CN117905424B - 一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气田开采技术领域,特别涉及一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统及使用方法。其技术方案是:在井口装置的上部安装螺杆泵驱动头,下端通过空心杆连接到空心转子,螺杆泵定子的下端通过小油管连接到杆式环喷射流泵,杆式环喷射流泵的下端通过短节连接可洗井固定阀,且杆式环喷射流泵的杆式泵芯的外径小于空心转子、空心杆和螺杆泵驱动头内的空心轴联管的内径,杆式泵芯的内腔设有高压气体腔,杆式泵芯与泵筒内壁形成环喷式结构的喷嘴。本发明通过设计杆式环喷射流泵来应用于结垢情况严重的油井,且杆式泵芯的外径小,能由地面井口送入到井下的杆式环喷射流泵泵筒内,避免杆式泵芯在井下结垢卡死的情况,也提高了耐磨性和防堵性能。

Description

一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统及使用方法
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域,特别涉及一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统及使用方法。
背景技术
在现有的天然气井和煤层气井的动液面距地面大于4000米的深井排采中,仅采用单级泵不能达到这样高的举升扬程,难以将深井中的地层产液正常举升至地面。若采用现有两种串联接力式泵举升工艺,则存在低效率、高能耗、管理难度大、投入大、故障率高的局限,尤其是对于举升液含固相颗粒高的大斜度井、水平井,故障率与能耗更高。虽然,螺杆泵可以满足举升液含固相颗粒高的竖直井,但是不能满足深井和大斜度井的需要;现有射流泵举升扬程和系统效率也难以满足深抽排采的需要。所以,现有的举升装置不能满足地层供液能力前高后低的生产与节能需求,尤其是压裂后需要深抽排采含砂的油气井、深层煤层气井,缺乏理想的深井排采装置。
本公司于2024年1月19日申请的中国专利申请号为CN 2024100801342,专利名称为《一种螺杆泵驱动高扬程射流排采装置及使用方法》。其技术方案是:在大四通上部安装驱动头,螺杆泵通过油管连接到井下的套管内腔,所述螺杆泵的外侧安装回流罩,螺杆泵的下方通过油管连接锚定器和射流泵,通过锚定器与套管的内壁锚定,通过射流泵与螺杆泵串接,且射流泵位于螺杆泵的下方一段距离。该发明依据深层油气井排采的需求,将螺杆泵与射流泵有机串接为一体式,靠调整螺杆泵的转速而优化系统运行,集成了螺杆泵泵效高、好管理、可抽吸含固液体、易计量的优势,又利用了射流泵的无运动件、工作制度灵活易调、更适于大斜度井抽吸复杂介质的优点。
但是,上述射流泵采用常规的射流泵的泵芯,该常规的泵芯不能在较小内通径的油管内免起管柱投捞,并且,现有射流泵的结构复杂、部件较多、多套液流流道需要必要的流通截面积,导致了现有结构的泵芯外径难以做小,以至于其配套投捞管柱的内径也必须做大,当泵遇有小通径器具时则也不能投捞,只能被迫起下管柱来完成检换泵芯,耗时费力,失去了射流泵已有的免起管柱即可检换泵芯的优势,且会因内流道迂回摩阻较大、易于结垢和被堵塞、导致泵效不高。而且,在遇到结垢情况严重的油井,现有的射流泵的泵芯容易在井下结垢,导致泵芯被固定在泵筒内,无法实现通过冲洗使泵芯回到井口的问题。
