CN86103075A - 井下反向上升流喷射泵 - Google Patents

Abstract

油气抽吸系统中的一种反向上升流喷射泵。水经过最内层管向下供入喷射泵体上方的多个分流管，从而把水流引向并穿过多个通过泵体从顶部延伸到底部的水流孔，并在底部把水流引向一个水流反向罩，使水流反向并引导水流向上流回到一个收缩的中心孔，使水流加速进入并穿过一个文杜里腔。此腔有一个文杜里进口侧孔，真空效应从井套管和构造中把井流体或气体抽吸到水流束中。此流束通过喷射泵向上进入包围最内层管并与之同心的较粗的管中。

Description

本发明一般来说涉及从油气井中抽吸流体和气体，更确切地说涉及一种在井下使用的反向上升流喷射泵和与喷射泵一起使用的抽吸系统。

各种结构的抽油架、抽油杆柱和井下往复泵已在油田使用多年。用这种老式的经过考验的方法仍然有问题，如这种泵往复动作时周期性开关抽吸对生产层的反射效应。老式的可靠的抽油架是带有这种抽吸系统的每个井口都需要的一种相当笨重的设备。此外，从抽油架沿井向下延伸到井下往复泵的抽油杆柱是相当昂贵的，并且必须是足够坚固的，以避免在井中损坏及随之而来的恢复损坏的抽油杆柱所需要的井孔修理。用这种往复泵驱动抽油杆柱时的另一个要求是，它们要调整成泵的行程长度及抽油杆柱的长度与由抽油架所提供的驱动相一致。通过采用申请人新改进的带一个泵循环水系统的在井下使用的流体反向上升流喷射泵，可以避免这些问题和顾虑。新系统还避免了相对运动件之间，如抽油杆柱与井管壁之间的磨损及这些构件的偶然损坏。此外，往复式井下泵被一种反向上升流喷射泵所取代，这种泵一般有较长的使用寿命并且不需要象井下往复泵那样经常地从检修的井中拉起和放回原位。还有，已经证明，如果在抽吸时在井套管中形成稳定的抽吸真空并影响到一个油气井的生产层，则因降低了的或消除了的井口压力，油气产量可以显著提高。

因此本发明的一个主要目的是通过采用一种新的使用一种井下反向上升流喷射泵的抽吸系统来提高油气井的产量。

另一个目的是通过采用这种井下反向上升流喷射泵来降低维修要求和运行费用。

再一个目的是降低每口井的原始设备费用，尤其是在有很多油气井的油田里。

还有一个目的是避免在井中形成压力及一般来说避免向井下构造中注水。

另一个目的是降低或消除井口压力，以便使来自井下构造生产层的产品流动最佳。

该发明有助于实现上述目的的特点包括，在一个用于油气井抽吸系统中的井下反向上升流喷射泵中，一个能向一个系统中的一个或多个井的井下喷射泵供应有压水流的位于地面上的水泵，此系统带有分离通贮油库的石油和通水循环系统中的水罐的循环水及当井中出产天然气时脱去天然气的分离器。喷射泵用于一个抽吸成某真空值的系统，降低甚至消除井口压力在井中的影响，造成来自构造生产层的更自由的流体流动，从而降低费用和提高产量。水经过最内层管向下供入刚好在喷射泵体上方的多个水流分流管，这些分流管把水流引向并穿过多个通过喷射泵体从顶部延伸到底部的水流孔，并在底部把水流引向一个水流反向罩，此反向罩使水流反向并引导水流向上流回到一个收缩的中心孔，以便使水流加速进入并穿过一个文杜里腔，此腔有一个文杜里进口侧孔，使真空效应从井套管和构造中把井流体或气体抽吸到水流束中，此流束通过喷射泵向上进入与最内层管同心并包围最内层管的较粗的管中。在一个实施例中文杜里进口侧孔包括一个单向阀，使真空效应在井套管的一侧直接从井套中抽吸井流体或气体。在另一个实施例中，进口侧孔从一个环绕喷射泵下部并向喷射泵底部以下延伸的腔中抽吸，该腔底部有个单向阀，它用来在泵抽吸时从井套管中抽吸井流体或气体，而在喷射泵未抽吸时关闭，以便限制井口压力使之不进入井套管。

