CN116291332B - 一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下射流排采技术领域，特别涉及一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置及使用方法。其技术方案是：在油井套管内安装上环喷泵体和下环喷泵体，上环喷泵体的上端连接油管，上、下环喷泵体之间通过中间油管连接，在下环喷泵体的下部连接下油管，下油管与油井套管之间设有皮碗封，下端安装下单流阀；有益效果是：本发明采用动力液在外圆、被抽汲的地层液在内圆的液流混合传质换能举升结构，有效减轻了地层液磨损泵体内壁的问题，另外，由于动力液采用环喷式结构，使井下狭窄的空间内增加了动力液的流量，进而提高了采液量；并且，本发明降低了喷嘴被砂粒架桥堵塞的情况发生，提高了排砂解堵能力，延长了使用寿命，增强了其耐用性。
Description
技术领域
本发明涉及井下射流排采技术领域，特别涉及一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置及使用方法。
背景技术
目前，现有油气田开采中，射流泵采油是一种常用的无杆泵采油方式。射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成，射流泵的工作原理是将高压力工作流体通过喷嘴高速喷出，同时将压能部分转换为动能，在喷嘴出口处形成低压区，低压液体被吸入并与工作液一同进入喉管，两股液体在喉管中进行混合和能量交换，工作液体速度减小，被吸液体速度增大，压力逐渐增加，在喉管出口处速度趋于一致；混合液体通过扩散管时，随着流道的增大，流速逐渐降低而压力增加，混合液体则被排出。
井下射流泵通常采用圆孔型喷嘴结构，在喷嘴的出口动力液与吸入液的交汇处，形成了动力液在内芯、被吸含砂液在外层的混流举升液流剖面，则会导致喉管内壁易被含砂液流冲蚀、磨损，以致使射流泵内的喉管内径因磨损增大，导致抽汲效率大幅下降，射流泵的寿命降低；另外，在高矿化度易结垢井况条件下，现有射流泵筒与泵芯间、扩散管及泵液出口处，井液流速大幅下降、压力则大幅上升，导致垢物因压力和流速急剧变化而析出并沉积，导致流道缩小，泵效及排量降低，甚至堵死流道，被迫频繁检泵，制约正常生产；还有，由于现有井下射流泵的喷嘴为圆孔型喷嘴结构，在抽汲高含砂、杂质和煤层气开采中的煤粉液体时，易于被固体颗粒架桥堵塞，而导致泵抽故障。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置及使用方法，本发明采用动力液在外圆、被抽汲的地层液在内圆的液流混合传质换能举升结构，有效减轻了地层液磨损泵体内壁的问题，另外，在流速变低的扩散管内的旋流凸纹，形成旋流，减少了结垢情况，而且还在泵内被抽吸液的流道内设置了对称永磁块，混合采出液被磁化，磁化的混合采出液不易沉积结垢。
本发明提到的一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其技术方案是：包括油管、中间油管和下油管，其中，还包括上环喷泵体、下环喷泵体、皮碗封和下单流阀，在油井套管内安装上环喷泵体和下环喷泵体，所述上环喷泵体的上端连接油管，上环喷泵体和下环喷泵体之间通过中间油管连接，在下环喷泵体的下部连接下油管，所述下油管与油井套管之间设有皮碗封，在下油管的下端安装下单流阀；所述上环喷泵体包括第一喉管、第一环形喷嘴、第一扩散管、第一动力液入口和对称永磁块，第一喉管的上端连接第一扩散管，第一喉管的下端设有第一环形喷嘴，所述第一环形喷嘴的上端与第一喉管之间形成第一动力液入口，在第一环形喷嘴的中间为采出液流道；在中间油管的内壁安装多组对称永磁块；
所述下环喷泵体包括第二喉管、第二环形喷嘴、第二扩散管、第二采出液流道、第二动力液入口，第二喉管上端连接第二扩散管，第二喉管的下端设有第二环形喷嘴，所述第二环形喷嘴的上端与第二喉管之间形成第二动力液入口，第二环形喷嘴的中间为第二采出液流道。
优选的，上述的第一扩散管的内壁设有旋流凸纹。
优选的，上述的第二扩散管的内壁设有第二旋流凸纹。
优选的，动力液由地面沿着油管与油井套管之间形成的环空进入井下，一部分动力液沿着第一动力液入口进入第一喉管，带动第一环形喷嘴中间的采出液流道的混合采出液向上运动；另一部分的第二动力液继续沿着油管与油井套管之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口进入第二喉管，带动第二环形喷嘴中间的第二采出液流道的地层液向上运动。
