储砂式双向喷嘴水力喷射泵的设计及研发

施玉(中油辽河油田公司钻采工艺研究院， 辽宁 盘锦 124010)

储砂式双向喷嘴水力喷射泵的设计及研发

施玉(中油辽河油田公司钻采工艺研究院， 辽宁 盘锦 124010)

文章叙述了一种储砂式双向喷嘴水力喷射泵的应用领域、结构原理和具体实施措施。本文为出砂水平井的冲砂设计提供了新的思路。为出砂水平井的冲砂设计提供了新的思路。

水力喷射泵;水平井冲砂;设计研发

出砂水平井冲砂是目前急需解决的技术问题，目前水平井冲砂仍以常规冲砂方式为主，常规冲砂作业对于直井段和小斜度井段是有效的，但是对于水平井冲砂，水平井井底沉砂必然沉积于水平井段，由于井底沉砂的搅动、悬浮及井底砂的水平运移，无法将井底沉砂彻底清理干净，其直接后果是井底有效沉砂空间不足，频繁出现砂埋油层，造成检泵周期缩短，油井频繁作业，造成后续作业无法完成，很多水平井因此而报废。现有的常规冲砂方式属于带压冲砂，存在冲砂液回灌地层的问题，对油层造成损害。

1 应用领域

储砂式双向水力喷射技术适用于水平井冲砂以及直井、斜井冲砂，提高冲砂效果及效率。它改变以往的冲砂方式，可解决现有带压冲砂冲砂液回灌地层甚至无法返回地面，以至于对油层造成损害的问题。它还可以将井底较大砂粒储存并携带回地面，是提高冲砂效果的又一项有效的新工艺技术。

2 结构原理

储砂式双向喷嘴水力喷射泵由上部接头、双联接头、扩散段I/ II、上分离接头、接套、下密封接头、挡砂接头、定位螺套、防砂内管、高压进液接头、喷嘴、喉管、喉管座、加长接套、进油接头、内密封套、外套、尾座、排砂阀座、储砂阀等零件组成(如图1所示)。该设计采用双向喷嘴，冲砂喷嘴以及驱动喷嘴。动力液由双管环空输入井下后，通过动力液流道进入泵吸入口。在此处分为两部分：一部分经冲砂嘴喷出，射流在井筒中呈扇形扩散，使沉砂悬浮于冲砂液中，另一部分动力液经由驱动喷嘴驱动喷射泵工作，冲砂液与驱动喷嘴喷出的动力液混合后经由喉管到扩散管排出，在井底形成负压，实现负压冲砂。底部挡砂接头、储砂阀、排砂阀座、外套形成的储砂结构在负压作用下，将井底较大砂粒吸入并储存在其中，实现储砂。

图1 储砂式双向喷嘴水力喷射泵总图

储砂式双向水力喷射技术从功能上可以分为激砂系统、携砂系统、储砂系统三部分(如图2所示)。其中激砂系统包括：冲砂喷嘴、喷嘴压冒、喷嘴套、冲砂外管；携砂系统包括驱动喷嘴、喷嘴套、喉管、扩散段、上分离接头等；储砂系统包括：底部挡砂接头、储砂阀、排砂阀座、防砂内管、储砂外管等。

图2 储砂式双向喷嘴水力喷射泵结构示意图

3 具体实施方式

储砂式双向水力喷射技术有三个关键技术：一是激砂系统，二是携砂系统，三是储砂系统。

激砂系统工作原理：高速动力液从冲砂喷嘴喷出将井底沉砂搅起，与水流混合形成冲砂液，冲砂液经由储砂阀进入流道内。

携砂系统工作原理：高速动力液从驱动喷嘴喷出，在与喉管、喉管座形成的腔室中形成一定的真空度，将激砂系统产生的冲砂液经由上分离接头、进油接头吸上来。两股水流在腔室中混合，经过扩散段I/II，速度有所降低压力有所升高而继续向上流动由上接头流出。

储砂系统工作原理：携砂系统产生的负压使储砂阀打开并将砂粒吸入防砂内管与储砂外管之间，待冲砂结束负压消失，圆柱螺旋扭转弹簧的扭转力使储砂阀关闭，与排砂阀座形成密封，从而将砂粒储存在防砂内管与储砂外管之间，并将储存的砂粒在设备被取回时带回地面。储存的砂量可以通过控制防砂内管与储砂外管的长度调节储砂腔来控制。

4 结语

与现有技术相比，储砂式双向喷嘴水力喷射技术改变了冲砂方式，能将井底沉砂彻底清理干净，以改善出砂水平井的冲砂效果，延长检泵周期，提高油井寿命；解决了现有带压冲砂方式冲砂液回灌地层甚至无法返回地面，以至于对油层造成损害的问题。

总之，本设计提出的储砂式双向喷嘴水力喷射泵，其结构简单，使用方便，尤其适用于水平井、直井及斜井等工作场合，提高了冲砂效果及冲砂效率，具有较好的应用前景。

施玉(1990- )，男，助理工程师，2012年毕业于浙江大学机械工程及自动化专业，主要从事石油工程研究。