淺析噴射泵采油系統優化設計

陳松鶴 葉海良 卞月斐

摘 要：石油產業是一個國家的支柱產業，石油工業的發展關系著一個國家的發展。在新世紀國際能源競爭日趨激烈的背景下，石油的地位顯得尤為重要。石油產業簡單來說可分為勘探、采油、儲運、煉化等幾大步驟，采油工藝屬于前期的工作，采油的效率和質量對后續工作有著很大的影響。文章對新型采油技術——噴射泵采油做了綜合分析，并對其系統優化設計做了研究，希望為提高石油產量提出一些有益的建議。

關鍵詞：噴射泵；采油系統；優化設計

1 噴射泵采油工藝技術現狀

噴射泵是一種流體動力泵，它是借助一種流體的能量來驅動另一種流體，靠前一種流體的能量來工作。在工業上，噴射泵又叫射流泵、噴射器，其工作流體可以是氣體、液體。常見的有水蒸氣噴射泵、空氣噴射泵、水力噴射泵等。還有一種噴射泵的介質是介質油，這種噴射泵主要用于獲得高真空和超高真空，是一種高壓設備。科技在發展，社會在進步，石油工業的發展也是一日千里。改革開放以來，我國的石油工業發展迅速，相關的配套技術也得到了很大的完善。但隨著石油的開采以及我國石油消耗用量的不斷提高，我國的石油儲量在迅速地減少，隨之而來的頭等問題就是石油開采難度越來越大，油井的結構越來越復雜，開采環境越來越惡劣，而且油品的質量也越來越復雜。傳統的石油開采方式已經無法適應如今石油開采的需要，發展新型的石油開采裝備及石油開采技術是我們目前面臨的首要任務。在此背景下，噴射泵被應用在了石油開采上。噴射泵采油主要是依靠另一種流體的能量來舉升原油，達到采油目的的。噴射泵采油能適應復雜的開采環境、復雜的油井結構以及復雜的油品情況的特點，決定了該技術在以后的石油開采中有很大的應用前景。

2 噴射泵采油工藝簡介及原理分析

2.1 工藝簡介

目前在石油開采中，機械采油仍然占有很大的比例。機械采油又分為有桿采油和無桿采油，常見的驢頭式抽油機是屬于有桿采油，而像噴射泵采油、螺桿泵采油等就屬于無桿采油。雖然說有桿采油相對無桿采油在采油設備中占有很大的比例，但無桿采油的產油量卻和有桿采油不相上下。無桿采油相比有桿采油更適用于高產井、高含水井、稠油井、叢式井及水平井等復雜井況及油品復雜的特殊油井的開采，其經濟效益非常可觀。噴射泵采油屬于無桿采油的一種，該技術是利用介質流體的能量驅動井下石油流動，并將井下石油舉升到地面的采油技術，具有適應性強、流量調節靈活、可靠性高等特點。但是噴射泵的采油效率相對較低，所以并不適用于高含水油井的開采。

2.2 原理分析

噴射泵是靠介質流體高壓噴射作用來輸送流體的泵，它由噴嘴、混合室以及擴大管等組成。為了保證操作平穩安全，在喉管處設置一真空室（吸入室），在此之后設置混合室，用來混合兩種流體。工作時，介質流體由噴嘴噴出，使得真空室處在低壓狀態，將石油吸入真空室，然后進入混合室。在混合室，介質流體和石油會充分地混合，使二者的能量達到一種平衡狀態，流速也趨于一致。之后由喉管進入擴散室，混合流體的流速放慢，靜壓力回升，達到輸送、舉升石油的目的。

3 噴射泵采油系統的應用

目前我國的石油開采大部分都是非常規開采、特殊油井開采，傳統的采油工藝在如今的非常規、特殊井開采中顯示出越來越多的弊端。針對目前復雜的采油情況，我們需要在采油工藝上不斷地應用新的技術。噴射泵采油工藝在稠油開采、大斜井開采、高腐蝕油藏開采以及海上油田開采等復雜情況油藏開采中都有應用，且能夠很好地適應這些復雜情況，并取得了良好的效果。