优选的，上述第一环形喷嘴中间的采出液流道的混合采出液的数量等于第二环形喷嘴中间的第二采出液流道的地层液的数量与第二动力液的数量之和。
优选的，上述下油管的下部设有多个喷嘴，在喷嘴的外端安装有丝堵。
优选的，在下单流阀的下部设有滤网，地层液在第二动力液的作用下，沿着滤网进入并打开下单流阀进入到下油管内腔。
优选的，上述的上环喷泵体和下环喷泵体的外壁涂覆有聚四氟乙烯涂层。
优选的，上述的第一环形喷嘴和第二环形喷嘴为锥形环结构，环喷的动力液在外缘，被抽汲的含砂的采出混合液在中心部位。
本发明提到的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置的使用方法，包括以下过程：
一、首先，将上环喷泵体的上端连接油管，上环喷泵体和下环喷泵体之间通过中间油管连接，在下环喷泵体的下部连接下油管，在下油管的下端安装下单流阀，再在下油管的中下部安设有皮碗封，然后下入到油井套管内；
二、将动力液由地面通过泵车打入到油管与油井套管之间形成的环空，一部分动力液沿着第一动力液入口进入第一喉管，带动第一环形喷嘴中间的采出液流道的混合采出液向上运动；另一部分作为第二动力液继续沿着油管与油井套管之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口进入第二喉管，带动第二环形喷嘴中间的第二采出液流道的地层液向上运动，地层液先经过滤网，大直径的砂粒被拦在滤网外侧，小直径的砂粒和地层液沿着开启的下单流阀向上运动；
三、在环喷的第二动力液以环喷方式喷入到第二喉管时，地层液位于第二环形喷嘴的中心流道部位，因环喷的第二动力液的速度远远高于被抽汲的含砂粒的地层液的速度，减少了砂粒在第二喉管的入口冲蚀内壁情况发生，也减少了第二环形喷嘴的出现架桥堵塞现象的发生；第二动力液与地层液在第二扩散管混合后形成混合采出液，且混合采出液沿着第二扩散管内壁上设有的第二旋流凸纹形成螺旋状旋流出泵，减少了结垢发生；出泵后的混合采出液再经过中间油管向上移动，经过多组对称永磁块后，混合采出液被磁化，磁化的混合采出液不易沉积结垢；
四、然后，混合采出液直至来到上环喷泵体的采出液流道，此时，环喷的动力液以环喷方式喷入到第一喉管，而混合采出液位于第一环形喷嘴的中心流道部位，因环喷的动力液的速度远远高于被抽汲的含砂粒的混合采出液的速度，减少了砂粒冲蚀第一喉管内壁情况的发生，混合采出液与动力液混合后，再经第一扩散管的旋流凸纹，形成螺旋状旋流出泵，减少了结垢情况，最后经油管传送到地面。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
一、本发明采用动力液在外圆、被抽汲的地层液在内圆的液流进入喉管的设置，有效减轻了被举升的含砂粒的地层液磨损喉管内壁而导致的泵效下降问题，另外，扩散管内的旋流凸纹也促成旋流，减少了结垢情况，而且还设置了对称永磁块，混合采出液流过被磁化，磁化的混合采出液更不易沉积结垢；采用环喷式结构，可以降低喷嘴处的综合摩擦阻力及压能损耗，也有助提高射流排采装置的效率；并且，本发明降低了喷嘴被砂粒架桥堵塞的情况发生，有效的延长射流排采装置的使用寿命，增强了其耐用性；
二、本发明的射流排采装置免掉了泵筒，采用泵筒与泵芯合体结构设计，用油管直接连接上环喷泵体，避免了泵筒与泵芯易被垢污堵塞、粘接而不易投捞和因腐蚀、密封件老化失效导致漏失现象的发生，提高了可靠性和对井况的适应范围，免投捞泵芯，管理方便、更加经济适用；
三、另外，本发明采用双级射流排采装置接力连接，提高了举升和排采扬程、产液含砂率，有效防止施工过程中的砂堵现象的发生，对中浅层井也可用单级泵排采；本发明可用于油井排砂采油、深层气井排水采气、煤层气井解堵排采、低压油井与水平井的负压抽吸排砂，适用范围广、故障率低、寿命长。
附图说明
图1是本发明应用于深井的连接示意图；
图2是上环喷泵体的结构示意图；
图3是下环喷泵体的结构示意图；
图4是本发明应用于水平井的连接示意图；
