一种超高扬程井下水力举升泵组及使用方法与流程

本发明涉及油气田开发工程，特别涉及一种超高扬程井下水力举升泵组及使用方法。

背景技术：

1、在石油工业中，低压深井和超深井油气井的举升及排采只凭单级抽吸工具与装置难以完成，有杆泵同无杆泵串接还处于试验完善阶段，但仍难达到4500米以上的举升扬程、且适应井况较少。仅有的气举工艺也受到气源、低效率和易于降温析蜡等不足制约了应用。现有射流泵的举升扬程多低于3000米，且套管承压能力也对动力液压力有限高制约，对于井下液面深度大于3500米的深井与超深井，现有的提液工艺及排采装置已所不及。按现有射流泵的设计思路，若将双级或多级水力泵串联接力式射流泵组，会因液流循环路径过长、水力摩擦阻力过大、动力液需用量也过大，其泵效与经济效益较差。对于深井及超深井的老井套管承压能力所限，较多井将难于适应举升扬程大于4500米动力液压力的要求，用单级射流泵同其他方式的泵抽装置串接接力，又因其故障率高、管理难度大、投资高等难以推广实用。

2、本公司申请的中国发明专利号为zl202310458258.5，专利名称为《一种气水接力射流开采油气装置及使用方法》，包括第一级射流泵、第二级射流泵和气液雾化射流器，第二级射流泵的下端通过一定长度的小直径油管和射流泵内管连接到第一级射流泵，所述气液雾化射流器的下端通过一定长度的油管连接第二级射流泵的上端；所述气液雾化射流器包括气液雾化主体、雾化器、引流管、气体进口、气液分离罩和气液分离器。该发明采用了两级水力射流泵接力和一级气液雾化射流的串联累加举液，可以满足5000-6000米的举升扬程，从而满足深井和超深井的石油开采和气井排采需要；其举升扬程可以满足超深井的提液需求，但是，因其采用的双级射流举升泵的泵芯为固定式结构，如要检泵、换泵、修泵则需要将全部管柱起出井筒，其存在作业成本高、作业时间长的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种超高扬程井下水力举升泵组及使用方法，其采用的正循环射流泵和反循环射流泵的泵芯为活动式结构，可根据现场使用情况进行投捞起下，不需要在检泵、换泵、修泵时将全部管柱起出井筒，提高了工效，满足了免动管柱检泵、换泵、调参需求。

2、本发明提到的一种超高扬程井下水力举升泵组，其技术方案是：包括正循环射流泵，还包括第一投捞器总成、上泵分离接头、反循环射流泵、下泵分离接头、带固定阀式尾管和第二投捞器总成，在正循环射流泵的上方连接第一投捞器总成，在正循环射流泵的下部安装上泵分离接头，上泵分离接头内设有上泵液体吸入流道和上泵混合液流出流道，正循环射流泵的下端通过第二油管连接反循环射流泵，所述反循环射流泵的泵芯上部连接第二投捞器总成，在反循环射流泵下部连接下泵分离接头，下泵分离接头上设有下泵液体吸入流道和下泵混合液流出流道，反循环射流泵的下端连接带固定阀式尾管，在带固定阀式尾管的外侧与套管之间安装封隔器，第二油管与套管之间安装有油管锚。

3、优选的，上述的正循环射流泵包括正循环射流泵泵筒和正循环射流泵泵芯，正循环射流泵泵芯安装在正循环射流泵泵筒内，所述正循环射流泵泵芯包括第一喷嘴、第一喉管、第一扩散管、上泵下接头，所述第一喷嘴的下方设有第一喉管，第一喉管的下层设有第一扩散管，第一扩散管的下端设有上泵下接头，上泵下接头的外部安装有上泵分离接头，所述上泵下接头内设有一组以上的上泵下接头流道。

4、优选的，上述的上泵分离接头为圆筒形结构，外壁的竖直方向内设有一组以上的上泵液体吸入流道，用于混合液被吸入到第一喉管；外壁的水平方向设有一组以上的上泵混合液流出流道，用于动力液与混合液混合后喷出到上泵分离接头与套管形成的环形空腔，大部分混合液排出到地面，另一小部分混合液作为下部的反循环射流泵的动力液。

5、优选的，上述的反循环射流泵的泵芯包括第二喷嘴、第二喉管、第二扩散管、下泵下接头，所述第二喷嘴的上部设有第二喉管，第二喉管的上部设有第二扩散管；所述第二喷嘴的下部设有下泵下接头，下泵下接头的外部设有下泵分离接头，所述下泵下接头内设有一组以上的下泵下接头流道。

