射流泵降低井底压差工具研究现状及性能分析

钻探实践表明,降低井底压差,减小岩屑的压持效应,并尽量实现井底的欠平衡条件,可以显著提高机械钻速。在介绍射流降压技术原理的基础上,综述了环空射流泵、射流降压短节和射流泵钻头等射流泵降压工具的结构特点、降压效果和研究应用现状,并分析了影响各种降压工具降压性能的关键因素。环空射流泵采用单独的动力液驱动射流泵动作,井筒环空压力可降低当量钻井液密度0.16~0.52 kg/L;射流降压短节降压范围有限,当射流泵出口距离井底2 m时,对井底环空几乎没有降压效果;井壁间隙是射流泵钻头降压能力的关键,当井壁间隙为1 mm时,射流泵钻头可使井底压力降低1.86 MPa;当井壁间隙增大到3 mm以上时,射流泵钻头几乎没有降压效果。研究结果为射流泵降压工具的研发提供了理论指导。      

喷射气举适应井优选及优化设计研究

针对气举井最下面安装一个G/L型射流泵与上面多级气举阀组合成的喷射气举,因射流泵工艺设计受油井多因素约束控制,目前还没有形成一套可行的喷射气举井优选和工艺设计方法,展开了研究。首先根据G/L型射流泵质量守恒、动量守恒、能量守恒和气体状态方程导出了射流泵排出口压力的计算公式,再将连续气举工艺设计与射流泵工艺设计结合起来,巧妙选取最深注气点为动态求解点,运用节点分析方法,导出了两种工艺组合的喷射气举井优选和喷射气举设计方法,最后通过实例给出了喷射气举生产动态曲线和给定注气量条件下的喷射气举设计,并与常规气举进行对比,解决了油井优选和工艺组合设计的难题。     

气体对射流泵效率的影响

射流泵采油一直被人们认为效率低而在应用中受到限制,除影响射流泵效率的几何因素外,人们对气体和动力液介质的密度影响射流泵的抽油效率的认识不尽一致。针对这个问题,综合分析了国内外有关文献,进一步研究了气体对射流泵效率的影响,给出了液／液气两相射流泵设计效率和实际计算效率的计算模型。根据现场使用射流泵的实践,提出用射流泵抽油时,在有液／液气两相流态的情况下,气体在举升过程中作功有助于液体举升到地面,即有效地产生了“气举效应”,使射流泵效率得到提高。     

环空射流泵排采工艺在煤层气井中的适用性研究

目前,煤层气井的排水采气工艺采用了油田的有杆泵系统,存在泵阀打不开、卡泵、杆管偏磨等问题,制约了煤层气的开发。环空射流泵排采工艺具有许多优点,已在油田成功应用,特别适用于煤层气井。应结合煤层气井特点,简化地面设备,降低初期投资;改进射流泵结构,提高在小排量时的效率。     

提高老井产量的新系统

射流泵系统可提高老井的产量。通过使用离心泵，它克服了原来的限制──近高压井地带启动射流泵的有效性。现场应用和可行性研究表明：泵／射流泵系统能复活停产的油井或者显著地增加老低压井的产量。尽管泵／射流泵系统效率低，但成本偿还期短。当这个系统被连接到现有的中心集油系统管汇上时，它是最好的增产系统。这个系统能有效地替代传统的举升系统。     

煤层气井水力射流泵排采的适应性研究

我国煤层气资源丰富,但未能进行商业化开采,排采环节是关键之一。本文综合分析了我国煤层气井的排采特殊条件,总结了煤层气井现场排采设备应用中存在的问题,结合射流泵排采工艺的技术特点,对比分析了应用水力射流泵排水采气的技术优势。研究结果表明煤层气井应用射流泵排采工艺是可行的。     

有杆射流增压泵应用技术

有杆射流增压泵是将常规有杆泵与特殊类型的水力泵有机结合在一起的一种新型抽油泵。它利用射流增压原理,提高泵效;依靠抽油系统自身反馈作用,来获得射流装置工作所需要的能量,不需要增加新的动力系统,是油田开发后期一种比较理想的新泵型。文章就有杆射流增压泵的基本结构、性能、工作原理等作了介绍。现场应用证明:该泵具有良好的抽汲性能,减少断杆几率,延长检泵周期,降低悬点载荷,明显地提高泵效。在华北、辽河、胜利、大港、冀东、中原等6个油田的24个采油厂现场推广应用102井次,平均提高泵效23.3%,平均降低悬点载荷13.     