上图中：油管1、油井套管2、上环喷泵体3、中间油管4、下环喷泵体5、皮碗封6、下单流阀7、下油管8、喷嘴9、滤网10、地层液11、扶正器12、第一喉管3.1、第一环形喷嘴3.2、第一扩散管3.3、旋流凸纹3.4、采出液流道3.5、动力液3.6、第一动力液入口3.7、对称永磁块3.8、第二喉管5.1、第二环形喷嘴5.2、第二扩散管5.3、第二旋流凸纹5.4、第二采出液流道5.5、第二动力液5.6、第二动力液入口5.7。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照图1-图3，本发明提到的一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其技术方案是：包括油管1、中间油管4和下油管8，其中，还包括上环喷泵体3、下环喷泵体5、皮碗封6和下单流阀7，在油井套管2内安装上环喷泵体3和下环喷泵体5，所述上环喷泵体3的上端连接油管1，上环喷泵体3和下环喷泵体5之间通过中间油管4连接，在下环喷泵体5的下部连接下油管8，所述下油管8与油井套管2之间设有皮碗封6，在下油管8的下端安装下单流阀7；所述上环喷泵体3包括第一喉管3.1、第一环形喷嘴3.2、第一扩散管3.3、第一动力液入口3.7和对称永磁块3.8，第一喉管3.1的上端连接第一扩散管3.3，第一喉管3.1的下端设有第一环形喷嘴3.2，所述第一环形喷嘴3.2的上端与第一喉管3.1之间形成第一动力液入口3.7，在第一环形喷嘴3.2的中间为采出液流道3.5；在中间油管4的内壁安装多组对称永磁块3.8；
所述下环喷泵体5包括第二喉管5.1、第二环形喷嘴5.2、第二扩散管5.3、第二采出液流道5.5、第二动力液入口5.7，第二喉管5.1上端连接第二扩散管5.3，第二喉管5.1的下端设有第二环形喷嘴5.2，所述第二环形喷嘴5.2的上端与第二喉管5.1之间形成第二动力液入口5.7，第二环形喷嘴5.2的中间为第二采出液流道5.5。
优选的，上述的第一扩散管3.3的内壁设有旋流凸纹3.4。
优选的，上述的第二扩散管5.3的内壁设有第二旋流凸纹5.4。
另外，本发明的动力液3.6由地面沿着油管1与油井套管2之间形成的环空进入井下，一部分动力液3.6沿着第一动力液入口3.7进入第一喉管3.1，带动第一环形喷嘴3.2中间的采出液流道3.5的混合采出液向上运动；另一部分的第二动力液5.6继续沿着油管1与油井套管2之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口5.7进入第二喉管5.1，带动第二环形喷嘴5.2中间的第二采出液流道5.5的地层液11向上运动。
还有，上述第一环形喷嘴3.2中间的采出液流道3.5的混合采出液的数量等于第二环形喷嘴5.2中间的第二采出液流道5.5的地层液11的数量与第二动力液5.6的数量之和。
在下单流阀7的下部设有滤网10，地层液11在第二动力液5.6的作用下，沿着滤网10进入并打开下单流阀7进入到下油管8内腔。
上述的上环喷泵体3和下环喷泵体5的外壁涂覆有聚四氟乙烯涂层。
上述的第一环形喷嘴3.2和第二环形喷嘴5.2为锥形环结构，环喷的动力液在外缘，被抽汲的含砂的采出混合液在中心部位。
本发明提到的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置的使用方法，包括以下过程：
一、首先，将上环喷泵体3的上端连接油管1，上环喷泵体3和下环喷泵体5之间通过中间油管4连接，在下环喷泵体5的下部连接下油管8，在下油管8的下端安装下单流阀7，再在下油管8的中下部安设有皮碗封6，然后下入到油井套管2内；
二、将动力液3.6由地面通过泵车打入到油管1与油井套管2之间形成的环空，一部分动力液3.6沿着第一动力液入口3.7进入第一喉管3.1，带动第一环形喷嘴3.2中间的采出液流道3.5的混合采出液向上运动；另一部分作为第二动力液5.6继续沿着油管1与油井套管2之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口5.7进入第二喉管5.1，带动第二环形喷嘴5.2中间的第二采出液流道5.5的地层液11向上运动，地层液11先经过滤网10，大直径的砂粒被拦在滤网10外侧，小直径的砂粒和地层液11沿着开启的下单流阀7向上运动；
三、在环喷的第二动力液5.6以环喷方式喷入到第二喉管5.1时，地层液11位于第二环形喷嘴5.2的中心流道部位，因环喷的第二动力液5.6的速度远远高于被抽汲的含砂粒的地层液11的速度，减少了砂粒在第二喉管5.1的入口冲蚀内壁情况发生，也减少了第二环形喷嘴5.2的出现架桥堵塞现象的发生；第二动力液5.6与地层液11在第二扩散管5.3混合后形成混合采出液，且混合采出液沿着第二扩散管5.3内壁上设有的第二旋流凸纹5.4形成螺旋状旋流出泵，减少了结垢发生；出泵后的混合采出液再经过中间油管4向上移动，经过多组对称永磁块3.8后，混合采出液被磁化，磁化的混合采出液不易沉积结垢；