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,提供一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统及使用方法,通过设计全新的杆式环喷射流泵来应用于结垢情况严重和固体颗粒及杂质在停电停泵时沉积堵塞喷射泵的井,且杆式泵芯的外径小,能由地面井口送入到井下的杆式环喷射流泵内,并且杆式泵芯内腔充填有气体,可保持低的自身密度并提高其浮力,避免杆式泵芯在井下结垢卡死和内流道被堵的情况,也提高了耐磨性,使得射流泵继续保持已有的免起管柱即可检换泵芯的优势,满足深井排采的需要。
本发明提到的一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其技术方案是:包括螺杆泵驱动头,还包括空心杆、螺杆泵定子、空心转子、导流孔、导流泵罩、大油管、小油管、油管锚定器、杆式环喷射流泵、可洗井固定阀,在井口装置的上部安装螺杆泵驱动头,螺杆泵驱动头的下端通过空心杆连接到空心转子,空心转子安装在倒置的螺杆泵定子内,在倒置安装的螺杆泵定子和空心转子的外部安装导流泵罩,且通过导流孔连通到大油管与小油管的环空;所述螺杆泵定子的下端通过小油管连接到井内下方的杆式环喷射流泵,所述大油管的外壁通过油管锚定器固定在井壁上,所述杆式环喷射流泵的下端通过短节连接可洗井固定阀,且杆式环喷射流泵的杆式泵芯的外径小于空心转子、空心杆和螺杆泵驱动头的空心轴联管的内径,且所述的杆式泵芯的内腔设有高压气体腔,高压气体腔填充有气体,且杆式泵芯与泵筒内壁形成环喷式结构的喷嘴。
优选的,上述杆式环喷射流泵包括动力液入口、杆式泵芯、喉部表面硬化层、扩散管表面硬化层、泵筒、地层液入口、混合液出口、泵芯支撑座,所述泵筒的内腔上部设有凸出喉部,用于与杆式泵芯的外凸出部形成环喷式结构的喷嘴;在凸出喉部的上方设有动力液入口,在凸出喉部的下方设有混合腔,混合腔的下部设有扩散管,在扩散管的下侧设有混合液出口;在泵筒的内腔下部设有泵芯支撑座,用于与杆式泵芯支撑配合,所述泵芯支撑座与泵筒的内壁之间设有地层液入口,地层液沿着泵筒底部进入到地层液入口。
优选的,上述的杆式泵芯包括打捞头、泵芯主体、外凸出部、耐磨硬化层、高压气体腔、导向头,泵芯主体的顶部设有打捞头,泵芯主体的下端设有导向头,泵芯主体的内腔设有高压气体腔,在泵芯主体的顶端设有单向气嘴,所述泵芯主体的外壁的中上部设有外凸出部。
优选的,上述外凸出部为圆柱形结构,其外径大于泵芯主体的外径,且小于泵筒内的凸出喉部的内径,在杆式泵芯坐在泵筒的泵芯支撑座后,外凸出部与凸出喉部形成环形的腔体,高压引射液沿着环形的腔体向下喷出,带动地层液沿着地层液入口进入到混合腔,再沿着扩散管向下经过混合液出口排出。
优选的,上述的杆式泵芯的下端的导向头的外径小于泵芯主体的外径,且泵芯支撑座的中心设有锥形孔,导向头插入到锥形孔中,通过泵芯主体与导向头之间的锥形面支撑泵芯主体。
优选的,上述螺杆泵定子硫化在螺杆泵主体内壁,所述空心转子安装在螺杆泵定子内腔,所述的空心转子的上端通过空心转子接头连接空心杆,空心转子的下端与圆孔定位器活动连接,在螺杆泵主体的底部设有螺杆泵下接头;通过螺杆泵驱动头带动空心杆和空心转子旋转,进而使高压引射液从地面被加压到井下的杆式环喷射流泵内,进而带动杆式环喷射流泵工作。
优选的,上述螺杆泵驱动头包括驱动头主体、变速箱、联轴器、空心轴电机、空心轴联管、泵芯捕捉器、出油口,所述驱动头主体上安装空心轴电机,空心轴电机的输出端通过联轴器连接变速箱,在变速箱的外侧设有出油口,所述驱动头主体内设有空心轴联管,空心轴联管的上端设有泵芯捕捉器,下端穿过联轴器、变速箱连接到井下的空心杆。