煤层气井排煤粉环空射流泵的数值模拟

基于液固两相流的基本理论和κ-ε两方程湍流模型,利用Fluent软件对煤层气井新型排煤粉环空射流泵的湍射流场进行数值模拟。模拟结果表明,煤粉运动轨迹表明环空射流泵有利于煤粉颗粒的吸入和排出;环空射流泵在吸入液(地层液)流量小于15 m3/d时,通过补充动力液产生负压,使地层液和煤粉颗粒吸入泵内进而排出地面;当吸入液含煤粉体积分数相同时,粒径越大的煤粉颗粒在喉管内的分布越靠近中心线。通过对多相流条件下喉管出口断面流速分布的分析,得出了喉管最优长径比为4。该项研究结果为环空射流泵的优化设计提供了依据。     

煤层气井排煤粉环空射流泵的数值模拟

基于液固两相流的基本理论和κ-ε两方程湍流模型,利用Fluent软件对煤层气井新型排煤粉环空射流泵的湍射流场进行数值模拟。模拟结果表明,煤粉运动轨迹表明环空射流泵有利于煤粉颗粒的吸入和排出;环空射流泵在吸入液(地层液)流量小于15 m3/d时,通过补充动力液产生负压,使地层液和煤粉颗粒吸入泵内进而排出地面;当吸入液含煤粉体积分数相同时,粒径越大的煤粉颗粒在喉管内的分布越靠近中心线。通过对多相流条件下喉管出口断面流速分布的分析,得出了喉管最优长径比为4。该项研究结果为环空射流泵的优化设计提供了依据。     

油井增效射流泵的研制

针对低渗透含油饱和度高的地层供液能量不足,给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题,研制了油井增效射流泵。采用在有杆泵未端增加射流泵,通过封隔器将高、低渗透层段分开。利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而提高低渗层的产液能力。文中介绍了射流泵的结构组成、工作原理,参数优选及现场应用情况。2 0 0 3年在河南油田现场应用4口井,工艺成功率10 0 % ,有效率10 0 % ,累计增产原油390 0t。     

井下局部反循环清砂系统研究

为了解决传统的正循环或反循环冲砂工艺在漏失井和深井中清砂难度大、成本高的问题,提出利用射流泵在油井下形成局部反循环的清砂工艺,并对其进行工艺流程优化设计,通过多级沉砂而提高清砂效率。以某油田油井为研究对象,设计一套井下局部反循环和多级沉砂的清砂管柱系统,包括对其中清砂用射流泵、集砂器2个核心工具进行结构设计。选用固定式、正循环式的射流泵结构,计算得到其喷嘴出口直径为4.4 mm,喉管直径为7.7 mm。通过CFD数值模拟方法对清砂用射流泵内流场进行仿真分析,对其喉嘴距和喉管长度2个关键结构参数进行优化,并为现场清砂作业提供依据。对所设计加工的工具进行了下井应用试验,试验结果可为后续清砂工艺的持续优化提供参考。     

水力射流泵的选型

选泵的方法主要有三种：第一种是对所有喷嘴和喉管组合都进行计算,找出一种工作参数最佳的组合,在计算时先把发生气蚀的组合去掉,再选择剩下的组合;第二种是利用最佳设计动态曲线直接选择最优组合,当管柱中的压力损失与泵的特性相比占支配地位时,这种方法通常不收敛;第三种是应用最优化技术。一旦确定了井的产能、井下装置类型、管柱尺寸和动力液介质等,就可设计射流泵。为了选择最佳射流泵必须对所有可能的泵进行计算,从中选择合适的、效率最高的泵。     

测试-泵排-储层改造-泵排联作技术初探

对现场常用的液压开关滑套式和机械震击多次开关滑套式两类射流泵的技术特点进行剖析,分别指出了两者在测试-泵排-储层改造-泵排联作技术应用中存在的不足。结合现场案例,对前者难以兼顾储层改造前泵排求取准确液性、改造中高压泵注、改造后快速返排、保护套管和后者在深井或大斜度井施工中存在可靠性相对不高等问题进行了分析和探讨,有针对性地提出了开展液压操作、可多次开关、可正反排液射流泵研究的建议。     

