《射流泵采油》PPT课件.ppt

1、,2,射流泵采油, ,（1）水力射流泵井设备与工作原理 （2）水力射流泵的工作特性参数 （3）水力射流泵井生产参数优化设计 （4）水力射流泵井生产管理与故障诊断,4,主要内容, ,9射流泵采油 （1）水力射流泵井设备与工作原理 （2）水力射流泵的工作特性参数 （3）水力射流泵井生产参数优化设计 （4）水力射流泵井生产管理与故障诊断,5,水力射流泵采油系统 水力射流泵（也称喷射泵）是利用射流原理将注入井内的,高压动力液的能量传递给井下油层产出液的无杆水力采油设备。,射流泵采油系统与水力活塞泵一样，由地面（包括动力液,供给和产出液收集处理系统）和井下（包括动力液及产出液在,井筒内的流动系统和射流泵

2、）两大部分组成。,地面部分和井筒流动系统与水力活塞泵开式采油系统相,同，动力液在井下与油层产出液混合后返回地面，见图4-16。,6,水力射流泵采油 一、水力射流泵采油系统 井口,高压泵机组 高压控制管汇 动力液处理装置 计量装置,地面管线,系 统,组 成,油井 装置,地面 流程,井下器具管柱结构 射流泵,图4-16 射流泵采油井下系统示意图,射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成。 喷嘴将高压动力液的压能转换为高速流动 液体的动能，并在嘴后形成低压区。 高速流动的低压动力液与被吸入低压区的 油层产出液在喉管中混合，流经截面不断 扩大的扩散管时，因流速降低将高速流动 的液体动能转换成低速流动的压能。

3、 混合液的压力提高后被举升到地面。 7,8,井下射流泵工作示意图,二、水力射流泵工作特性 (一)射流泵工作原理 动力液地面加压； 油管或专用动力液管输送； 动力液被传至井下喷嘴；,通过喷嘴将压能转换动能； 嘴后形成低压区；,动力液与油层产出液在喉管中混合； 经扩散管动能转换成压能；,混合液的压力提高后被举升到地面。 9,图4-17 井下射流泵工作示意图 水力射流泵排量、扬,程取决于喷嘴面积与 喉管面积的比值。,优点：(1) 没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大,水力射流泵举升原理 注入井内的高压动力液的能量传递给井下油层产出液。,(2) 可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、 稠油、高含

4、蜡油井。 (3) 对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适 应性。 10,缺点：,高压动力液通过喷嘴时的水力阻力损失 高速流动的动力液与低速流动的油层产出液产生的高湍流,混合损失,射流泵的效率远低于容积式泵的效率(大规模使用效率偏低) 需要建设地面动力液系统 以上缺点使喷射泵使用受到一定的限制 11,12,主要内容, ,9射流泵采油 （1）水力射流泵井设备与工作原理 （2）水力射流泵的工作特性参数 （3）水力射流泵井生产参数优化设计 （4）水力射流泵井生产管理与故障诊断,喷射泵的面积比定义为： R = j,13,A At,q3 q1,流量比定义为： M =,地层产出液与动力液得失能量之比定

5、义为喷射泵的泵效：,= MH,E =,q3(P2 P3 ) q1(P1 P2 ),P2 P3 P1 P2,压力比定义为： H =,1 R ,2R(1 + M )1 + M 2,2 ,(1 + K j ) (1 + K s )M ,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 ,Aj At,R =,q3 q1,M =,P2 P3 P1 P2,H =,= MH,E =,q3(P2 P3 ) q1(P1 P2 ), ,2, H ,

6、 H = 2 R 3 ,射 流 泵 无 量 纲 特 性 曲 线,特性方程 14,15,喷嘴与喉管直径,根据油井的具体情况进行选泵时，在选定泵的特性曲线上确定最佳,流量比、压力比，在此基础上以油井的产液量和动力液流量为依,据，求出最佳喷嘴直径及喷嘴与喉管的面积比。,1,q1 (P1 P3 )/,Aj = 0.06082,d j = 2 A j / 314,.,由已选定的泵型确定其喷嘴与喉管的面积比，再求出喉管面积：,At = Aj/R,dt = 2 At/3.14,16,喷射泵在非等密度体系中的水力特性,喷射泵的工作特性方程是进行喷射泵设计及其应用的,主要依据。,布朗(Brown)给出的特性方程