优选的,在杆式环喷射流泵的凸出喉部的外缘设有喉部表面硬化层,在扩散管的上部内壁设有扩散管表面硬化层;且杆式泵芯的外凸出部和泵芯主体的中部外壁设有耐磨硬化层。
本发明提到的空心螺杆驱动环喷射流排采系统的使用方法,包括以下步骤:
一、在井下安装好装置后,启动井口安装的螺杆泵驱动头,空心轴电机带动联轴器和空心杆旋转,空心杆带动井下的螺杆泵定子内的空心转子旋转,油管内的水通过空心转子与倒置的螺杆泵定子之间的相对转动向下加压,经过螺杆泵加压后的水沿着小油管的内腔向下继续运动,并进入到杆式环喷射流泵,在水的压力作用下,杆式泵芯坐封在泵筒下部的泵芯支撑座上,且杆式泵芯与泵筒内壁形成环喷式结构的喷嘴,高压的水向下沿着环喷式结构的喷嘴喷下,引射来自油层的地层液,在负压的作用下,驱动地层液沿着地层液入口进入到混合腔,再沿着扩散管向下经过混合液出口排出,形成的混合液再沿着杆式环喷射流泵与大油管之间的环空上行,经过螺杆泵下方的导流孔再进入到螺杆泵与导流泵罩形成的环空,再沿着螺杆泵上方的导流孔进入到空心杆与油管之间的环空,一部分作为杆式环喷射流泵的动力液,余下部分作为产出液到达地面的井口装置排出,实现稳定的深井采液功能;
二、当需要反循环洗井时,关停井口安装的螺杆泵驱动头,杆式泵芯内充填有气体,产生的浮力小于杆式泵芯自身的重力,再通过地面的井口装置的套管进出口打入高压水,高压水沿着空心杆与油管之间的环空,并通过导流泵罩进入到下方的杆式环喷射流泵的混合液出口,反向进入到泵筒内,并推动杆式泵芯向上沿着小油管移动,避免杆式泵芯在井下结垢卡死的情况,杆式泵芯会沿着小油管向上穿过空心转子的内腔继续上行,再沿着空心杆和螺杆泵驱动头到达泵芯捕捉器,实现杆式泵芯的检修或更换;另外,形成了通畅的反循环洗井通道,再通过持续的注入高压水完成反循环洗井功能;当反循环洗井完成或者是杆式泵芯的检修或更换后,杆式泵芯在油管内的水流的压力作用下,下行到杆式环喷射流泵的泵芯支撑座,再重复步骤一的过程,实现稳定的深井采液功能。
与现有技术相比,本发明的有益效果具体如下:
1、本发明采用井下的螺杆泵驱动井下的杆式环喷射流泵进行排采,大幅度提高了举升扬程,可以满足不同井斜与井型的工况、不同抽吸流体介质的需要,汇集了螺杆泵和射流泵两者的举升的优势又避开了其不足于一体,保留了射流泵的无运动件、免起管柱即可检换泵芯的优势,节省作业施工工序和费用,还保留了螺杆泵的泵效高、好管理、可抽吸含固液体、易计量的优势,适于大斜度井抽吸复杂介质的优点;
2、本发明的杆式环喷射流泵,杆式泵芯与泵筒内壁形成环喷式结构,动力液为环喷式的方式,增大了喷射动力,提高了排液量;而且还设有喉部表面硬化层、扩散管表面硬化层等,提高了耐磨性,保障了使用寿命,该结构新颖独特、内液流的流道简短、内摩擦阻力小,排量调节范围大、制造成本低廉,不易被堵塞,而且,杆式泵芯可在空心转子、小油管及空心杆中穿越,方便了杆式泵芯的检修或更换工作;另外,杆式泵芯内腔充填有气体,可保持低的自身密度并提高其浮力,避免杆式泵芯在井下结垢卡死和内流道被堵的情况,也提高了耐磨性;
3、本发明可适用于大斜度井、侧钻井、水平井等多种井型和抽吸多种变化介质的工况场合,尤其对于排砂采油、煤层气排采、高凝油和稠油开采、海上出砂井等具有独特的竞争优势。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是杆式环喷射流泵的结构示意图;
图3是杆式泵芯的结构示意图;
图4是杆式泵芯穿越螺杆泵的结构示意图;