四、然后，混合采出液直至来到上环喷泵体3的采出液流道3.5，此时，环喷的动力液3.6以环喷方式喷入到第一喉管3.1，而混合采出液位于第一环形喷嘴3.2的中心流道部位，因环喷的动力液3.6的速度远远高于被抽汲的含砂粒的混合采出液的速度，减少了砂粒冲蚀第一喉管3.1内壁情况的发生，混合采出液与动力液3.6在第一喉管3.1内混合后，再经第一扩散管3.3的旋流凸纹3.4，形成螺旋状旋流出泵，减少了因自降流速而导致结构垢情况，最后经油管1举升到地面。
实施例2，参照图4，本发明提到的一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，包括油管1、中间油管4和下油管8，其中，还包括上环喷泵体3、下环喷泵体5、皮碗封6和下单流阀7，在油井套管2内安装上环喷泵体3和下环喷泵体5，所述上环喷泵体3的上端连接油管1，上环喷泵体3和下环喷泵体5之间通过中间油管4连接，在下环喷泵体5的下部连接下油管8，所述下油管8与油井套管2之间设有皮碗封6，在下油管8的下端安装下单流阀7；所述上环喷泵体3包括第一喉管3.1、第一环形喷嘴3.2、第一扩散管3.3、第一动力液入口3.7和对称永磁块3.8，第一喉管3.1的上端连接第一扩散管3.3，第一喉管3.1的下端设有第一环形喷嘴3.2，所述第一环形喷嘴3.2的上端与第一喉管3.1之间形成第一动力液入口3.7，在第一环形喷嘴3.2的中间为采出液流道3.5；在中间油管4的内壁安装多组对称永磁块3.8；
与实施例1不同之处是：本实施例应用于水平井时，上环喷泵体3位于竖井段，下环喷泵体5位于水平段，并安装有扶正器12，下环喷泵体5抽汲的地层液被送到竖井段，再通过上环喷泵体3接力采出到地面，可有效防治高含固相颗粒的地层液中途沉积堵塞流道故障发生，也可将更大密度的固体，如砂粒举升出地面。
另外，上述下油管8的下部设有多个喷嘴9，在喷嘴9的外端安装有丝堵，当用于油井排砂采油时，打开丝堵，这样喷嘴9喷出液体可以搅动水平段的砂粒，从而可以起到排砂作用。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，包括油管（1）、中间油管（4）和下油管（8），其特征是：还包括上环喷泵体（3）、下环喷泵体（5）、皮碗封（6）和下单流阀（7），在油井套管（2）内安装上环喷泵体（3）和下环喷泵体（5），所述上环喷泵体（3）的上端连接油管（1），上环喷泵体（3）和下环喷泵体（5）之间通过中间油管（4）连接，在下环喷泵体（5）的下部连接下油管（8），所述下油管（8）与油井套管（2）之间设有皮碗封（6），在下油管（8）的下端安装下单流阀（7）；所述上环喷泵体（3）包括第一喉管（3.1）、第一环形喷嘴（3.2）、第一扩散管（3.3）、第一动力液入口（3.7）和对称永磁块（3.8），第一喉管（3.1）的上端连接第一扩散管（3.3），第一喉管（3.1）的下端设有第一环形喷嘴（3.2），所述第一环形喷嘴（3.2）的上端与第一喉管（3.1）之间形成第一动力液入口（3.7），在第一环形喷嘴（3.2）的中间为采出液流道（3.5）；在中间油管（4）的内壁安装多组对称永磁块（3.8）；
所述下环喷泵体（5）包括第二喉管（5.1）、第二环形喷嘴（5.2）、第二扩散管（5.3）、第二采出液流道（5.5）、第二动力液入口（5.7），第二喉管（5.1）上端连接第二扩散管（5.3），第二喉管（5.1）的下端设有第二环形喷嘴（5.2），所述第二环形喷嘴（5.2）的上端与第二喉管（5.1）之间形成第二动力液入口（5.7），第二环形喷嘴（5.2）的中间为第二采出液流道（5.5）。
2.根据权利要求1所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述的第一扩散管（3.3）的内壁设有旋流凸纹（3.4）。
3.根据权利要求2所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述的第二扩散管（5.3）的内壁设有第二旋流凸纹（5.4）。
