喷射泵采油系统优化设计探析

1喷射泵采油工艺技术现状

喷射泵是一种流体动力泵，它是借助一种流体的能量来驱动另一种流体，靠前一种流体的能量来工作。在工业上，喷射泵又叫射流泵、喷射器，其工作流体可以是气体、液体。常见的有水蒸气喷射泵、空气喷射泵、水力喷射泵等。还有一种喷射泵的介质是介质油，这种喷射泵主要用于获得高真空和超高真空，是一种高压设备。科技在发展，社会在进步，石油工业的发展也是一日千里。改革开放以来，我国的石油工业发展迅速，相关的配套技术也得到了很大的完善。但随着石油的开采以及我国石油消耗用量的不断提高，我国的石油储量在迅速地减少，随之而来的头等问题就是石油开采难度越来越大，油井的结构越来越复杂，开采环境越来越恶劣，而且油品的质量也越来越复杂。传统的石油开采方式已经无法适应如今石油开采的需要，发展新型的石油开采装备及石油开采技术是我们目前面临的首要任务。在此背景下，喷射泵被应用在了石油开采上。喷射泵采油主要是依靠另一种流体的能量来举升原油，达到采油目的的。喷射泵采油能适应复杂的开采环境、复杂的油井结构以及复杂的油品情况的特点，决定了该技术在以后的石油开采中有很大的应用前景。

2喷射泵采油工艺简介及原理分析

2.1工艺简介

目前在石油开采中，机械采油仍然占有很大的比例。机械采油又分为有杆采油和无杆采油，常见的驴头式抽油机是属于有杆采油，而像喷射泵采油、螺杆泵采油等就属于无杆采油。虽然说有杆采油相对无杆采油在采油设备中占有很大的比例，但无杆采油的产油量却和有杆采油不相上下。无杆采油相比有杆采油更适用于高产井、高含水井、稠油井、丛式井及水平井等复杂井况及油品复杂的特殊油井的开采，其经济效益非常可观。喷射泵采油属于无杆采油的一种，该技术是利用介质流体的能量驱动井下石油流动，并将井下石油举升到地面的采油技术，具有适应性强、流量调节灵活、可靠性高等特点。但是喷射泵的采油效率相对较低，所以并不适用于高含水油井的开采。

2.2原理分析

喷射泵是靠介质流体高压喷射作用来输送流体的泵，它由喷嘴、混合室以及扩大管等组成。为了保证操作平稳安全，在喉管处设置一真空室（吸入室），在此之后设置混合室，用来混合两种流体。工作时，介质流体由喷嘴喷出，使得真空室处在低压状态，将石油吸入真空室，然后进入混合室。在混合室，介质流体和石油会充分地混合，使二者的能量达到一种平衡状态，流速也趋于一致。之后由喉管进入扩散室，混合流体的流速放慢，静压力回升，达到输送、举升石油的目的。

3喷射泵采油系统的应用

目前我国的石油开采大部分都是非常规开采、特殊油井开采，传统的采油工艺在如今的非常规、特殊井开采中显示出越来越多的弊端。针对目前复杂的采油情况，我们需要在采油工艺上不断地应用新的技术。喷射泵采油工艺在稠油开采、大斜井开采、高腐蚀油藏开采以及海上油田开采等复杂情况油藏开采中都有应用，且能够很好地适应这些复杂情况，并取得了良好的效果。

3.1喷射泵在稠油油藏开采中的应用

稠油粘度大、密度大、流动性差的特点决定了稠油的开采需要采用非常规的采油工艺技术，应针对其自身油井特点制定开采方案。稠油油井的地质结构复杂、断层多、含油面积小、天然能量差、产能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流动性差，使得稠油井的油藏开采异常困难。喷射泵采油在稠油井油藏的开采中能够很好地适应这种情况。通过实际的考察及应用，我们可以根据得到的油井数据及油藏数据，调整喷射泵的参数，如喷嘴直径、泵筒通径以及介质流体初始压力，以适应油藏的开采需要。实验证明，增大介质流体的初始压力有利于增大油井的产量。

3.2喷射泵在大斜井油藏开采中的应用

上世纪末开始，顺应时代的发展要求，国内外开始创新发展斜井、水平井、丛式井技术，并实施应用。由于斜井、水平井可以横穿油层，大大增加了泄油面积，相比直井，原油产量高出很多，提高了采油效率和采收率，经济效益可观。随着石油工业的发展，斜井和水平井的数量越来越多，给无杆采油发展提供了机会。对于斜井和水平井采油，喷射泵可以很好地适应其复杂的井身结构：采油时，将喷射泵下放到井底，通过管柱对喷射泵输送介质流体，实现采油工作；而对于斜井、水平井的弯曲的井身结构，喷射泵也可以很好地适应，工作过程不会受其影响。

3.3喷射泵在高腐蚀性油藏开采中的应用

地下油藏的成分复杂多变，不同位置、不同深度油层的油藏成分也是千差万别。有些油井的油藏具有腐蚀性，对有杆式抽油设备的抽油杆腐蚀严重，会造成抽油杆的腐蚀、偏磨断裂，严重影响采油效率。应用喷射泵采油技术可以很好地解决有杆抽油设备的问题。喷射泵采油系统靠流体来传递能量，可以很好地发挥介质流体的载体作用，克服了有杆抽油设备抽油杆的腐蚀和偏磨现象。

4喷射泵采油优化设计分析

4.1喷射泵采油存在的问题

喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。

4.2喷射泵采油系统的优化

针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30％-33％，系统效率10％-15％），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。

5结束语

随着石油行业的不断发展，我国非常规的油井越来越多。在此背景下，无杆采油技术得到了很好的发展。喷射泵作为无杆采油的一种，在复杂的井况以及特殊油品的开采中应用广泛。喷射泵采油系统适用性强，可靠性高，调节灵活，扬程的调节范围也比较大，且喷嘴、喉管等部件换取方便。但喷射泵采油系统的效率较低，对高含水油井并不适用。随着科技的发展创新，喷射泵的诸多问题会得到很好的解决。

作者：陈松鹤 叶海良 卞月斐 单位：利欧集团股份有限公司