图5是空心转子的通杆内径的示意图;
图6是螺杆泵驱动头的结构示意图;
图7是杆式泵芯被泵芯捕捉器捕获后的局部放大示意图;
图8是杆式泵芯的第二种实施例的结构示意图;
上图中:螺杆泵驱动头1、井口装置2、空心杆3、螺杆泵定子4、空心转子5、导流孔6、导流泵罩7、大油管8、小油管9、油管锚定器10、杆式环喷射流泵11、可洗井固定阀12、油管13;
动力液入口11.1、杆式泵芯11.2、喉部表面硬化层11.3、扩散管表面硬化层11.4、泵筒11.5、地层液入口11.6、混合液出口11.7、泵芯支撑座11.8、凸出喉部11.9、混合腔11.10、扩散管11.11、打捞头11.2.1、泵芯主体11.2.2、外凸出部11.2.3、耐磨硬化层11.2.4、高压气体腔11.2.5、导向头11.2.6、单向气嘴11.2.7;
驱动头主体1.1、变速箱1.2、联轴器1.3、空心轴电机1.4、空心轴联管1.5、泵芯捕捉器1.6、出油口1.7、捕捉挂钩1.6.1、套管进出口2.1、空心转子接头4.1、螺杆泵主体4.2、圆孔定位器4.3、螺杆泵下接头4.4、起泵液出口4.5。
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7,本发明提到的一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统包括螺杆泵驱动头1,还包括空心杆3、螺杆泵定子4、空心转子5、导流孔6、导流泵罩7、大油管8、小油管9、油管锚定器10、杆式环喷射流泵11、可洗井固定阀12,在井口装置2的上部安装螺杆泵驱动头1,螺杆泵驱动头1的下端通过空心杆3连接到空心转子5,空心转子5安装在倒置的螺杆泵定子4内,在倒置安装的螺杆泵定子4和空心转子5的外部安装导流泵罩7,且通过导流孔6连通到大油管8与小油管9的环空;所述螺杆泵定子4的下端通过小油管9连接到井内下方的杆式环喷射流泵11,所述大油管8的外壁通过油管锚定器10固定在井壁上,所述杆式环喷射流泵11的下端通过短节连接可洗井固定阀12,且杆式环喷射流泵11的杆式泵芯11.2的外径小于空心转子5、空心杆3和螺杆泵驱动头1的空心轴联管1.5的内径,且所述的杆式泵芯11.2的内腔设有高压气体腔11.2.5,高压气体腔11.2.5填充有气体,且杆式泵芯11.2与泵筒11.5内壁形成环喷式结构的喷嘴。
参照图2,本发明提到的杆式环喷射流泵11包括动力液入口11.1、杆式泵芯11.2、喉部表面硬化层11.3、扩散管表面硬化层11.4、泵筒11.5、地层液入口11.6、混合液出口11.7、泵芯支撑座11.8,所述泵筒11.5的内腔上部设有凸出喉部11.9,用于与杆式泵芯11.2的外凸出部11.2.3形成环喷式结构的喷嘴;在凸出喉部11.9的上方设有动力液入口11.1,在凸出喉部11.9的下方设有混合腔11.10,混合腔11.10的下部设有扩散管11.11,在扩散管11.11的下侧设有混合液出口11.7;在泵筒11.5的内腔下部设有泵芯支撑座11.8,用于与杆式泵芯11.2支撑配合,所述泵芯支撑座11.8与泵筒11.5的内壁之间设有地层液入口11.6,地层液沿着泵筒11.5底部进入到地层液入口11.6。
参照图3,本发明提到的杆式泵芯11.2包括打捞头11.2.1、泵芯主体11.2.2、外凸出部11.2.3、耐磨硬化层11.2.4、高压气体腔11.2.5、导向头11.2.6,泵芯主体11.2.2的顶部设有打捞头11.2.1,泵芯主体11.2.2的下端设有导向头11.2.6,泵芯主体11.2.2的内腔设有高压气体腔11.2.5,在泵芯主体11.2.2的顶端设有单向气嘴11.2.7,所述泵芯主体11.2.2的外壁的中上部设有外凸出部11.2.3。
