反循环水力射流泵

技术领域

本发明涉及一种射流泵，尤其是涉及一种反循环水力射流泵，属于油气开发技术领域。

背景技术

随着油气田的不断开发，大斜度井和水平井的数量在逐渐增加，有杆排采工艺带来的杆柱偏磨问题越发突出。为了解决这个问题，无杆排采技术得到了快速发展，如潜油电泵、潜油螺杆泵、泡沫排液、气举、水力活塞泵等工艺技术。在上述技术中，潜油电泵散热差，橡胶件寿命短，电机、电缆易发生故障，耗电量较大、携排砂能力弱；泡沫排液需要定期添加起泡剂、消泡剂等化学药剂，随环境温度的升高，泡排剂的起泡能力和稳定性会大大降低，尤其在100℃以上的高温地层，许多起泡剂产生的泡沫会在1～2min内消失，甚至不产生泡沫；气举方式需要充足气源；水力活塞泵受砂、煤粉影响较大，控制系统相对复杂。由于某些油气井中含煤、砂较多，上述工艺技术存在明显的不足，水力射流泵因其携砂能力强，泵芯起出无需作业等优点，受到了更多的青睐。然而现有的水力射流泵采用正循环生产技术，油套环空(油管与套管之间的环形空间)或者油油环空(油管与油管之间的环空)的空间大、流速慢，尤其是在大斜度井、水平井开采中不能满足携砂、携煤粉要求，且工作效率低。

发明内容

为了克服现有水力射流泵存在的上述不足，本发明提供一种反循环水力射流泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种反循环水力射流泵，包括泵筒总成、泵芯总成，泵芯总成位于泵筒总成内，泵芯总成的下端固定连接有筛管，泵筒总成的上端与油管固定连接。

所述泵芯总成的泵芯外圆固定安装有坐封器，坐封器的外圆周设置有连续锯齿形的坐封轨道；泵芯内设置有轴向的井底液流道、动力液流道Ⅰ、混合液流道。

所述泵筒总成的泵筒固定设置有限位块，限位块沿坐封轨道滑动依次经过D、A、B、C点驱动泵芯总成轴向移动。

当所述限位块位于坐封轨道的下死点B时，油套环空与动力液流道Ⅰ之间的径向液流通道连通，射流泵为生产状态，经油套环空注入的动力液通过径向液流通道进入动力液流道Ⅰ；井底液通过筛管进入井底液流道；动力液向上通过喷嘴之后与井底液混合后经喉管进入混合液流道，混合液继续向上流动由泵芯上端的出液孔进入油管举升至地面。

当所述限位块位于坐封轨道的上死点A、C时，泵筒与动力液流道Ⅰ之间的径向液流通道关闭。

当所述限位块沿坐封轨道的下开口D点滑出坐封轨道之后，进行将泵芯总成举升出井筒作业。

所述泵芯内的混合液流道设置在动力液流道Ⅰ的上方，所述井底液流道、动力液流道Ⅰ并行设置。

所述混合液流道下端由上至下设置的喉管、连接套、引流管依次固定连接；喉管与引流管之间设置有喷嘴。

所述引流管上部的盲孔为动力液流道Ⅰ，盲孔壁设置的径向进液孔Ⅱ与动力液流道Ⅰ连通；所述泵芯侧壁上设置有通孔。

所述喷嘴内孔为上小下大的圆锥孔。

所述连接套对应喷嘴位置设置有连通井底液流道与动力液流道Ⅰ的径向通孔。

所述泵筒设置有径向进液孔Ⅰ。

所述油套环空与动力液流道Ⅰ的径向液流通道包括泵筒的径向进液孔Ⅰ、泵芯侧壁上的通孔、引流管的径向进液孔Ⅱ。

当所述限位块位于坐封轨道的下死点B时，径向进液孔Ⅰ、泵芯侧壁上的通孔、径向进液孔Ⅱ连通。

当所述限位块位于坐封轨道上死点A、C时，泵芯将径向进液孔Ⅱ与径向进液孔Ⅰ的连通通道关闭。

所述泵芯外圆周设置有用于密封泵芯与泵筒环空的径向密封圈，径向密封圈位于径向进液孔Ⅱ与坐封器之间。

所述泵芯上部安装有皮碗，皮碗的碗口朝下。

当所述限位块沿坐封轨道的下开口D点滑出坐封轨道，泵芯将径向液流通道关闭之后，径向密封圈上方的泵芯与泵筒之间环空形成动力液通道Ⅱ。

经所述油套环空注入的动力液通过动力液通道Ⅱ向上流动将皮碗打开，推动皮碗带动泵芯总成向上移动。

所述泵筒外圆安装有封隔器，封隔器位于限位块与径向进液孔Ⅰ之间。

所述径向进液孔Ⅰ、径向进液孔Ⅱ、径向通孔、出液孔的数量均为2个以上。

本发明的有益效果是，结构设计合理，能够有效解决有杆排采系统的杆柱偏磨问题，与现有水力射流泵技术相比，提高了混合液流速，进而提升携砂、煤粉等杂质的能力，有效提高开采效率。

