射流泵采油PPT課件

1、2射流泵采油（1）水力射流泵井設(shè)備與工作原理（2）水力射流泵的工作特性參數(shù)（3）水力射流泵井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計（4）水力射流泵井生產(chǎn)管理與故障診斷4主要內(nèi)容9射流泵采油（1）水力射流泵井設(shè)備與工作原理（2）水力射流泵的工作特性參數(shù)（3）水力射流泵井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計（4）水力射流泵井生產(chǎn)管理與故障診斷5水力射流泵采油系統(tǒng)水力射流泵（也稱噴射泵）是利用射流原理將注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液的無桿水力采油設(shè)備。射流泵采油系統(tǒng)與水力活塞泵一樣，由地面（包括動力液供給和產(chǎn)出液收集處理系統(tǒng)）和井下（包括動力液及產(chǎn)出液在井筒內(nèi)的流動系統(tǒng)和射流泵）兩大部分組成。地面部分和井筒流動系統(tǒng)與水力活塞

2、泵開式采油系統(tǒng)相同，動力液在井下與油層產(chǎn)出液混合后返回地面，見圖4-16。6水力射流泵采油一、水力射流泵采油系統(tǒng)井口高壓泵機組高壓控制管匯動力液處理裝置計量裝置地面管線系統(tǒng)組成油井裝置地面流程井下器具管柱結(jié)構(gòu)射流泵圖4-16 射流泵采油井下系統(tǒng)示意圖射流泵主要由噴嘴、喉管及擴散管組成。噴嘴將高壓動力液的壓能轉(zhuǎn)換為高速流動液體的動能，并在嘴后形成低壓區(qū)。高速流動的低壓動力液與被吸入低壓區(qū)的油層產(chǎn)出液在喉管中混合，流經(jīng)截面不斷擴大的擴散管時，因流速降低將高速流動的液體動能轉(zhuǎn)換成低速流動的壓能?；旌弦旱膲毫μ岣吆蟊慌e升到地面。78井下射流泵工作示意圖二、水力射流泵工作特性(一)射流泵工作原理動力液地

3、面加壓；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔?；動力液被傳至井下噴嘴；通過噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換動能；嘴后形成低壓區(qū)；動力液與油層產(chǎn)出液在喉管中混合；經(jīng)擴散管動能轉(zhuǎn)換成壓能；混合液的壓力提高后被舉升到地面。9圖4-17 井下射流泵工作示意圖水力射流泵排量、揚程取決于噴嘴面積與喉管面積的比值。優(yōu)點：(1) 沒有運動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，泵排量范圍大水力射流泵舉升原理注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。(2) 可利用動力液的熱力及化學(xué)特性，適用于高凝油、稠油、高含蠟油井。(3) 對定向井、水平井和海上叢式井的舉升有良好的適應(yīng)性。10缺點：高壓動力液通過噴嘴時的水力阻力損失高速流動的動力液與低速流動的油層產(chǎn)出液產(chǎn)生的

4、高湍流混合損失射流泵的效率遠(yuǎn)低于容積式泵的效率(大規(guī)模使用效率偏低)需要建設(shè)地面動力液系統(tǒng)以上缺點使噴射泵使用受到一定的限制1112主要內(nèi)容9射流泵采油（1）水力射流泵井設(shè)備與工作原理（2）水力射流泵的工作特性參數(shù)（3）水力射流泵井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計（4）水力射流泵井生產(chǎn)管理與故障診斷噴射泵的面積比定義為： r = j13aatq3q1流量比定義為： m =地層產(chǎn)出液與動力液得失能量之比定義為噴射泵的泵效：= mhe =q3(p2 p3 )q1(p1 p2 )p2 p3p1 p2壓力比定義為： h = 1 r 2r(1 + m ) 1 + m 22 (1 + k j ) (1 + k s )m

5、r r (h 2 3 ) = 1 n h(h1 2 ) m + n n = (1 + k j )+ (1 + k s )m 3 + (1 + kt d )r 2 (1 + m ) + k 1 r 1 r ajatr =q3q1m =p2 p3p1 p2h = mhe =q3(p2 p3 )q1(p1 p2 ) 2 h h = 2 r 3 射流泵無量綱特性曲線特性方程1415噴嘴與喉管直徑根據(jù)油井的具體情況進行選泵時，在選定泵的特性曲線上確定最佳流量比、壓力比，在此基礎(chǔ)上以油井的產(chǎn)液量和動力液流量為依據(jù)，求出最佳噴嘴直徑及噴嘴與喉管的面積比。1q1(p1 p3 )/aj = 0.06082d j

6、 = 2 a j / 314.由已選定的泵型確定其噴嘴與喉管的面積比，再求出喉管面積：at = aj/rdt = 2 at/3.1416噴射泵在非等密度體系中的水力特性噴射泵的工作特性方程是進行噴射泵設(shè)計及其應(yīng)用的主要依據(jù)。布朗(brown)給出的特性方程只適用于等密度體系。油田采用噴射泵一般是用污水作為動力液，開采地下原油。動力液和產(chǎn)出液的密度、粘度等物性不相同，應(yīng)推導(dǎo)出適合于一般條件下的噴射泵工作特性方程，并研究相關(guān)因素，如密度比和摩擦損失因數(shù)對噴射泵水力特性的影響。(h 2 3 ) = 1 n h(h1 2 ) m + n n = (1 + k j )+ (1 + k s )m 3 +