其中,上述外凸出部11.2.3为圆柱形结构,其外径大于泵芯主体11.2.2的外径,且小于泵筒11.5内的凸出喉部11.9的内径,在杆式泵芯11.2坐在泵筒11.5的泵芯支撑座11.8后,外凸出部11.2.3与凸出喉部11.9形成环形的腔体,高压引射液沿着环形的腔体向下喷出,带动地层液沿着地层液入口11.6进入到混合腔11.10,再沿着扩散管11.11向下经过混合液出口11.7排出。
另外,上述的杆式泵芯11.2的下端的导向头11.2.6的外径小于泵芯主体11.2.2的外径,且泵芯支撑座11.8的中心设有锥形孔,导向头11.2.6插入到锥形孔中,通过泵芯主体11.2.2与导向头11.2.6之间的锥形面支撑泵芯主体11.2.2。
参照图4-图5,本发明提到的螺杆泵定子4硫化在螺杆泵主体4.2内壁,所述空心转子5安装在螺杆泵定子4内腔,所述的空心转子5的上端通过空心转子接头4.1连接空心杆3,空心转子5的下端与圆孔定位器4.3活动连接,在螺杆泵主体4.2的底部设有螺杆泵下接头4.4;通过螺杆泵驱动头1带动空心杆3和空心转子5旋转,进而使高压引射液从地面被加压到井下的杆式环喷射流泵11内,进而带动杆式环喷射流泵11工作。
参照图6,本发明提到的螺杆泵驱动头1包括驱动头主体1.1、变速箱1.2、联轴器1.3、空心轴电机1.4、空心轴联管1.5、泵芯捕捉器1.6、出油口1.7,所述驱动头主体1.1上安装空心轴电机1.4,空心轴电机1.4的输出端通过联轴器1.3连接变速箱1.2,在变速箱1.2的外侧设有出油口1.7,所述驱动头主体1.1内设有空心轴联管1.5,空心轴联管1.5的上端设有泵芯捕捉器1.6,下端穿过联轴器1.3、变速箱1.2连接到井下的空心杆3。其中,参照图7,在空心轴联管1.5上设有起泵液出口4.5,在泵芯捕捉器1.6的下端设有捕捉挂钩1.6.1,杆式泵芯11.2在反循环洗井中移动到泵芯捕捉器1.6时,通过打捞头11.2.1与捕捉挂钩1.6.1配合,实现杆式泵芯11.2的捕获固定。
本发明提到的空心螺杆驱动环喷射流排采系统的使用方法,包括以下步骤:
一、在井下安装好装置后,启动井口安装的螺杆泵驱动头1,空心轴电机1.4带动联轴器1.3和空心杆3旋转,空心杆3带动井下的螺杆泵定子4内的空心转子5旋转,油管13内的水通过空心转子5与倒置的螺杆泵定子4之间的相对转动向下加压,经过螺杆泵加压后的水沿着小油管9的内腔向下继续运动,并进入到杆式环喷射流泵11,在水的压力作用下,杆式泵芯11.2坐封在泵筒11.5下部的泵芯支撑座11.8上,且杆式泵芯11.2与泵筒11.5内壁形成环喷式结构的喷嘴,高压的水向下沿着环喷式结构的喷嘴喷下,引射来自油层的地层液,在负压的作用下,驱动地层液沿着地层液入口11.6进入到混合腔11.10,再沿着扩散管11.11向下经过混合液出口11.7排出,形成的混合液再沿着杆式环喷射流泵11与大油管8之间的环空上行,经过螺杆泵下方的导流孔6再进入到螺杆泵与导流泵罩7形成的环空,再沿着螺杆泵上方的导流孔6进入到空心杆3与油管13之间的环空,一部分作为杆式环喷射流泵11的动力液,余下部分作为产出液到达地面的井口装置2排出,实现稳定的深井采液功能;
