[实用新型]正循环反向喷射射流泵

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井与煤层气开采技术领域，主要涉及煤层气采集设备领域，具体涉及正循环反向喷射射流泵。

背景技术

煤层气是煤在生成过程中的一种伴生物，是一种具有很高价值的优质的清洁能源，随着对环保的日益重视，煤层气的开采得到更多人的关注，在我国，煤层气已被纳入推动能源生产和消费革命的重要载体。

煤层气的开采在我国已经有很长一段时间，从石油开采的方式移植过来的煤层气开采方式有着自身的发展规律。随着技术积累和进步，煤层气井逐渐由直井、斜井向定向井、水平井的方向发展。同时受控于国家土地政策和成本的需求，单井井场越来越不能满足要求，而平台式的多井、从式井模式受到了行业的青睐。

在煤层气的开采过程中，需要排水采气降低井底压力，当压力降低至煤层气的解析压力时，煤层气析出后进入井筒，随后被采集地面管网。由于煤层气解析的特殊性，要求排水稳定可靠。同时降低井底压力时，地层水也会流入井底，煤层内的煤粉和压裂砂也会流入井底。煤粉和压裂砂会导致埋没采气管柱，堵塞采气通道，因此需要把煤粉和压裂砂排到地面，因此煤层气井排采作业的核心任务之一为煤粉管理。排水采气设备主要为移植采油设备，通常为有杆抽油系统在，而在煤层气井排采现场应用中，有杆泵在前期排采中能排出少量的煤粉，但在稳产及后期的低排量条件下，却无法有效地排出煤粉。而煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因，井筒中的煤粉引起卡泵，进而需要修井作业、严重影响了煤层气井的连续生产。而大斜度井、定向井、水平井的兴起，又给有杆泵系统带来了管杆偏磨的问题，增加了生产检修成本。

煤层气井的开采需要连续对煤层气井进行排水采气管理，导致需要大量人员进行不间断管理，人工成本越来越高，因此对远程控制，自动控制，甚至智能控制提出了需求。

常规的井底排采技术为有杆泵技术，通过抽油驱动杆驱动井底设备进行排水采气。适用于直井。现在煤层气井多采用从式井，水平井，如果采用常规有杆泵技术，在造斜段将会造成抽油驱动杆与套管的偏磨，设备需经常维护，因此常规有杆排采设备并不适用于有造斜段的煤层气井排采。

目前常用的排采设备包括电动潜油螺杆泵、活塞泵和射流泵。

电动潜油螺杆泵是一种成熟的井底无杆排采设备。它是由多级潜油电动机、螺杆泵、减速齿轮等主要部件构成，通过地面变频器进行排量控制，由电动机驱动螺杆泵进行工作。螺杆泵主要由定子和转子组成，定子是一个内部带螺旋型的橡胶套钢管组成；转子是一根适应定子螺旋的金属螺杆。在定转子之间形成密封腔体，当转子在电动机驱动下选择时，螺旋腔体就会从一端移动向另一端，产生泵的作用。从井底吸入的地层液就会随着腔体的螺旋移动向泵口排出，并经油管输送到地面。电动潜油螺杆泵的排量可达10-150m³/D，扬程 900-2200m，适用于砂粒直径小于0.1mm，地层液含砂小于3％，温度小于150℃的工作环境。

电动潜油螺杆泵结构简单，与有杆泵相比，电动潜油螺杆泵能节能 30％-60％，而且排采连续平稳，无脉动冲击现象，可达90％的高效率。适用和维护简单，运行成本低。

活塞泵是一种利用液力驱动的无杆抽油设备，由地面液压站提供高压动力，经连接装置和油管送入井底活塞泵，活塞泵在井底做往复活塞运动，抽吸地层液并挤压地层液排到地面。分为动力液与产出液混合的开式循环泵和动力液不与产出液混合的闭式循环泵，液压驱动液多为油基和水基两种，也可利用液力进行投捞，活塞换向可在井底换向，也可在地面驱动液进行换向。活塞具有大的能耗产出比，生产效率高的特点。

常规的射流泵按照循环方式的不同，射流泵又可分为正循环(标准循环) 和反循环两种方式。正循环方式是以中心油管为动力液管柱，以油、套环形空间为混合液返回管柱；反循环方式则是以油、套环形空间为为动力液管柱，而混合液则由中心油管返排到地面。

煤层气井用的射流泵大多都是正循环方式，方便泵芯的投放。正循环的常规射流泵动力液在喷嘴的喷射方向是向下喷射，因喷嘴处产生的低压或负压产生压力差，地层液通过吸入管往上流动，此时动力液的流动方向和地层液的流动方向是相反的。地层液和动力液在喉管中混合后继续往下流动到扩散管，动能转换成压力能，混合液又在泵芯和泵筒的连接流道处再次换向，通过动力液管和混合液管之间的环形空间被举升到地面。正循环的常规射流泵，地层液是需要进行2次换向的，在换向的地方会形成湍流，由于地层液含煤粉和砂粒，煤粉和砂粒易在换向的流道里聚集，导致流道磨损加快且容易堵塞流道。