7、(1 + k t d )r 2 (1 + m ) + k1 r r (1 + k j ) (1 + k s )m r 2 2r(1 + m ) 1 + m 21 r 1 r 17布朗方法布朗應(yīng)用洛倫茲(lorenz)混合損失理論，依據(jù)能量守恒原理，給出了等密度體系中的噴射泵工作特性方程 2 h h = 2 r 3 式中h為無因次壓頭比；h1為動力液進泵前壓頭； h2為混合液在泵排出口處的壓頭； h3為地層液在泵吸入口處壓頭；m為無因次流量比，即地層液體積流量q3與動力液體積流量q1之比；r為無因次面積比，即噴嘴截面面積aj與喉管截面面積at之比；kj，ks，kt和kd分別為噴嘴、吸入環(huán)道、喉管

8、和擴散管的摩擦損失因數(shù)。(1) b =118布朗方法的修正式(1)在非等密度體系中應(yīng)用時會造成較大的誤差，需進行修正。1、修正的特性參數(shù)將無因次壓頭比h修正為無因次壓力比1h(p2 p3 )(p p2 )=(2)式中p1為動力液進泵壓力；p3為地層液進泵壓力；p2為混合液在泵排出口處壓力。在非等密度體系中，定義無因次密度比 31式中 為動力液密度； 3 為地層液密度。(3)1920212223主要內(nèi)容9射流泵采油（1）水力射流泵井設(shè)備與工作原理（2）水力射流泵的工作特性參數(shù)（3）水力射流泵井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計（4）水力射流泵井生產(chǎn)管理與故障診斷24252627水力噴射泵油井工況效果預(yù)測程序設(shè)計步

9、驟根據(jù)油井歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，計算油井ipr曲線，依據(jù)油層的流入動態(tài)，即ipr曲線確定設(shè)計產(chǎn)液量q3下的井底流壓。從井底向上計算井筒壓力分布，由泵的泵入口壓力確定下泵深度。假設(shè)一個動力液量q1，例如q1=10*q3已知動力液井口壓力ps、溫度，由井口向下計算得到動力液泵入口壓力p1。混合液量q2=q1+q3=10*q3+q3=11*q3 ，已知混合液的井口套壓p套、溫度，由井口向下計算到混合液泵出口處壓力p2。計算壓頭比h=(p2-p3)/(p1-p2)。由非等密度體系噴射泵水力特性曲線關(guān)系式計算得到對應(yīng)面積比為r的噴射泵壓頭比為h時的流量比。由m=q3/q1 ，得q1=q1/m ，返回，直到q1

10、與上次計算的q1相差在一個足夠小的范圍，此時得到的h和m就是泵的實際工作點。噴射泵油井生產(chǎn)效果預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計流程框圖如圖所示。282930主要內(nèi)容9射流泵采油（1）水力射流泵井設(shè)備與工作原理（2）水力射流泵的工作特性參數(shù)（3）水力射流泵井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計（4）水力射流泵井生產(chǎn)管理與故障診斷314. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.1 噴射泵井生產(chǎn)系統(tǒng)主要故障形式4.2 噴射泵井工況診斷4.2.1 動力液的測試計算4.2.2 油層產(chǎn)出液和混合液的測試計算4.2.3 油井產(chǎn)能曲線的計算4.3 噴射泵井工況診斷、調(diào)參實例4.4 小結(jié)4. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.1 噴射泵井生產(chǎn)系統(tǒng)主要故障形式噴射泵采油系統(tǒng)由地面

11、和井下兩大部分組成。地面部分包括動力液供給和混合液收集處理及計量系統(tǒng)，井下部分包括動力液、地層產(chǎn)出液及混合液在井筒內(nèi)的流動系統(tǒng)和噴射泵。地面部分的故障主要有：(1)流程上的閘門失效。(2)動力液壓力過低或過高、動力液溫度低。(3)管線穿孔。(4)增壓系統(tǒng)損壞。(5)計量系統(tǒng)誤差。32334. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.1 噴射泵井生產(chǎn)系統(tǒng)主要故障形式井下部分的故障主要有：(1)油管漏；(2)泵吸入口堵；(3)泵排出口堵；(4)工作筒內(nèi)流道堵；(5)噴嘴、喉管損壞；(6)噴射泵不起噴；(7)噴射泵泵效低。其中故障(1),(2),(3),(4)可以通過動力液量和混合液量及混合液是否含油來了解，而故障(