二、当需要反循环洗井时,关停井口安装的螺杆泵驱动头1,杆式泵芯11.2内充填有气体,产生的浮力小于杆式泵芯11.2自身的重力,再通过地面的井口装置2的套管进出口2.1打入高压水,高压水沿着空心杆3与油管13之间的环空,并通过导流泵罩7进入到下方的杆式环喷射流泵11的混合液出口11.7,反向进入到泵筒11.5内,并推动杆式泵芯11.2向上沿着小油管9移动,避免杆式泵芯11.2在井下结垢卡死的情况,杆式泵芯11.2会沿着小油管9向上穿过空心转子5的内腔继续上行,再沿着空心杆3和螺杆泵驱动头1到达泵芯捕捉器1.6,实现杆式泵芯11.2的检修或更换;另外,形成了通畅的反循环洗井通道,再通过持续的注入高压水完成反循环洗井功能;当反循环洗井完成或者是杆式泵芯11.2的检修或更换后,杆式泵芯11.2在油管13内的水流的压力作用下,下行到杆式环喷射流泵11的泵芯支撑座11.8,再重复步骤一的过程,实现稳定的深井采液功能。
实施例2,本发明提到的杆式环喷射流泵11包括动力液入口11.1、杆式泵芯11.2、喉部表面硬化层11.3、扩散管表面硬化层11.4、泵筒11.5、地层液入口11.6、混合液出口11.7、泵芯支撑座11.8,所述泵筒11.5的内腔上部设有凸出喉部11.9,用于与杆式泵芯11.2的外凸出部11.2.3形成环喷式结构的喷嘴;在凸出喉部11.9的上方设有动力液入口11.1,在凸出喉部11.9的下方设有混合腔11.10,混合腔11.10的下部设有扩散管11.11,在扩散管11.11的下侧设有混合液出口11.7;在泵筒11.5的内腔下部设有泵芯支撑座11.8,用于与杆式泵芯11.2支撑配合,所述泵芯支撑座11.8与泵筒11.5的内壁之间设有地层液入口11.6,地层液沿着泵筒11.5底部进入到地层液入口11.6。
与实施例1不同之处是:参照图8,另外,在凸出喉部11.9的外缘设有喉部表面硬化层11.3,在扩散管11.11的上部内壁设有扩散管表面硬化层11.4,且杆式泵芯11.2的外凸出部11.2.3和泵芯主体11.2.2的中部外壁设有耐磨硬化层11.2.4,可以大幅提高杆式环喷射流泵11的耐磨性,提高杆式环喷射流泵11的使用寿命。
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 (8)

1.一种空心螺杆驱动环喷射流排采系统,包括螺杆泵驱动头(1),其特征是:还包括空心杆(3)、螺杆泵定子(4)、空心转子(5)、导流孔(6)、导流泵罩(7)、大油管(8)、小油管(9)、油管锚定器(10)、杆式环喷射流泵(11)、可洗井固定阀(12),在井口装置(2)的上部安装螺杆泵驱动头(1),螺杆泵驱动头(1)的下端通过空心杆(3)连接到空心转子(5),空心转子(5)安装在倒置的螺杆泵定子(4)内,在倒置安装的螺杆泵定子(4)和空心转子(5)的外部安装导流泵罩(7),且通过导流孔(6)连通到大油管(8)与小油管(9)的环空;所述螺杆泵定子(4)的下端通过小油管(9)连接到井内下方的杆式环喷射流泵(11),所述大油管(8)的外壁通过油管锚定器(10)固定在井壁上,所述杆式环喷射流泵(11)的下端通过短节连接可洗井固定阀(12),且杆式环喷射流泵(11)的杆式泵芯(11.2)的外径小于空心转子(5)、空心杆(3)和螺杆泵驱动头(1)的空心轴联管(1.5)的内径,且所述的杆式泵芯(11.2)的内腔设有高压气体腔(11.2.5),高压气体腔(11.2.5)填充有气体,且杆式泵芯(11.2)与泵筒(11.5)内壁形成环喷式结构的喷嘴;
