管（4）内，上螺杆泵（3）通过上联轴器（5）与旋流器溢流管（7）相连接；上封隔器（6）和下封隔器（17）将油管（4）和套管（2）间的环形空间隔出储液腔（11），油管（4）上设有的进液孔（15）与储液腔（11）相通，储液腔（11）内设有的导流叶片（13）与油管（4）焊接连接，油管（4）上设有楔形导流孔（8），楔形导流孔（8）一端与旋流器入口（9）相通，楔形导流孔（8）另一端与储液腔（11）相通；

井下油水分离系统为水力旋流器（10），水力旋流器（10）设置于储液腔（11）对应的油管（4）内，旋流器底流管通过下联轴器（14）连接下螺杆泵（16）入口；

注入系统包括下螺杆泵（16）、射流泵（24）、桥式封隔器（20），下螺杆泵（16）出口位于储液腔（11）之下，下螺杆泵（16）出口与出液管（18）连接，出液管（18）连接射流泵（24），射流泵（24）包含喷嘴（21）、喉管（27）、扩散管（26），桥式封隔器（20）与喉管（27）焊接连接，油管（4）内设置有封液板，封液板将扩散管（26）出口封闭，扩散管管壁设有导液孔；桥式封隔器（20）包含球阀（22）和封隔器导液孔（23），球阀（22）的入口与油管（4）与套管（2）之间的环形空间相通，球阀（22）的出口与射流泵进液孔（19）相通，封隔器导液孔（23）将桥式封隔器（20）两端的油管（4）导通。

2.根据权利要求1所述的射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统，其特征在于：所述的上接口（1）与上螺杆泵（3）焊接连接，上螺杆泵（3）下方连接上联轴器（5），上联轴器（5）下方与旋流器溢流管（7）相连接。

3.根据权利要求2所述的射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统，其特征在于：所述的进液孔（15）设置在下封隔器（17）上方的油管（4）处。

4.根据权利要求3所述的射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统，其特征在于：所述的水力旋流器（10）上端旋流器溢流管（7）通过螺纹连接上联轴器（5），水力旋流器（10）下端旋流器底流管（12）通过螺纹连接下联轴器（14）。

5.一种权利要求4所述的射流泵-双螺杆泵同井注采复合举升系统进行注采复合举升的方法，其特征在于：

被输送流体在水力旋流器内在离心力的作用下进行油水分离，含油量高的液体在上螺杆泵（3）的动力驱动下，从旋流器溢流管（7）经上接口（1）流向地面装置；含水量高的液体在下螺杆泵（16）的作用下，从旋流器底流管（12）流出经过出液管（18）流向射流泵（24），从喷嘴（21）高速喷出时，在喉管（27）入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送流体从油管（4）和套管（2）环空处吸入，被输送流体推动球阀（22）通过射流泵进液孔（19）流进射流泵（24），两股流体在喉管（27）中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管（26）将大部分动能转换为压力能，被输送流体从导流孔（25）流出，沿着封隔器导液孔（23）流进油管（4），经油管（4）壁上的进液孔（15）流进储液腔（11），经导流叶片（13）加速后，从楔形导流孔（8）进入通过旋流器入口（9）进入水力旋流器（10）进行油水分离。

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