体现目前认为是实现本发明的最佳方式的具体实施例用附图说明。

在附图中：

图1表示一个带有在井内就位的井下反向上升流喷射泵及压力传感器和地面上的带管子、井管和套管接头的采油树的油气井的侧立视图;

图2是大体沿图1中的线2-2取的局部剖视图，表示井下带管接头的反向上升流喷射泵的内部细节;

图3是沿图2中的线3-3取的局部剖视图，表示用图2的喷射泵时循环水通路的其他细节;

图4是另一个反向上升流喷射泵实施例的类似于图2的局部剖视图，该实施例有一个环绕喷射泵下部并向喷射泵底部以下延伸的腔，该腔底部有个单向阀;

图5是表示喷射泵抽吸水循环系统的部分原理图;

图6是装在平板上的地面水泵、油水或气水分离器、油泵及控制箱;

图7是按100%效率绘出的泵水压力、流量和功率曲线图。

参见附图：

图1的油气井画成从采油树（11）向下延伸，带有在地下井眼（13）中设置就位的套管（12）。井管（14）从采油树（11）向下延伸，在此井管的底部装有一个作为井下泵的反向上升流喷射泵（15），它的底部带有一个外伸尾杆（16），此外伸尾杆带有一个用套环（18）装在它上面的压力传感器（17）。一个信号线（19）在井套管（12）内向上延伸，由井管（14）外部的间隔套环（20）来固定，经套管接头（21）从采油树（11）引出，套管接头带有阀（22）和压力表（23），以便测量套管（12）的压力。一个压力水流动管（24）从顶部进入采油树（11）并沿井套管（12）在井管（14）内向下延伸到反向上升流喷射泵（15）的顶部。在管（24）从采油树（11）到反向上升流喷射泵（15）顶部的全长上，井管（14）大于并包围管（24）。

参见图2和图3，一个两通水流块（25）支在井管（14）底部的底端，靠肩部（26）固定在井管（14）里。块（25）有个向顶部敞开的中心孔（27），此孔承装压力水流动管（24）的底端，用沟槽（29）中的○形圈（28）密封管（24），以防止向水及井的产品的上升流中旁通泄漏。压力水通入多个（这里是四个）水流分流管（30），这些分流管上端固定在两通水流块（25）底部的孔（31）中并向中心孔（27）敞开。水流分流管（30）的底分插入水流孔（32）（这里是四个）的顶部，这些水流孔从顶到底穿过喷射泵体（33）延伸到用螺纹（36）连接于喷射泵体（33）底部的水流反向罩（35）中的一个水流反向腔（34）。管状接头（37）连接井管（14）和喷射泵体（33），并且一般来说包围含有水流分流管（30）的水和井的产品的流动空间，用螺纹（38）连接于井管（14）的底部并用螺纹（39）连接于喷射泵体（33）的顶部。水流反向罩（35）中的水流反向腔（34）造形成有效地把从四个水流孔（32）底部流出的压力水下降流反向并引导水流向中心会聚并上升进入向喷射泵体（33）底部敞开的中心孔（40）。中心孔（40）是截锥形的，从下到上收缩到一个直径较小的短通道孔（41），以便被加速的水流进入并穿过比较短通道孔（41）直径大些和长些的一个文杜里腔（42）。再上面有一个从喷射泵体（33）中的文杜里腔（42）延伸到喷射泵体顶部的倒置截锥形孔（43），它把循环水和被喷射泵（15）的稳定的文杜里抽吸作用抽进井里并进入泵的文杜里腔（42）的产品的上升流排出。井的产品经一个由弹簧（44）加载的球（45）单向阀（46）抽吸，单向阀从喷射泵体（33）的外部延伸到文杜里腔（42）的侧面。

其中夹带着井的产品（石油或天然气）的循环抽吸水从锥孔（43）的顶部排出，穿过管状接头（37）内部水流分流管（30（30）外部周围的空间向上流动。然后其中夹带着产品的抽吸水绕过两通水流块（25）进入管（24）与井管（14）之间的环形空间（47），并继续在井管（14）内沿井上升穿过井管（14）内的环形空间经采油树（11）上的接头（48）外流到分离器、再到循环水库、贮油库和贮气库。两通水流块（25）是带有垂直叶形（49）的块体，以便给出靠在井管肩部（26）上的叶形支承凸出部，在叶形（49）之间有流道（50）供夹带着产品的抽吸水的上升流绕过块（25）。请注意，外伸尾杆（16）用螺纹（51）连接到水流反向罩（35）的底部。压力传感器（17）测到的压力和经信号线（19）传递的信号有助于指示何时井产品的压力宜于重新开始抽吸循环，并可用作供入一个用来周期性地开始井的抽吸的控制系统的控制输出。