所述杆式环喷射流泵(11)包括动力液入口(11.1)、杆式泵芯(11.2)、喉部表面硬化层(11.3)、扩散管表面硬化层(11.4)、泵筒(11.5)、地层液入口(11.6)、混合液出口(11.7)、泵芯支撑座(11.8),所述泵筒(11.5)的内腔上部设有凸出喉部(11.9),用于与杆式泵芯(11.2)的外凸出部(11.2.3)形成环喷式结构的喷嘴;在凸出喉部(11.9)的上方设有动力液入口(11.1),在凸出喉部(11.9)的下方设有混合腔(11.10),混合腔(11.10)的下部设有扩散管(11.11),在扩散管(11.11)的下侧设有混合液出口(11.7);在泵筒(11.5)的内腔下部设有泵芯支撑座(11.8),用于与杆式泵芯(11.2)支撑配合,所述泵芯支撑座(11.8)与泵筒(11.5)的内壁之间设有地层液入口(11.6),地层液沿着泵筒(11.5)底部进入到地层液入口(11.6)。
2.根据权利要求1所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:所述的杆式泵芯(11.2)包括打捞头(11.2.1)、泵芯主体(11.2.2)、外凸出部(11.2.3)、耐磨硬化层(11.2.4)、高压气体腔(11.2.5)、导向头(11.2.6),泵芯主体(11.2.2)的顶部设有打捞头(11.2.1),泵芯主体(11.2.2)的下端设有导向头(11.2.6),泵芯主体(11.2.2)的内腔设有高压气体腔(11.2.5),在泵芯主体(11.2.2)的顶端设有单向气嘴(11.2.7),所述泵芯主体(11.2.2)的外壁的中上部设有外凸出部(11.2.3)。
3.根据权利要求2所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:所述外凸出部(11.2.3)为圆柱形结构,其外径大于泵芯主体(11.2.2)的外径,且小于泵筒(11.5)内的凸出喉部(11.9)的内径,在杆式泵芯(11.2)坐在泵筒(11.5)的泵芯支撑座(11.8)后,外凸出部(11.2.3)与凸出喉部(11.9)形成环形的腔体,高压引射液沿着环形的腔体向下喷出,带动地层液沿着地层液入口(11.6)进入到混合腔(11.10),再沿着扩散管(11.11)向下经过混合液出口(11.7)排出。
4.根据权利要求3所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:所述的杆式泵芯(11.2)的下端的导向头(11.2.6)的外径小于泵芯主体(11.2.2)的外径,且泵芯支撑座(11.8)的中心设有锥形孔,导向头(11.2.6)插入到锥形孔中,通过泵芯主体(11.2.2)与导向头(11.2.6)之间的锥形面支撑泵芯主体(11.2.2)。
5.根据权利要求4所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:所述螺杆泵定子(4)硫化在螺杆泵主体(4.2)内壁,所述空心转子(5)安装在螺杆泵定子(4)内腔,所述的空心转子(5)的上端通过空心转子接头(4.1)连接空心杆(3),空心转子(5)的下端与圆孔定位器(4.3)活动连接,在螺杆泵主体(4.2)的底部设有螺杆泵下接头(4.4);通过螺杆泵驱动头(1)带动空心杆(3)和空心转子(5)旋转,进而使高压引射液从地面被加压到井下的杆式环喷射流泵(11)内,进而带动杆式环喷射流泵(11)工作。