7、只适用于等密度体系。 油田采用喷射泵一般是用污水作为动力液，开采地下,原油。,动力液和产出液的密度、粘度等物性不相同，应推导,出适合于一般条件下的喷射泵工作特性方程，,并研究相关因素，如密度比和摩擦损失因数对喷射泵,水力特性的影响。,(H 2 3 ) = 1 N, H,(H1 2 ) M + N,N = (1 + K j )+ (1 + K S )M 3 ,+ (1 + K t d )R 2 (1 + M ) ,+ K,1 R ,R ,(1 + K j ) (1 + K s )M ,R ,2 ,2R(1 + M )1 + M 2,1 R ,1 R ,17,布朗方法 布朗应用洛伦兹(Lorenz

8、)混合损失理论，依据能 量守恒原理，给出了等密度体系中的喷射泵工作特性 方程, ,2, H , H = 2 R 3 ,式中H为无因次压头比；H1为动力液进泵前压头； H2为混合液在泵排出口 处的压头； H3为地层液在泵吸入口处压头；M为无因次流量比，即地层液 体积流量q3与动力液体积流量q1之比；R为无因次面积比，即喷嘴截面面积 Aj与喉管截面面积At之比；Kj，Ks，Kt和Kd分别为喷嘴、吸入环道、喉管和,扩散管的摩擦损失因数。,(1), B =,1,18,布朗方法的修正,式(1)在非等密度体系中应用时会造成较大的误差，需进行,修正。,1、修正的特性参数 将无因次压头比H修正为无因次压力比,

9、1,H,(P2 P3 ) (P P2 ),=,(2),式中P1为动力液进泵压力；P3为地层液进泵压力；P2为混合液在泵排出口 处压力。 在非等密度体系中，定义无因次密度比, 3 1 式中 为动力液密度； 3 为地层液密度。,(3),19,20,21,22,23,主要内容, ,9射流泵采油 （1）水力射流泵井设备与工作原理 （2）水力射流泵的工作特性参数 （3）水力射流泵井生产参数优化设计 （4）水力射流泵井生产管理与故障诊断,24,25,26,27,水力喷射泵油井工况效果预测程序设计步骤 根据油井历史生产数据，计算油井IPR曲线，依据油层的流,入动态，即IPR曲线确定设计产液量Q3下的井底流压

10、。 从井底向上计算井筒压力分布，由泵的泵入口压力确定下泵,深度。,假设一个动力液量Q1，例如Q1=10*Q3 已知动力液井口压力Ps、温度，由井口向下计算得到动力液 泵入口压力P1。 混合液量Q2=Q1+Q3=10*Q3+Q3=11*Q3 ，已知混合液的井口 套压P套、温度，由井口向下计算到混合液泵出口处压力P2。 计算压头比H=(P2-P3)/(P1-P2)。 由非等密度体系喷射泵水力特性曲线关系式计算得到对应面,积比为R的喷射泵压头比为H时的流量比。,由M=Q3/Q1 ，得Q1=Q1/M ，返回，直到Q1 与上次计算的 Q1相差在一个足够小的范围，此时得到的H和M就是泵的实际工 作点。,喷

11、射泵油井生产效果预测系统设计流程框图如图所示。,28,29,30,主要内容, ,9射流泵采油 （1）水力射流泵井设备与工作原理 （2）水力射流泵的工作特性参数 （3）水力射流泵井生产参数优化设计 （4）水力射流泵井生产管理与故障诊断,31,4. 喷射泵工况诊断技术,4.1 喷射泵井生产系统主要故障形式 4.2 喷射泵井工况诊断,4.2.1 动力液的测试计算,4.2.2 油层产出液和混合液的测试计算 4.2.3 油井产能曲线的计算,4.3 喷射泵井工况诊断、调参实例 4.4 小结,4. 喷射泵工况诊断技术 4.1 喷射泵井生产系统主要故障形式,喷射泵采油系统由地面和井下两大部分组成。地面部分包括

12、动力液供,给和混合液收集处理及计量系统，井下部分包括动力液、地层产出液,及混合液在井筒内的流动系统和喷射泵。,地面部分的故障主要有：,(1)流程上的闸门失效。 (2)动力液压力过低或过高、动力液温度低。 (3)管线穿孔。 (4)增压系统损坏。 (5)计量系统误差。 32,33,4. 喷射泵工况诊断技术 4.1 喷射泵井生产系统主要故障形式 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)工作筒内流道堵； (5)喷嘴、喉管损坏； (6)喷射泵不起喷； (7)喷射泵泵效低。 其中故障(1),(2),(3),(4)可以通过动力液量和混合液量及混合液是,否含油来了