在图4的另一种反向上升流喷射泵（15′）实施例中，仅画出下部，因为上部大体上与图2和图3的喷射泵（15）相同，为了方便起见，相同的构件用相同的标号，类似的或大体上相同的部分用带撇号的标号。在这个实施例中，一个腔壳（52）环绕喷射泵体（33′）的下部并延伸到水流反向罩（35′）以下，在水流反向罩的底部用螺纹（57）连接着一个导向管（53），此导向管为弹簧（55）偏置关闭的单向阀（56）的导向销（54）导向。当喷射泵未抽吸时单向阀（56）落坐在斜角形阀座孔（58）中，处于关闭状态。然而，当喷射泵（15′）抽吸时，反向上升水流在高压和高速下穿过文杜里腔（42）泵送，文杜里作用产生的真空值通过（用来代替单向阀（46）的）管（59）抽吸产品流体，只要腔壳（52）与文杜里腔（42）之间的始终敞开的通道足以打开单向阀（56）并从井套管（12）和井下构造生产层中抽吸油气产品。

下面参见图5，来自储水罐（60）的水经过一个开关电磁阀（61）进入一个由电动机（63）驱动的容积式泵（62）。请注意泵（62）可以是一个代替容积式泵（62）的离心泵或涡轮泵。开关电磁阀（61）由控制器和电源（64）来控制，电动机（63）的手动切断自动控制器（65）也由控制器和电源（64）来控制。泵（62）经管（66）和阀接头（67）向管（24）供给压力水流，水压表（68）指示泵（62）出口的水压，而表（69）指示在管（24）顶部的阀接头（67）处的水压。井管（14）经带有阀（71）和压力表（72）的接头（48）和管（70）连接到图6中所示的安装在一个平板（74）上的分离器（73）。井套管（12）也有一个管口经阀（75）连接到管（70），以便在偶尔出现的缓和状态下井套管中有压力的油气产品可以供入分离器（73）。循环水从分离器（73）进入水罐（60）而石油从分离器经管（76）、泵（77）和管（78）进入储油罐（79）。

应该指出，泵（62）可以在一个受控制的系统中用来从多个井中抽吸，每次从一个井或者在任何时间间隔里从有选择的井组合中抽吸。

图7的曲线可用作抽吸系统使用指南，其中泵压力、生产流量及所需功率曲线是按100%效率绘出的。

尽管本发明已就它的若干个实施例作了详细介绍，但是应该认识到，可以进行各种改动而未脱离由这里的解释所作出的对技术的实质性贡献。

Claims (31)

1、在一个用从地面上泵送的循环流体来工作的系统中的一种井下反向上升流喷射泵，包括：井内的一个上升流喷射泵；与上述喷射泵连接并沿井眼向上延伸到地面上的井口的下降流动流体通道装置；与上述喷射泵连接并沿井眼向上延伸到地面上的井口的上升流动流体通道装置；一个喷射泵加长泵体，它带有通过上述泵体从泵体的顶部延伸到底部的下降流动流体通道装置，连接到并形成一个上述下降流动流体通道装置的延长部；装在上述喷射泵加长泵体底部的流体流动反向装置；上述泵体中从上述泵体底部延伸到上述泵体中的一个文杜里腔的下孔装置，上述下孔装置从其底部到其上部通过上述文杜里腔的出口孔收缩，以便被加速的流体流进入并穿过上述文杜里腔；上述文杜里腔具有大于上下孔装置的上部出口孔的横截面积；上述泵体中的上孔装置从上述文杜里腔延伸到上述喷射泵加长泵体的顶部，上述上孔装置连接到上述上升流动流体通道装置；上述喷射泵加长泵体包括从上述泵体的外部延伸到上述文杜里腔的文杜里进口侧孔装置，以便真空效应从井套管和井下生产层中把井流体或气体抽吸到流体流束中，此流束通过喷射泵体沿上述上升流动流体通道装置上升到井口并从井口流出。

