射流泵强制排砂技术研究

2019-10-21赵长亮

科学与财富 2019年7期

赵长亮

摘要：油井检泵冲砂不返是造成检泵周期短、作业返工的主要原因之一，多数井由于套变而不能采用捞砂工艺，这类井的井筒清砂成为维持生产的主要问题，针对以上情况，研究了射流泵强制排砂技术，该技术可改善油井强制排砂效果，为后期油井的正常生产奠定坚实的基础条件。

关键词：射流泵;强制排砂;曙光;研究

引言

曙光油田许多区块都存在着严重的出砂问题，曙三区尤为明显。该区块油水井出砂多为细粉砂，粒度中值一般在0.07～0.1mm之间。油井出砂严重影响了油井产液速度，造成频繁作业，从而影响了采油速度，同时又增加了成本。为了提高采油速度，减少作业成本，近几年来在曙三区开展了一系列防砂、排砂综合治理工作，主要以防砂为主，如人工井壁压裂防砂，机械防砂等;排砂措施如气举集中排砂、特种排砂泵、螺杆泵排砂为等，但效果都不够理想。因此寻找适合曙三区的采油方式成了当务之急。针对以上情况，研究了新型水力喷射泵强制排砂技术，该技术在不破坏地层骨架砂的情况下能排除地层游离砂，达到排砂增产、增效目的，同时使用一定温度的动力液又可以解决稀油结蜡的问题。

1水力喷射泵采油技术

射流泵采油技术利用射流原理使注入井内的高压动力液经过射流泵将油层产出液举升到地面的一种无杆人工举升采油方式。扬程一般可达2000m，最大可达3500m，排量可达10～500m3/d，最高可达1500m3/d。由地面动力液供给系统、动力液及产出液在井筒内流动系统和射流泵三部分组成。射流泵作为一种传统的采油技术，其井下泵无运动件，適于高含砂流体通过，但是射流泵射流泵用于原油生产的技术已经相对成熟，而用于油井排砂尚不完善。主要有三个方面：

（1）从原理上分析射流泵排砂采油属于含固体颗粒输送的液固两相射流范畴。在这种情况下，射流泵的各种特性以及相关规律与单相介质射流有所不同。

（2）目前的射流泵工艺管柱结构上还不适宜强制排砂，具体是井下泵容易出现气蚀现象;生产不稳定或意外停井易出现砂堵或砂埋问题;另外油套环空隔离后，无法监测液面，出现不正常问题后无法采取洗井等技术措施。

（3）地面配套流程油砂分离效果较差，高压柱塞泵仍然难以维持有效持续运转，严重影响了射流泵排砂的正常生产。

2 射流泵强制排砂技术

射流泵强制排砂是治理严重出砂油井的一项新技术。利用水力喷射泵举升系统允许大含砂量介质过泵，并可以靠大流量混合液携出井筒的特点，采用反循环水力喷射泵井下管柱以加强系统携砂能力，地面采用单井可移动式地面配套装置，对高含砂油井进行短期强制排砂。应用该技术将近井地层游离砂及细粉砂快速排出井筒，形成相对清洁的井壁，之后转入深防、强抽或常规采油，达到综合治理出砂井的目的。

2.1工艺原理

站内来的具有压力P1、流量Q1的高压动力液从油套管环空间进入，经泵的通道由喷嘴喷出，因喷嘴直径很小，流速大大增加，由水动力学原理可知，此处形成一个低压区，使具有压力P3的地层流体Q3进入泵筒此处的低压区，并被动力液抽吸进入喉管，两种液体混合后进入扩散管，由于扩散管的直径逐渐变大，混合液的流速不断降低，随之压力升高至P2经油管举升排出井筒，从而达到采油携砂的目的。

2.2主要结构

研究的新型射流泵强制排砂技术，采用同心双管反循环强制排砂排砂结构，在Φ114mm外管内下入Φ73mm油管，泵座连接在外管底部，射流泵连接在内管底部随内管下入。生产时Φ114mm与Φ73mm油管环空注入动力液，Φ73mm油管返出地层液和动力液的混合液至地面，Φ114mm油管与套管环空排气。

2.3 主要研究的内容

（1）研制芯泵一体结构的射流泵，在射流泵工艺中引入同心双管采油管柱，实现排砂过程中可排气、可洗井、可测试等功能，有效避免以往射流泵强排生产过程中的气蚀影响。

（2）优化设计了喷嘴喉管等结构参数，转变了以往单纯强制抽吸排砂理念，研究采用射流泵无量纲特性曲线中强排与采油的中间过渡区的参数设计，最终较好的实现强排参数由弱至强的平稳递进抽汲排砂。

（3）地面配套工艺中，研究了适于油水混合液中携带地层砂分离的旋流除砂器，完善了砂液循环分离系统，增强了地面系统连续的稳定性。

2.4优点

该射流泵强制排砂技术具有以下优点：

（1）新型水力射流泵从油套管环形空间进动力液、从油管出产出液和动力液混合液。而普通水力喷射泵动力液从油管进、产出液和动力液混合从油套管环形空间出，这样就克服普通水力喷射泵由于油套管环形空间面积大、液体流速低携砂能力差，容易砂埋封隔器，造成油井大修的缺点;

（2）结构简单，解决了普通水力射流泵结构复杂，密封部位多，容易造成泵漏失失效的问题;

（3）研制新型喷嘴和吼管，对其工作表面进行处理，达到较高的耐磨强度，解决了普通水力射流泵喷嘴及吼管耐磨性差，换泵频繁，即增加成本又影响原油产量的问题。

（4）实现了液力投捞。