6、优选的，上述的下泵分离接头为圆筒形结构，外壁的竖直方向内设有一组以上的下泵液体吸入流道，用于地层液被吸入到第二喉管；外壁的水平方向设有一组以上的下泵混合液流出流道，用于来自上方的混合液被送入到第二喷嘴，与来自油层的地层液混合后被送到第二扩散管，再通过第二扩散管上部的扩散管出液孔被送入到第二油管内腔，继续上提到正循环射流泵下端的上泵分离接头的上泵液体吸入流道。

7、优选的，上述的第一投捞器总成包括第一打捞头、第一进液孔、第一压缩弹簧、打捞筒体和起泵皮碗，所述打捞筒体的下端与正循环射流泵泵芯连接，打捞筒体外壁设有多个起泵皮碗，在打捞筒体的顶部安装第一打捞头，第一打捞头的下部设有第一压缩弹簧，在打捞筒体的上部设有多个第一进液孔。

8、优选的，在安装反循环射流泵时，在上泵分离接头内下入投泵验位器，通过投泵验位器将上泵分离接头的上泵混合液流出流道封堵住。

9、优选的，上述的投泵验位器包括第二打捞头、第二进液孔、第二压缩弹簧、投泵验位器筒体、提升皮碗、上密封环、下密封环，所述投泵验位器筒体的上侧设有第二进液孔，在投泵验位器筒体的顶部设有第二打捞头，第二打捞头的下端安装第二压缩弹簧，在投泵验位器筒体的外壁上侧设有提升皮碗，在投泵验位器筒体的中下部外壁设有上密封环和下密封环。

10、本发明提到的超高扬程井下水力举升泵组的使用方法，包括以下过程：

11、首先，通过第二油管连接并向套管内下入反循环射流泵泵筒和下泵分离接头，在下泵分离接头的下端连接带固定阀式尾管，带固定阀式尾管的外侧安装封隔器，第二油管的外侧安设有油管锚，第二油管的上端连接正循环射流泵泵筒和上泵分离接头，通过第一油管将整体装置下入到井下设计位置；

12、其次，再沿着第一油管下入反循环射流泵的泵芯，使反循环射流泵的泵芯坐在带固定阀式尾管的上侧，再下入投泵验位器，通过正循环的动力液使投泵验位器坐在上泵分离接头处，通过投泵验位器筒体外设有的上密封环和下密封环将上泵分离接头的上泵混合液流出流道封堵住；并且使封隔器胀开实现油层封隔作用；然后，取出投泵验位器，再向第一油管内投入正循环射流泵的泵芯，双级泵芯投送完成；

13、然后，进行超高扬程井下水力举升，在地面将高压的动力液打入第一油管，动力液沿着第一投捞器总成的第一进液孔进入到上部的正循环射流泵的第一喷嘴，动力液流经第一喉管和第一扩散管后，通过上泵分离接头的上泵混合液流出流道喷出到油套管之间的环空，然后在压力和重力的作用下下行，进入下部的反循环射流泵的下泵混合液流出流道，沿着第二喷嘴喷出，来自油层的地层液沿着带固定阀式尾管向上，经过下泵分离接头的下泵液体吸入流道向上被吸入到第二喉管，在第二扩散管与动力液混合后，向上沿着扩散管出液孔被送入到第二油管内腔，继续上提到正循环射流泵下端的上泵分离接头的上泵液体吸入流道；然后，被吸入到第一喉管，并与来自地面的动力液再次混合，生成新的混合液，再从上部的正循环射流泵的上泵混合液流出流道进入油套管环形空间，大部分新的混合液向上排出到地面，另一小部分新的混合液向下作为下部的反循环射流泵的动力液，由此形成了串联循环接力抽汲，将地层液以反循环射流泵和正循环射流泵相叠加，实现高扬程举升到地面，完成深层抽液。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

15、1、本发明将上部的正循环射流泵排出的一部分混合液作为下部的反循环射流泵的动力液，有效减少了动力液的输送距离和泵注量，具有结构独特简单，有效降低了深井液流的摩擦阻力，动力液与混合液输送过程的无功功耗，节省了动力液的泵入量，降低了地面的动力液泵入的压力、流速，降低了地面设备的成本，满足了5000-6000米的举升扬程，实现了深井及超深井的石油开采的需要；

16、2、本发明的管柱受力更趋合理，减轻了套管的承压荷载，保护了套管，其适用范围更广，管柱中段的第二油管外部的油管锚和底部的封隔器均衡分担了管柱的轴向载荷，改善了管柱的受力工况，降低了封隔器的受力负荷，延长了管柱的使用寿命；

17、3、本发明的正循环射流泵和反循环射流泵采用的泵芯为活动式结构，可根据现场使用情况进行投捞起下，不需要在检泵、换泵、修泵时将全部管柱起出井筒，提高了工效，满足了免动管柱检泵、换泵、调参需求，大幅降低了作业成本，降低了作业时间，提高了经济效益。