一种半潜式离心射流装置及使用方法与流程

本发明涉及油气井及煤层气井开采，特别涉及一种半潜式离心射流装置及使用方法。

背景技术：

1、目前，现有的深层低液面的油气井及深层煤层气井的举升排采，一种方式是靠单级举升装置采液，但是仅靠单级举升装置采液已难以保障深层采液的扬程需求；另外，还有的方式是采用有杆泵和无杆泵双级串联举升方式来进行接力举升，但是，因其故障率高、管理难度大、投入高、效率低、可靠性能低而应用受限；而采用多级气举采液则因气源制约及效率过低只适合在特定条件下应用；还有一种方式是采用双级水力射流泵串联举升，但是其存在的问题是：因泵效过低和井口动力液压力过高，对套管及井口承压能力带来较大挑战，存在安全隐患，因此受到应用限制；而采用其他现有的有杆泵和射流泵串接则故障率高、维护管理难度大、经济性差；采用双级电动潜油泵接力则因下部电潜泵及电缆难耐高温而寿命短、管理难度大、检泵投入大、经济性差，而难以满足经济生产需要；因此，关于深层低液面、高固体含量井的排采举升没有较好的办法。

2、本公司于2023年11月14日申请的专利申请号为2023115139016，专利名称为《一种井下增压射流深抽采液装置及使用方法》，其技术方案是：包括储液罐，在储液罐上安装采出液管和动力液管，还包括电控柜、导流护罩、电潜泵和一级以上的射流泵，在井口三通的旁边安装电控柜，储液罐通过动力液管连接到井口三通，储液罐的上侧通过采出液管与井口三通连接，通过油管连接导流护罩和电潜泵，在电潜泵的下方连接一级以上的射流泵；电潜泵的上端通过供电电缆连接到地面的电源。该发明采用电潜泵与一级以上的射流泵串接组合，弱化了地面设备的占地面积大、设备能耗高、噪音超标等问题，也避免了井口高压安全风险的问题，可以实现油气深井的连续性提液排采作业。但是其还存在一定的局限，就是电潜泵需要安装在套管内腔井下一定深度处，这就对电潜泵驱动电机的耐温、抗压、耐腐蚀性和尺寸要求变高了，所以，虽然满足了油气深井的连续性提液排采作业的要求，但是其使用成本较高，特别是在高固体颗粒环境的井中，在这种恶劣工况环境下，电潜泵的平均使用寿命较低，这就需要频繁的起下作业更换电潜泵机组，造成作业费用非常高。

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，提供一种半潜式离心射流装置及使用方法，采用半潜式离心电泵和射流泵组合，将电机设置在井口上，既实现了油气深井和深层煤层气井的连续性提液排采作业，降低了对半潜式离心电泵的材质和技术要求，大幅提高了半潜式离心电泵的使用寿命，降低了使用成本和施工成本。

2、本发明提到的一种半潜式离心射流装置，其技术方案是：包括射流泵，还包括半潜式离心电泵、三通接头、悬挂器、封隔器、底阀，在井口的大四通的内部通过悬挂器连接油管，在大四通的上部安装三通接头，所述三通接头上安装半潜式离心电泵，所述半潜式离心电泵包括电机、泵轴和多级反向离心泵，其中，电机坐于井口的三通接头上，电机的输出端连接泵轴，泵轴的下部连接多级反向离心泵，且所述泵轴和多级反向离心泵位于油管内腔，所述多级反向离心泵的下方连接压力监测器，压力监测器的下方通过油管连接油井的套管深处的射流泵，所述射流泵的下方安装有封隔器和底阀。

3、优选的，上述的多级反向离心泵包括上接头、泵轴、上轴承、泵壳体、止推轴承、下接头和下轴承，所述泵壳体的上端连接上接头，泵壳体的下端连接下接头，所述泵壳体的内腔的上端安装上轴承，下端安装下轴承，泵轴的上侧与上轴承配合，泵轴的下侧与下轴承配合，泵轴的下侧靠近下轴承处安装止推轴承，在所述泵轴上安装多级推动叶轮装置。

4、优选的，上述的多级推动叶轮装置包括第一导轮、第一叶轮、第一轴套、第二叶轮、第二导轮、第二轴套，所述第一导轮、第一叶轮和第一轴套组成第一级推动叶轮装置，第一导轮的下侧设有第一叶轮，所述第一导轮和第一叶轮分别通过第一轴套与泵轴连接；所述第二叶轮、第二导轮和第二轴套组成第二级推动叶轮装置，第二导轮的下侧设有第二叶轮，第二叶轮、第二导轮分别通过第二轴套与泵轴连接，液体通过液流进口进入泵壳体的内腔，经过多级推动叶轮装置的推动，形成高压液体，并通过液流出口向下喷射。

5、优选的，上述的射流泵包括射流泵上接头、动力液进口、泵芯主体、喷嘴、喉管、扩散腔、射流泵泵筒、泵筒出液口、射流泵单流阀、地层液进口、混合液出口，所述射流泵泵筒的顶部安装射流泵上接头，所述泵芯主体座在射流泵泵筒的内腔，泵芯主体的上侧设有动力液进口，高压的动力液通过动力液进口进入泵芯主体的内腔，在泵芯主体的中部安装喷嘴，喷嘴的下方安装喉管，喉管的外壁与泵芯主体的内壁之间设有地层液通道，所述喉管的下侧设有混合液出口，且穿过泵芯主体的外壁连通到泵芯主体与射流泵泵筒之间的环空，在射流泵泵筒的外壁设有一组以上的泵筒出液口；在所述的泵芯主体的下端设有射流泵单流阀，在射流泵泵筒的下端设有地层液进口。