12、5),(6),(7)則需要根據(jù)測試數(shù)據(jù)和計算分析判斷。344. 噴射泵工況診斷技術(shù)噴射泵泵效是流量比和壓力比的乘積，流量比和壓力比是描述噴射泵工作狀況的兩個主要的參數(shù)。噴射泵工況診斷的任務(wù)是通過測試數(shù)據(jù)，直接或間接地得到q1、q3、p1、p2、p3這5個決定壓力比、流量比和泵效的參數(shù) 。4.2 噴射泵井工況診斷354. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷4.2.1 動力液的測試計算q1是進泵的動力液量，p1是動力液泵入口壓力；動力液是油田回注污水或稀油，也可以是蒸汽。動力液在井口時一般是單相流體，因此，可以用普通流量計、壓力表和溫度計在地面測試得到動力液的流量、壓力和溫度。根據(jù)多相垂直

13、管流的計算方法計算得到井下動力液泵入口處的流量、壓力和溫度 。364. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷4.2.2 油層產(chǎn)出液和混合液的測試計算q3是地層產(chǎn)出液量，它可以由混合液減去動力液得到，即：q3 = q2 q1混合液可以在地面計量，但混合液中包含動力液和地層產(chǎn)出液，含有油、氣和水，甚至還有地層砂，不能用普通的流量計計量。而需要在計量間用油氣分離器進行計量?；旌弦旱膲毫蜏囟瓤梢杂闷胀ǖ膲毫Ρ砗蜏囟扔嬙诘孛鏈y量。有了混合液的流量、壓力和溫度，以及流體的含水和氣液比，就可以根據(jù)多相垂直管流的計算方法計算得到井下泵排出口處的流量q2、壓力p2和溫度，并由上式計算得到q3。374.

14、噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷4.2.2 油層產(chǎn)出液和混合液的測試計算p3是地層產(chǎn)出液的泵入口壓力，無法實現(xiàn)實時測試。由此可見，噴射泵的診斷測試工作關(guān)鍵在于p3的測試。噴射泵的工作特性方程是進行噴射泵設(shè)計及其應(yīng)用的主要依據(jù)。布朗(brown)給出的特性方程只適用于等密度體系。而油田噴射泵采油一般是用污水作為動力液，開采地下原油。動力液和產(chǎn)出液的密度、粘度等物性不相同，因此，為了合理地應(yīng)用噴射泵開采原油，應(yīng)采用適合于一般條件下的噴射泵工作特性方程。( ) =2 3 1 np p( ) +1 2 m np ( ) ( = + + + s bjn 1 k 1 k m)( )( ) ( )

15、 + + + + bt d1 k 1 m r 1 m+ k 223 r ( ) ( + + 2s bj r1 k 1 k m)( ) + + 2b2r 1 m 1 m r 3 =b1其中無因次密度比：384. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷將布朗方法修正、擴展到非等密度體系中的噴射泵工作特性方程：2 2 1 r 1 r 1 r p h = 394. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷4.2.2 油層產(chǎn)出液和混合液的測試計算式中，kj、ks、kt和kd分別為噴嘴、吸入環(huán)道、喉管和擴散管的摩擦損失因數(shù)，噴射泵工作特性方程描述了壓力比與流量比之間的關(guān)系，對于某種型號的噴射泵，可以

16、從廠家得到描述其性能和結(jié)構(gòu)的kj，ks，kt，kd和r，油井的無因次密度比可通過計算得到。因此，如果已知流量比，則可以通過式上式計算得到壓力比，由壓力比的定義和前面得到的p1，p2就可以得到p3。404. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.2 噴射泵井工況診斷4.2.3 油井產(chǎn)能曲線的計算由q3、p3、下泵深度、油層靜壓等數(shù)據(jù)可以計算得到油井ipr曲線。如果沒有油層靜壓數(shù)據(jù)，可以通過調(diào)整動力液井口壓力、流量，得到油井在另一個工作制度下的生產(chǎn)參數(shù)，由兩組動態(tài)數(shù)據(jù)法計算得到油井ipr曲線。414. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.3 噴射泵井工況診斷實例辛73-2井，該井前期采用3mm噴嘴，4.8mm喉管，經(jīng)診斷分析其

17、泵效為13.73%，調(diào)參后采用3.2mm噴嘴，4.8mm喉管，提高了泵的面積比，使泵效提高到17.29%，動力液用量減少了33.5m3/d。424. 噴射泵工況診斷技術(shù)4.4 小結(jié)(1)由測試數(shù)據(jù)，可以計算得到噴射泵采油系統(tǒng)的工作參數(shù)包括：動力液泵入口壓力、溫度，混合液泵出口壓力、溫度，油層產(chǎn)出液的泵入口壓力、溫度，泵工作的壓力比，流量比和泵效等參數(shù)，由這些數(shù)據(jù)就可以對噴射泵工作狀況進行評價。(2)該方法可以計算得到油井流入動態(tài)曲線，結(jié)合油井流入動態(tài)曲線和泵工作的壓力比，流量比和泵效，對噴射泵井調(diào)參提供可靠的參考依據(jù)。433水力噴射泵油井工況診斷程序設(shè)計步驟測試得到動力液井口壓力ps、溫度、動力液量q1，由井口向下計算得到動力液泵入口壓力p1。測試得到混合液量q2、混合液的井口套壓p套、溫度，由井口向下計算到混合液