4.根据权利要求3所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：动力液（3.6）由地面沿着油管（1）与油井套管（2）之间形成的环空进入井下，一部分动力液（3.6）沿着第一动力液入口（3.7）进入第一喉管（3.1），带动第一环形喷嘴（3.2）中间的采出液流道（3.5）的混合采出液向上运动；另一部分的第二动力液（5.6）继续沿着油管（1）与油井套管（2）之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口（5.7）进入第二喉管（5.1），带动第二环形喷嘴（5.2）中间的第二采出液流道（5.5）的地层液（11）向上运动。
5.根据权利要求4所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述第一环形喷嘴（3.2）中间的采出液流道（3.5）的混合采出液的数量等于第二环形喷嘴（5.2）中间的第二采出液流道（5.5）的地层液（11）的数量与第二动力液（5.6）的数量之和。
6.根据权利要求5所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述下油管（8）的下部设有多个喷嘴（9），在喷嘴（9）的外端安装有丝堵。
7.根据权利要求6所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：在下单流阀（7）的下部设有滤网（10），地层液（11）在第二动力液（5.6）的作用下，沿着滤网（10）进入并打开下单流阀（7）进入到下油管（8）内腔。
8.根据权利要求7所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述的上环喷泵体（3）和下环喷泵体（5）的外壁涂覆有聚四氟乙烯涂层。
9.根据权利要求8所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置，其特征是：所述的第一环形喷嘴（3.2）和第二环形喷嘴（5.2）为锥形环结构，环喷的动力液在外缘，被抽汲的含砂的采出混合液在中心部位。
10.一种如权利要求9所述的环喷式抗磨阻垢井下射流排采装置的使用方法，其特征是包括以下过程：
一、首先，将上环喷泵体（3）的上端连接油管（1），上环喷泵体（3）和下环喷泵体（5）之间通过中间油管（4）连接，在下环喷泵体（5）的下部连接下油管（8），在下油管（8）的下端安装下单流阀（7），再在下油管（8）的中下部安设有皮碗封（6），然后下入到油井套管（2）内；
二、将动力液（3.6）由地面通过泵车打入到油管（1）与油井套管（2）之间形成的环空，一部分动力液（3.6）沿着第一动力液入口（3.7）进入第一喉管（3.1），带动第一环形喷嘴（3.2）中间的采出液流道（3.5）的混合采出液向上运动；另一部分作为第二动力液（5.6）继续沿着油管（1）与油井套管（2）之间形成的环空向下，并沿着第二动力液入口（5.7）进入第二喉管（5.1），带动第二环形喷嘴（5.2）中间的第二采出液流道（5.5）的地层液（11）向上运动，地层液（11）先经过滤网（10），大直径的砂粒被拦在滤网（10）外侧，小直径的砂粒和地层液（11）沿着开启的下单流阀（7）向上运动；
三、在环喷的第二动力液（5.6）以环喷方式喷入到第二喉管（5.1）时，地层液（11）位于第二环形喷嘴（5.2）的中心流道部位，因环喷的第二动力液（5.6）的速度远远高于被抽汲的含砂粒的地层液（11）的速度，减少了砂粒在第二喉管（5.1）的入口冲蚀内壁情况发生，也减少了第二环形喷嘴（5.2）的出现架桥堵塞现象的发生；第二动力液（5.6）与地层液（11）在第二扩散管（5.3）混合后形成混合采出液，且混合采出液沿着第二扩散管（5.3）内壁上设有的第二旋流凸纹（5.4）形成螺旋状旋流出泵，减少了结垢发生；出泵后的混合采出液再经过中间油管（4）向上移动，经过多组对称永磁块（3.8）后，混合采出液被磁化，磁化的混合采出液不易沉积结垢；
四、然后，混合采出液直至来到上环喷泵体（3）的采出液流道（3.5），此时，环喷的动力液（3.6）以环喷方式喷入到第一喉管（3.1），而混合采出液位于第一环形喷嘴（3.2）的中心流道部位，因环喷的动力液（3.6）的速度远远高于被抽汲的含砂粒的混合采出液的速度，减少了砂粒冲蚀第一喉管（3.1）内壁情况的发生，混合采出液与动力液（3.6）混合后，再经第一扩散管（3.3）的旋流凸纹（3.4），形成螺旋状旋流出泵，减少了结垢情况，最后经油管（1）传送到地面。
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