附图说明

图1是本发明反循环水力射流泵的结构示意图。

图2是本发明的泵芯总成的结构示意图。

图3是本发明的泵筒总成的结构示意图。

图4是本发明举升泵芯作业状态的结构示意图。

图5是本发明的坐封器的坐封轨道展开图。

图中：1.出液孔，2.皮碗，3.喉管，4.喷嘴，5.连接套，6.径向进液孔Ⅱ，7.坐封器，8.筛管，9.泵芯，10.套管，11.内管，12.径向进液孔Ⅰ，13.封隔器，14.限位块，15.油管，16.泵筒，17.油管接头，18.尾管，19.引流管，20.坐封轨道，21.井底液流道，22.动力液流道Ⅰ，23.混合液流道，24.动力液通道Ⅱ，25.径向通孔，26.密封圈，100.泵筒总成，200.泵芯总成。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“垂直”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“密封”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。密封可以是油封密封，也可以是盘根密封或其他密封形式。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见附图1-5。本发明一种反循环水力射流泵，包括泵筒总成100、泵芯总成200，泵芯总成200位于泵筒总成100内，泵芯总成200的下端固定连接有筛管8，筛管8的孔隙尺寸根据地层杂质颗粒的大小确定；泵筒总成100的上端与油管15固定连接。

所述泵筒总成100的泵筒16固定设置有限位块14。

所述泵芯总成200的泵芯9外圆固定安装有坐封器7，坐封器7的外圆周设置有坐封轨道20，坐封轨道20为连续锯齿形的凹槽，连续锯齿形的坐封轨道20至少包括1组A、B、C、D四个点，其中：A、C为上死点；B为下死点；D为下开口，限位块14可通过D点进出坐封轨道20(参见附图5)。限位块14沿坐封轨道20滑动依次经过D、A、B、C点驱动泵芯总成200轴向移动。优选的，坐封轨道20包括2组A、B、C、D四个点，对应的限位块14数量为2个。

所述泵芯9内设置有轴向的井底液流道21、动力液流道Ⅰ22、混合液流道23。

当所述限位块14位于坐封轨道20的下死点B时，油套环空与动力液流道Ⅰ22之间的径向液流通道连通，射流泵处于生产状态，经油套环空注入的动力液通过径向液流通道进入动力液流道Ⅰ22；井底液通过筛管8进入井底液流道21；动力液向上通过喷嘴4之后与井底液混合后经喉管3进入混合液流道23，混合液继续向上流动由泵芯9上端的出液孔1进入油管15举升至地面。

当所述限位块14位于坐封轨道20的上死点A、C时，油套环空与动力液流道Ⅰ22之间的径向液流通道关闭，射流泵处于非生产状态。

当所述限位块14沿坐封轨道20的下开口D点滑出坐封轨道20之后，限位块14解除对泵芯9的约束，可以将泵芯总成200举升出井筒。

参见附图2。所述泵芯9内的混合液流道23设置在动力液流道Ⅰ22的上方，所述井底液流道21、动力液流道Ⅰ22并行设置。优选的，混合液流道23为固定安装在泵芯9内的内管11；所述井底液流道21为泵芯9与引流管19之间的环空。所述泵芯9可以由2段以上的泵芯固定连接组成。

所述混合液流道23下端由上至下设置的喉管3、连接套5、引流管19依次固定连接；引流管19上端的连接套5内安装喷嘴4，喷嘴4内孔为上小下大的圆锥孔，动力液沿动力液流道Ⅰ22向上流经喷嘴4后压力增加、流速加大。

所述引流管19上部设置有盲孔，盲孔为动力液流道Ⅰ22，盲孔壁设置的径向进液孔Ⅱ6与动力液流道Ⅰ22连通；所述泵芯9侧壁上设置有通孔与径向进液孔Ⅱ6连通。

所述连接套5对应喷嘴4位置设置有连通井底液流道21与动力液流道Ⅰ22的径向通孔25，井底液通过径向通孔25之后与流经喷嘴4增压后的动力液形成混合液，动力液携井底液向上经过喉管3进入混合液流道23。