3.1 噴射泵在稠油油藏開采中的應用

稠油粘度大、密度大、流動性差的特點決定了稠油的開采需要采用非常規的采油工藝技術，應針對其自身油井特點制定開采方案。稠油油井的地質結構復雜、斷層多、含油面積小、天然能量差、產能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流動性差，使得稠油井的油藏開采異常困難。噴射泵采油在稠油井油藏的開采中能夠很好地適應這種情況。通過實際的考察及應用，我們可以根據得到的油井數據及油藏數據，調整噴射泵的參數，如噴嘴直徑、泵筒通徑以及介質流體初始壓力，以適應油藏的開采需要。實驗證明，增大介質流體的初始壓力有利于增大油井的產量。

3.2 噴射泵在大斜井油藏開采中的應用

上世紀末開始，順應時代的發展要求，國內外開始創新發展斜井、水平井、叢式井技術，并實施應用。由于斜井、水平井可以橫穿油層，大大增加了泄油面積，相比直井，原油產量高出很多，提高了采油效率和采收率，經濟效益可觀。隨著石油工業的發展，斜井和水平井的數量越來越多，給無桿采油發展提供了機會。對于斜井和水平井采油，噴射泵可以很好地適應其復雜的井身結構：采油時，將噴射泵下放到井底，通過管柱對噴射泵輸送介質流體，實現采油工作；而對于斜井、水平井的彎曲的井身結構，噴射泵也可以很好地適應，工作過程不會受其影響。

3.3 噴射泵在高腐蝕性油藏開采中的應用

地下油藏的成分復雜多變，不同位置、不同深度油層的油藏成分也是千差萬別。有些油井的油藏具有腐蝕性，對有桿式抽油設備的抽油桿腐蝕嚴重，會造成抽油桿的腐蝕、偏磨斷裂，嚴重影響采油效率。應用噴射泵采油技術可以很好地解決有桿抽油設備的問題。噴射泵采油系統靠流體來傳遞能量，可以很好地發揮介質流體的載體作用，克服了有桿抽油設備抽油桿的腐蝕和偏磨現象。

4 噴射泵采油優化設計分析

4.1 噴射泵采油存在的問題

噴射泵采油系統可以適應復雜的井況及特殊的油品情況，但仍然存在一些問題。噴射泵的噴嘴部件屬于易損件，如何提高噴嘴的耐用度？當噴射泵開采油、氣、水、砂及蠟的混合流體時，泵內的多相流體流動機理如何？噴射泵采油的泵效及系統效率相對較低，如何提高噴射泵采油系統的采油效率？諸多問題都需要我們來解決優化。

4.2 噴射泵采油系統的優化

針對噴射泵采油系統存在的問題，我們應用優化設計方法，對噴射泵采油系統做出系統優化，提高系統的效率。對噴射泵噴嘴等易損件，我們進行材料及結構上的優化，分析噴嘴的受力情況，對應力集中的部位進行結構改造，分散噴嘴的應力，同時應用強度高，韌性好的材料，保證噴嘴的耐用度，提高噴嘴的使用壽命；針對噴射泵效率較低的問題（泵效30%-33%，系統效率10%-15%），我們可以通過調節噴射泵的參數（如：介質流體初壓、泵筒通徑）來調節，找到最適合本口油井的參數值，使得噴射泵達到最大的工作效率；對于多相流體的流動機理我們需要通過實驗來進行驗證。多相流體中的蠟會附著在輸送管道內壁，造成管道的擁堵。對此，我們可以對介質流體作出改變，使蠟可以溶解，以解決擁堵問題。

5 結束語

隨著石油行業的不斷發展，我國非常規的油井越來越多。在此背景下，無桿采油技術得到了很好的發展。噴射泵作為無桿采油的一種，在復雜的井況以及特殊油品的開采中應用廣泛。噴射泵采油系統適用性強，可靠性高，調節靈活，揚程的調節范圍也比較大，且噴嘴、喉管等部件換取方便。但噴射泵采油系統的效率較低，對高含水油井并不適用。隨著科技的發展創新，噴射泵的諸多問題會得到很好的解決。

參考文獻

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