6.根据权利要求5所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:所述螺杆泵驱动头(1)包括驱动头主体(1.1)、变速箱(1.2)、联轴器(1.3)、空心轴电机(1.4)、空心轴联管(1.5)、泵芯捕捉器(1.6)、出油口(1.7),所述驱动头主体(1.1)上安装空心轴电机(1.4),空心轴电机(1.4)的输出端通过联轴器(1.3)连接变速箱(1.2),在变速箱(1.2)的外侧设有出油口(1.7),所述驱动头主体(1.1)内设有空心轴联管(1.5),空心轴联管(1.5)的上端设有泵芯捕捉器(1.6),下端穿过联轴器(1.3)、变速箱(1.2)连接到井下的空心杆(3)。
7.根据权利要求6所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统,其特征是:在杆式环喷射流泵(11)的凸出喉部(11.9)的外缘设有喉部表面硬化层(11.3),在扩散管(11.11)的上部内壁设有扩散管表面硬化层(11.4);且杆式泵芯(11.2)的外凸出部(11.2.3)和泵芯主体(11.2.2)的中部外壁设有耐磨硬化层(11.2.4)。
8.根据权利要求6或7所述的空心螺杆驱动环喷射流排采系统的使用方法,其特征是:包括以下步骤:
一、在井下安装好装置后,启动井口安装的螺杆泵驱动头(1),空心轴电机(1.4)带动联轴器(1.3)和空心杆(3)旋转,空心杆(3)带动井下的螺杆泵定子(4)内的空心转子(5)旋转,油管(13)内的水通过空心转子(5)与倒置的螺杆泵定子(4)之间的相对转动向下加压,经过螺杆泵加压后的水沿着小油管(9)的内腔向下继续运动,并进入到杆式环喷射流泵(11),在水的压力作用下,杆式泵芯(11.2)坐封在泵筒(11.5)下部的泵芯支撑座(11.8)上,且杆式泵芯(11.2)与泵筒(11.5)内壁形成环喷式结构的喷嘴,高压的水向下沿着环喷式结构的喷嘴喷下,引射来自油层的地层液,在负压的作用下,驱动地层液沿着地层液入口(11.6)进入到混合腔(11.10),再沿着扩散管(11.11)向下经过混合液出口(11.7)排出,形成的混合液再沿着杆式环喷射流泵(11)与大油管(8)之间的环空上行,经过螺杆泵下方的导流孔(6)再进入到螺杆泵与导流泵罩(7)形成的环空,再沿着螺杆泵上方的导流孔(6)进入到空心杆(3)与油管(13)之间的环空,一部分作为杆式环喷射流泵(11)的动力液,余下部分作为产出液到达地面的井口装置(2)排出,实现稳定的深井采液功能;
二、当需要反循环洗井时,关停井口安装的螺杆泵驱动头(1),杆式泵芯(11.2)内充填有气体,产生的浮力小于杆式泵芯(11.2)自身的重力,再通过地面的井口装置(2)的套管进出口(2.1)打入高压水,高压水沿着空心杆(3)与油管(13)之间的环空,并通过导流泵罩(7)进入到下方的杆式环喷射流泵(11)的混合液出口(11.7),反向进入到泵筒(11.5)内,并推动杆式泵芯(11.2)向上沿着小油管(9)移动,避免杆式泵芯(11.2)在井下结垢卡死的情况,杆式泵芯(11.2)会沿着小油管(9)向上穿过空心转子(5)的内腔继续上行,再沿着空心杆(3)和螺杆泵驱动头(1)到达泵芯捕捉器(1.6),实现杆式泵芯(11.2)的检修或更换;另外,形成了通畅的反循环洗井通道,再通过持续的注入高压水完成反循环洗井功能;当反循环洗井完成或者是杆式泵芯(11.2)的检修或更换后,杆式泵芯(11.2)在油管(13)内的水流的压力作用下,下行到杆式环喷射流泵(11)的泵芯支撑座(11.8),再重复步骤一的过程,实现稳定的深井采液功能。
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