所述泵筒16设置有径向进液孔Ⅰ12。

所述油套环空与动力液流道Ⅰ22的径向液流通道包括泵筒16的径向进液孔Ⅰ12、泵芯9侧壁上的通孔、引流管19的径向进液孔Ⅱ6。

参见附图1。当所述限位块14位于坐封轨道20下死点B时，泵筒16与动力液流道Ⅰ22的径向液流通道连通，即泵筒16的径向进液孔Ⅰ12、泵芯9侧壁上的通孔、引流管19的径向进液孔Ⅱ6连通，射流泵进入生产作业模式。

当所述限位块14位于坐封轨道20上死点A、C时，泵芯9将径向进液孔Ⅱ6与径向进液孔Ⅰ12的连通通道关闭。

所述泵芯9外圆周设置有用于密封泵芯9与泵筒16之间环空的径向密封圈26，密封圈26位于径向进液孔Ⅱ6与坐封器7之间。

所述泵芯9上部固定安装有皮碗2，皮碗2的碗口朝下。

当所述限位块14沿坐封器7的坐封轨道20的下开口D点滑出坐封轨道20凹槽，泵芯9将径向液流通道关闭之后，径向密封圈26上方的泵芯9与泵筒16之间环空形成动力液通道Ⅱ24。

经油套环空注入的动力液通过动力液通道Ⅱ24向上流动将皮碗2打开，推动皮碗2带动泵芯总成200向上移动。

进一步，所述泵筒16外圆安装有封隔器13，封隔器13位于限位块14与径向进液孔Ⅰ12之间。

参见附图3。所述泵筒总成100的油管接头17、泵筒16、尾管接头、尾管18由上至下依次固定连接，所述泵筒16可以由2个以上的短节依次固定连接组成。所述泵芯总成200下端的筛管8位于尾管18内。

进一步，所述的径向进液孔Ⅰ12、径向进液孔Ⅱ6、径向通孔25、出液孔1、泵芯9侧壁上的通孔的数量均为2个以上，且沿圆周均布。

本发明所述的井底液依靠井底流压作用流动，动力液是由井口控制系统提供的压力液。

本发明反循环水力射流泵的工作过程如下：

首先，将组装完毕的泵筒总成100连接在油管15的下端，并通过下入油管将泵筒总成100送至套管10内的工艺设计深度；

之后，将泵芯总成200从油管15内投入，向油管15内注入动力液，泵芯总成200在水压作用下进入泵筒总成，到达设计位置后，固定安装在泵筒16上的限位块14由坐封器7的坐封轨道20的下开口D进入坐封轨道20凹槽内；

然后，限位块14沿坐封轨道20的凹槽滑动至下死点B(参见附图1)，此时径向液流通道的泵筒16的径向进液孔Ⅰ12、泵芯9侧壁上的通孔、引流管19的径向进液孔Ⅱ6连通，开启油气井的生产模式，即：调整地面采油树阀门，向油套环空注入的动力液经过径向液流通道进入动力液流道Ⅰ22；井底液经过筛管8进入泵芯9，在井下流压作用下井底液向上进入井底液流道21，经过连接套5的径向通孔25到达喷嘴4与喉管3之间的区域；动力液向上经过喷嘴4增压之后，与井底液形成混合液，混合液经喉管3进入混合液流道23，混合液继续向上流动由泵芯9上端的出液孔1进入油管15举升至地面。

参见附图4，当需要将泵芯总成200举升出井口时，操作过程如下：

首先，向油管15内注入动力液，提升注入压力，使限位块14沿坐封轨道20的凹槽滑动至下开口D点，并滑出坐封轨道20，限位块14解除对泵芯总成200的控制，同时泵芯9将油套环空与动力液流道Ⅰ22的径向液流通道关闭；

之后，调整采油树阀门，将动力液从油套环空注入，反循环洗井，动力液经泵筒16的径向进液孔Ⅰ12进入动力液通道Ⅱ24，动力液沿动力液通道Ⅱ24向上迫使皮碗2膨胀打开，带动泵芯总成200向上运动，从而将泵芯总成举升至地面。

本发明反循环水力射流泵结构合理、简单，便于制造，方便维护，无需配套使用抽油杆从而避免发生抽油杆偏磨；生产作业过程射流泵无相对运动，避免磨损及降低泵的故障率；泵芯起出无需杆柱作业，方便快捷；反循环生产，提升携砂、煤粉等杂质的能力；实现降低能耗、提高泵效的目的，液量变化范围大，对于含砂、含煤粉高的大斜度井、水平井等井况举升更具优势。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。