13、解，而故障(5),(6),(7)则需要根据测试数据和计算分析 判断。,34,4. 喷射泵工况诊断技术,喷射泵泵效是流量比和压力比的乘积，,流量比和压力比是描述喷射泵工作状况的两个主要的参数。,喷射泵工况诊断的任务是通过测试数据，直接或间接地得到,q1、q3、p1、p2、p3,这5个决定压力比、流量比和泵效的参数 。,4.2 喷射泵井工况诊断,35,4. 喷射泵工况诊断技术,4.2 喷射泵井工况诊断,4.2.1 动力液的测试计算,q1是进泵的动力液量， p1是动力液泵入口压力；,动力液是油田回注污水或稀油，也可以是蒸汽。,动力液在井口时一般是单相流体，因此，可以用普通流量计、 压力表和温度计在地

14、面测试得到动力液的流量、压力和温度。 根据多相垂直管流的计算方法计算得到井下动力液泵入口处的,流量、压力和温度 。,36,4. 喷射泵工况诊断技术 4.2 喷射泵井工况诊断 4.2.2 油层产出液和混合液的测试计算 q3是地层产出液量，它可以由混合液减去动力液得到，即： q3 = q2 q1 混合液可以在地面计量，但混合液中包含动力液和地层产 出液，含有油、气和水，甚至还有地层砂，不能用普通的流量 计计量。而需要在计量间用油气分离器进行计量。混合液的压 力和温度可以用普通的压力表和温度计在地面测量。 有了混合液的流量、压力和温度，以及流体的含水和气液 比，就可以根据多相垂直管流的计算方法计算得

15、到井下泵排出,口处的流量q2、压力P2和温度，并由上式计算得到q3。,37,4. 喷射泵工况诊断技术,4.2 喷射泵井工况诊断,4.2.2 油层产出液和混合液的测试计算,P3是地层产出液的泵入口压力，无法实现实时测试。由此,可见，喷射泵的诊断测试工作关键在于P3的测试。,喷射泵的工作特性方程是进行喷射泵设计及其应用的 主要依据。布朗(Brown)给出的特性方程只适用于等密度 体系。而油田喷射泵采油一般是用污水作为动力液，开采 地下原油。动力液和产出液的密度、粘度等物性不相同， 因此，为了合理地应用喷射泵开采原油，应采用适合于一 般条件下的喷射泵工作特性方程。,( ) =2 3 1 Np p,(

16、 ) +1 2 M Np,( ) ( = + + + S BjN 1 K 1 K M,),( )( ) ( ) + + + + 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, =B,1,其中无因次密度比：,38,4. 喷射泵工况诊断技术,4.2 喷射泵井工况诊断,将布朗方法修正、扩展到非等密度体系中的喷射泵工作,特性方程：,2 ,2 , 1 R 1 R , 1 R , p ,H = ,39,4. 喷射泵工况诊断技术,4.2 喷射泵井工况诊断,4.2.2 油层产出液和混合液的测

17、试计算,式中，Kj、Ks、Kt和Kd分别为喷嘴、吸入环道、喉管和扩,散管的摩擦损失因数，,喷射泵工作特性方程描述了压力比与流量比之间的关系， 对于某种型号的喷射泵，可以从厂家得到描述其性能和结,构的Kj，Ks，Kt，Kd和R，油井的无因次密度比可通过计算得,到。,因此，如果已知流量比，则可以通过式上式计算得到压力,比，由压力比的定义和前面得到的P1，P2就可以得到P3。,40,4. 喷射泵工况诊断技术,4.2 喷射泵井工况诊断 4.2.3 油井产能曲线的计算,由q3、P3、下泵深度、油层静压等数据可以计算得到油井,IPR曲线。,如果没有油层静压数据，可以通过调整动力液井口压力、,流量，得到油井

18、在另一个工作制度下的生产参数，由两组动态数 据法计算得到油井IPR曲线。,41,4. 喷射泵工况诊断技术,4.3 喷射泵井工况诊断实例,辛73-2井，该井前期采用3mm喷嘴，4.8mm喉管，经诊 断分析其泵效为13.73%，调参后采用3.2mm喷嘴，4.8mm喉 管，提高了泵的面积比，使泵效提高到17.29%，动力液用量 减少了33.5m3/d。,42,4. 喷射泵工况诊断技术,4.4 小结,(1)由测试数据，可以计算得到喷射泵采油系统的工作参数 包括：动力液泵入口压力、温度，混合液泵出口压力、温度，油 层产出液的泵入口压力、温度，泵工作的压力比，流量比和泵效 等参数，由这些数据就可以对喷射泵工作状况进行评价。 (2)该方法可以计算得到油井流入动态曲线，结合油井流入 动态曲线和泵工作的压力比，流量比和泵效，对喷射泵井调参提 供可靠的参考依据。,43,3水力喷射泵油井工况诊断程序设计步骤,测试得到动力液井口压力Ps、温度、动力液量Q1，由井口向下计 算得到动力液泵入口压力P1。 测试得到混合液量Q2、混合液的井口套压P套、温度，由井口向