2、如权利要求1所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述喷射泵加长泵体一般是个圆柱体;上述泵体中的上述下孔装置是个从其较大的底部向其较小的上部出口孔收缩的截锥形中心孔;而且有上述文杜里腔，一个同心布置的圆柱腔。

3、如权利要求2所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述出口孔是相对于上述截锥形的长度而言比较短的、直径小于上述文杜里腔的直径的圆柱形通道;而上述圆柱形通道连接着上述截锥形的顶部和上述文杜里腔。

4、如权利要求3所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述圆柱形通道比上述文杜里腔的长度要短些。

5、如权利要求4所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述泵体中从上述文杜里腔延伸到上述喷射泵加长泵体顶部的上述上孔装置是与上述文杜里腔对正并从上述文杜里腔边沿的顶部延伸到上述泵体顶部的比较大的出口孔的一个倒置截锥形。

6、如权利要求5所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述下降流动流体通道装置偏心地布置在上述泵体中，以致于不打扰上述下孔装置，上述文杜里腔及上述上孔装置。

7、如权利要求6所述的井下反向上升流喷射泵，其中装在上述喷射泵加长泵体的底部的流体流动反向装置是个流体流动反向罩，它带有向上述喷射泵体下降流动流体通道装置的底端及上述下孔装置的底部敞开的上部内腔;而罩中的上述上部内腔是个造形成有效地把从上述喷射泵体下降流动流体通道装置的底部流出的有压流体的下降流动反向并引导流体流动向内并向上进入上述下孔装置的光滑的曲线表面。

8、如权利要求7所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述喷射泵体下降流动流体通道装置是穿过上述泵体从泵体的顶部延伸到底部的多个通道。

9、如权利要求8所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接到上述喷射泵的上述下降流动流体通道装置包括从井口向下延伸到流体流动中间连接装置的一个管子，此中间连接装置连接上述管子和上述喷射泵体下降流动流体通道装置的顶部。

10、如权利要求9所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接到上述喷射泵的上述上升流动流体通道装置包括大于并包围上述管子的一个管柱，它从井口向下延伸到与上述喷射泵体顶部连接的管接头装置。

11、如权利要求10所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述流体流动中间连接装置包括一个支在上述管柱底部的两通流体流动块;上述块有一个承装上述管子底端的上孔;并有从上述上孔延伸到上述块底部的多个底孔;以及上端固定在上述多个底孔中而下端插入上述泵体中的上述多个下降流动通道的顶端的多个流体流动分流管。

12、如权利要求11所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接上述管柱和上述喷射泵体顶部的上述管接头装置包围一个上升流动流体腔，上述多个流体流动分流管穿过此腔延伸，而且流体从上述喷射泵加长泵体中的上孔装置穿过此腔向上流进上述管柱与被包围在管柱中的上述管子之间的空间。

13、如权利要求12所述的井下反向上升流喷射泵，其中单向阀装置包括在通过上述文杜里进口侧孔装置的流体流束路径中，单向阀装置取向成当循环流体未被从地面上沿上述下降流动流体通道装置向下泵送时，防止反向流体流动，并防止流体柱静压力由上述下降流动流体通道装置和上述上升流动流体通道装置强加在井套管中和井下生产层中。

14、如权利要求13所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述单向阀包括在上述文杜里进口侧孔装置中。

15、如权利要求13所述的井下反向上升流喷射泵，其中一个腔从文杜里进口侧孔装置以上到上述流体流动反向罩以下环绕喷射泵体的下部;上述腔的底部有一个孔，使得当流体被喷射泵的文杜里抽吸作用吸过文杜里进口侧孔装置时，流体从井套管和井下生产层中经上述腔的底部的上述孔被吸入;底部有单向阀用来关闭上述腔的底部的上述孔，以便当喷射泵未抽吸时限制井口压力使之不进入井套管。

16、如权利要求13所述的井下反向上升流喷射泵，其中一个腔从文杜里进口侧孔装置以上到上述流体流动反向罩以下环绕喷射泵体的下部;上述腔的底部有一个孔，使得当流体被喷射泵的文杜里抽吸作用吸过文杜里进口侧孔装置时，流体从井套管和井下生产层中经上述腔的底部的上述孔被吸入。