防堵塞防倒流的套管射流泵研制与应用

针对低渗透高含油饱和度地层供液能力不足给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题 ,研制了防堵塞防倒流的套管射流泵。提出了与之配套的有杆泵 +射流泵组合举升工艺 :在有杆泵末端增加射流泵 ,通过封隔器将高、低渗透层段分开 ;利用高渗透层产生的液量作为射流泵的动力液 ,在低渗透层段产生压降 ,从而提高低渗透层的产液能力。介绍了防堵塞防倒流套管射流泵的结构、工作原理、参数优选及现场应用情况。 2 0 0 3年在河南油田现场应用 4口井 ,工艺成功率 10 0 % ,有效率 10 0 % ,累计增产原油 390 0t。     

ReelWell钻井反向射流抽吸技术及工具研究

ReelWell钻井技术以双壁钻杆为基础,钻井液从双壁钻杆环空进入钻头,携带岩屑的钻井液通过内钻杆返回地面,实现钻井液循环。在整个循环中,需要利用流动转换装置,此装置对岩屑能否顺利进入内钻杆产生巨大影响。鉴于此,根据射流泵理论提出一种利用高速反向射流抽吸岩屑的流动转换装置。建立了流动转换装置的水力模型,并对其进行优化设计。研究结果表明:摩擦因数越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议水力流道在设计时应尽量光滑;密度比越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议降低钻井液的密度比;该工具最优水力效率、最优压力比、最优流量比和最优面积比分别为16. 783%、0. 168 0、0. 974 1和0. 110 3。结论认为,反向射流抽吸技术的开发为提高ReelWell钻井携岩效率提供了一种新的方法。     

水平井旋转射流冲砂洗井水力参数设计方法

水平井旋转射流冲砂洗井,是通过旋转射流清洗工具在井筒内产生射流冲击作用和环空旋流效应来洗井,不仅能有效解决油田冲砂作业中存在的砂卡问题,还能在一定程度上解除井筒近井地带的污染,降低表皮系数。但是,目前国内冲砂洗井的各种水力参数往往是根据直井冲砂经验确定的,喷嘴也没有经过专门设计,没有形成完善的工艺,给现场应用带来了很大困难。从水平井旋转射流冲砂洗井机理入手,建立了水力参数优化设计方法:首先计算出水平井不同井段所需要的最小工作排量,再根据最小工作排量求出循环压耗、喷嘴压降和射流冲击力等参数;以最大射流冲击力为目标函数,以最小排量为起点,设一个排量基数,在最小排量基础上逐渐增加排量基数,在满足泵压和泵功率的条件下,选择最大射流冲击力下的排量为最优排量。水力参数设计方法在长庆油田元东平6井等3口井进行了现场应用。应用结果表明,设计的排量既能满足各个井段的冲砂洗井要求,又获得了最大的射流冲击力,节省了冲砂洗井作业时间,降低了作业成本,经济效益明显。      

纳30井采用两种工艺试验死井复产

纳30井先后采用电潜泵和射流泵使死井复产,取得效果。文中分析了两种排水采气工艺的优缺点,提出使用电潜泵排水采气中,选择电潜泵下泵深度要合理,检泵质量要提高;使用射流泵必须注意易损件的储备。同时在使用两种工艺技术时要加强值班人员责任感,严格按操作规程办事,以保证新工艺在排水采气中正确实施。     

气体对射流泵效率的影响

综合考虑了气体对射流泵喉管－扩散管阻力系数和流量比的影响,指出了气体对射流泵效率的影响是多方面的,所以在优化参数时,应尽量避开其不利区。     

提高老井产量的新系统

射流泵是一种将高压流体和低压流体混合成具有一般出口压力的流体的静态装置 ,高压流体将部分能量传递给低压流体 ,使低压井增压并延长低压油田的寿命。在 1 994年 ,一项和Ancona大学合作的研究开发项目分析了地面射流泵对低压油井的增压作用。     

稀油作动力液射流泵技术在旅大稠油油田的应用

旅大27-2油田是一个多含油层系,各油组原油黏度差异大。东营组为稀油,地面原油黏度4.8~6.0 mPa.s,适合采用电潜泵开采;而明化镇组稠油油藏地面原油黏度1 052.0~5 369.2 mPa.s,地面原油密度0.968~0.989 g/cm3,常规的电潜泵难以正常开采,若采用常规热采方式开采,将会花费巨大的成本。因此尝试以同一油田的下部东营组稀油作为射流泵的动力液,对上部明化镇两口稠油井选择射流泵试验开采。经对该油田两口稠油井A14h、A15h现场应用,油井产量达到ODP配产,生产稳定。这为该类型油田的后续开发积累了经验。