6、优选的，上述泵芯主体的顶部设有打捞头，在泵芯主体与射流泵泵筒的内壁之间安设起泵皮碗。

7、优选的，上述射流泵泵筒的顶部设有外螺纹，射流泵泵筒的中上部内壁设有上支撑台阶，在射流泵泵筒的底部内侧设有下支撑台阶。

8、优选的，上述电机采用空心轴电机，空心轴通过空心联轴器连接空心轴离心电泵的上端，并通过油管连接到深井内的射流泵，空心轴电机的空心轴的顶端安装丝堵，所述空心轴电机与三通接头之间设有转轴密封器。

9、本发明提到的半潜式离心射流装置的使用方法，包括以下过程：

10、一、首先，通过油管将射流泵、封隔器、底阀下入到井下的套管内，并到达设定位置，再通过油管连接压力监测器，在压力监测器的上部安装多级反向离心泵，然后，将多级反向离心泵的上端与坐在三通接头上的电机连接的泵轴连接，然后，再将三通接头上的进水口通过管线连接到储水罐，将大四通上的出液口通过管线连接到地面储液罐，完成装置的连接；

11、二、然后，启动半潜式离心电泵上的电机，电机带动泵轴和多级反向离心泵旋转，来自地面的储水罐的水从三通接头经大四通，被吸入多级反向离心泵内，多级反向离心泵将水进行多级增压后送入到井下的油管，高压水下行进入射流泵内并作为射流泵的动力液，动力液通过喷嘴高速喷出，地层液沿着地层液进口进入到射流泵单流阀，并沿着地层液通道上行，在动力液的引射下，地层液与动力液在喉管内混合，并继续向下经过扩散腔减速增压后，混合液沿着混合液出口进入到泵芯主体与射流泵泵筒之间的环空，然后，再沿着泵筒出液口进入到油管与套管之间的环形空间上行到达地面储液罐，实现深井的连续性提液排采作业。

12、本发明提到的另一种实施例的半潜式离心射流装置的使用方法，包括以下过程：

13、一、首先，通过油管将射流泵、封隔器、底阀下入到井下的套管内，并到达设定位置，再通过油管连接压力监测器，在压力监测器的上部安装多级反向离心泵，然后，将多级反向离心泵的上端与坐在三通接头上的电机连接的泵轴连接，所述电机采用空心轴电机，空心轴通过空心联轴器连接空心轴离心电泵的上端，并通过油管连接到深井内的射流泵，电机的空心轴的顶端安装丝堵，所述空心轴电机与三通接头之间设有转轴密封器，其中，空心轴、空心联轴器和空心轴离心电泵构成了循环洗井和测试通道，既可进行循环洗井解堵、清蜡、酸化处理井筒与地层措施施工，又可以通过井内循环洗井通道投捞可通过的小直径、小排量的射流泵的泵芯主体，便于检修和测试，方便其它配套工艺措施的实施，然后，再将三通接头上的进水口通过管线连接到储水罐，将大四通上的出液口通过管线连接到地面储液罐，完成装置的连接；

14、二、然后，启动半潜式离心电泵的电机，电机带动泵轴和多级反向离心泵旋转，来自地面的储水罐的水从三通接头经大四通，被吸入多级反向离心泵内，多级反向离心泵将水进行多级增压后送入到井下的油管，高压水下行进入射流泵内并作为射流泵的动力液，动力液通过喷嘴高速喷出，地层液沿着地层液进口向上流经射流泵单流阀，并沿着地层液通道上行，在动力液的射吸下，地层液与动力液在喉管内换能混合，并继续向下经过扩散腔减速增压后，混合液沿着混合液出口进入到泵芯主体与射流泵泵筒之间的环空，然后，再沿着泵筒出液口进入到油管与套管之间的环形空间上行到达地面储液罐，实现深井的连续性提液排采作业。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：本发明将来自地面的储水罐的水从三通接头吸入多级反向离心泵内，通过多级增压后送入到井下的油管，高压水下行进入射流泵内并作为射流泵的动力液，在动力液的引射下，地层液与动力液在喉管内混合，混合液再进入到泵芯主体与射流泵泵筒之间的环空，然后，再沿着泵筒出液口进入到油管与套管之间的环形空间上行到达地面储液罐，实现深井的连续性提液排采作业；由于本发明采用的是半潜式离心电泵，电机坐于井口的三通接头上，降低了对电机的制造要求，也不需要将电机送入到井下深处，改善了半潜式离心电泵的工况条件，提高了半潜式离心电泵的使用寿命，且维护方便，减少了施工作业的费用和时间，而且，采用半潜式离心电泵和射流泵的连接组合，有效的提高了液体的举升扬程，充分发挥了射流泵无运动部件而可靠性强、寿命长、耐砂卡、抗气蚀等优点，适用于油气深井或深层煤层气井的连续性提液排采作业。