17、如权利要求16所述的井下反向上升流喷射泵，其中包括一个弹簧加载的单向阀，它落坐在上述腔的底部的上述孔里，以便当喷射泵未抽吸时限制井口压力使之不进入井套管。

18、如权利要求12所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述两通流体流动块是带有叶形支承凸出部的垂直叶形块体，其底部外部靠在上述管柱的底部的一个块座内肩部上;叶形之间的流道允许来自上述管接头装置中的上述上升流动流体腔的流体的上升流动。

19、如权利要求2所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述下降流动流体通道装置偏心地布置在上述泵体中，以致于不打扰上述下孔装置、上述文杜里腔及上述上孔装置。

20、如权利要求19所述的井下反向上升流喷射泵，其中装在上述喷射泵加长泵体的底部的流体流动反向装置是个流体流动反向罩，它带有向上述喷射泵体下降流动流体通道装置的底端及上述下孔装置的底部敞开的上部内腔;而罩中的上述上部内腔是个造形成有效地把从上述喷射泵体下降流动流体通道装置的底部流出的有压流体的下降流动反向并引导流体流动向内并向上进入上述下孔装置的光滑的曲线表面。

21、如权利要求20所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述喷射泵体下降流动流体通道装置是穿过上述泵体从泵体的顶部延伸到底部的多个通道。

22、如权利要求21所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接到上述喷射泵的上述下降流动流体通道装置包括从井口向下延伸到流体流动中间连接装置的一个管子，此中间连接装置连接上述管子和上述喷射泵体下降流动流体通道装置的顶部。

23、如权利要求22所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接到上述喷射泵的上述上升流动流体通道装置包括大于并包围上述管子的一个管柱，它从井口向下延伸到与上述喷射泵体顶部连接的管接头装置。

24、如权利要求23所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述流体流动中间连接装置包括一个支在上述管柱底部的两通流体流动块;上述块有一个承装上述管子底端的上孔;并有从上述上孔延伸到上述块底部的多个底孔;以及上端固定在上述多个底孔中而下端插入上述泵体中的上述多个下降流动通道的顶端的多个流体流动分流管。

25、如权利要求24所述的井下反向上升流喷射泵，其中连接上述管柱和上述喷射泵体顶部的上述管接头装置包围一个上升流动流体腔，上述多个流体流动分流管穿过此腔延伸，而且流体从上述喷射泵加长泵体中的上孔装置穿过此腔向上流进上述管柱与被包围在管柱中的上述管子之间的空间。

26、如权利要求25所述的井下反向上升流喷射泵，其中单向阀装置包括在通过上述文杜里进口侧孔装置的流体流束路径中，单向阀装置取向成当循环流体未被从地面上沿上述下降流动流体通道装置向下泵送时，防止反向流体流动，并防止流体柱静压力由上述下降流动流体通道装置和上述上升流动流体通道装置强加在井套管中和井下生产层中。

27、如权利要求26所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述单向阀包括在上述文杜里进口侧孔装置中。

28、如权利要求26所述的井下反向上升流喷射泵，其中一个腔从文杜里进口侧孔装置以上到上述流体流动反向罩以下环绕喷射泵体的下部;上述腔的底部有一个孔，使得当流体被喷射泵的文杜里抽吸作用吸过文杜里进口侧孔装置时，流体从井套管和井下生产层中经上述腔的底部的上述孔被吸入;底部有单向阀用来关闭上述腔的底部的上述孔，以便当喷射泵未抽吸时限制井口压力使之不进入井套管。

29、如权利要求26所述的井下反向上升流喷射泵，其中一个腔从文杜里进口侧孔装置以上到上述流体流动反向罩以下环绕喷射泵体的下部;上述腔的底部有一个孔，使得当流体被喷射泵的文杜里抽吸作用吸过文杜里进口侧孔装置时，流体从井套管和井下生产层中经上述腔的底部的上述孔被吸入。

30、如权利要求29所述的井下反向上升流喷射泵，其中包括一个弹簧加载的单向阀，它落坐在上述腔的底部的上述孔里，以便当喷射泵未抽吸时限制井口压力使之不进入井套管。

31、如权利要求25所述的井下反向上升流喷射泵，其中上述两通流体流动块是带有叶形支承凸出部的垂直叶形块体，其底部外部靠在上述管柱的底部的一个块座内肩部上;叶形之间的流道允许来自上述管接头装置中的上述上升流动流体腔的流体的上升流动。

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