噴射泵採油系統最佳化設計探析論文
噴射泵採油系統最佳化設計探析論文
1噴射泵採油工藝技術現狀
噴射泵是一種流體動力泵，它是藉助一種流體的能量來驅動另一種流體，靠前一種流體的能量來工作。在工業上，噴射泵又叫射流泵、噴射器，其工作流體可以是氣體、液體。常見的有水蒸氣噴射泵、空氣噴射泵、水力噴射泵等。還有一種噴射泵的介質是介質油，這種噴射泵主要用於獲得高真空和超高真空，是一種高壓裝置。科技在發展，社會在進步，石油工業的發展也是一日千里。改革開放以來，我國的石油工業發展迅速，相關的配套技術也得到了很大的完善。但隨著石油的開採以及我國石油消耗用量的不斷提高，我國的石油儲量在迅速地減少，隨之而來的頭等問題就是石油開採難度越來越大，油井的結構越來越複雜，開採環境越來越惡劣，而且油品的質量也越來越複雜。傳統的石油開採方式已經無法適應如今石油開採的需要，發展新型的石油開採裝備及石油開採技術是我們目前面臨的首要任務。在此背景下，噴射泵被應用在了石油開採上。噴射泵採油主要是依靠另一種流體的能量來舉升原油，達到採油目的的。噴射泵採油能適應複雜的開採環境、複雜的油井結構以及複雜的油品情況的特點，決定了該技術在以後的石油開採中有很大的應用前景。
2噴射泵採油工藝簡介及原理分析
2.1工藝簡介
目前在石油開採中，機械採油仍然佔有很大的比例。機械採油又分為有杆採油和無杆採油，常見的驢頭式抽油機是屬於有杆採油，而像噴射泵採油、螺桿泵採油等就屬於無杆採油。雖然說有杆採油相對無杆採油在採油裝置中佔有很大的比例，但無杆採油的產油量卻和有杆採油不相上下。無杆採油相比有杆採油更適用於高產井、高含水井、稠油井、叢式井及水平井等複雜井況及油品複雜的特殊油井的開採，其經濟效益非常可觀。噴射泵採油屬於無杆採油的一種，該技術是利用介質流體的能量驅動井下石油流動，並將井下石油舉升到地面的採油技術，具有適應性強、流量調節靈活、可靠性高等特點。但是噴射泵的採油效率相對較低，所以並不適用於高含水油井的開採。
2.2原理分析
噴射泵是靠介質流體高壓噴射作用來輸送流體的泵，它由噴嘴、混合室以及擴大管等組成。為了保證操作平穩安全，在喉管處設定一真空室（吸入室），在此之後設定混合室，用來混合兩種流體。工作時，介質流體由噴嘴噴出，使得真空室處在低壓狀態，將石油吸入真空室，然後進入混合室。在混合室，介質流體和石油會充分地混合，使二者的能量達到一種平衡狀態，流速也趨於一致。之後由喉管進入擴散室，混合流體的流速放慢，靜壓力回升，達到輸送、舉升石油的目的。
3噴射泵採油系統的應用
目前我國的石油開採大部分都是非常規開採、特殊油井開採，傳統的採油工藝在如今的非常規、特殊井開採中顯示出越來越多的弊端。針對目前複雜的採油情況，我們需要在採油工藝上不斷地應用新的技術。噴射泵採油工藝在稠油開採、大斜井開採、高腐蝕油藏開採以及海上油田開採等複雜情況油藏開採中都有應用，且能夠很好地適應這些複雜情況，並取得了良好的效果。
3.1噴射泵在稠油油藏開採中的應用
稠油粘度大、密度大、流動性差的特點決定了稠油的開採需要採用非常規的採油工藝技術，應針對其自身油井特點制定開採方案。稠油油井的地質結構複雜、斷層多、含油麵積小、天然能量差、產能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流動性差，使得稠油井的油藏開採異常困難。噴射泵採油在稠油井油藏的開採中能夠很好地適應這種情況。透過實際的考察及應用，我們可以根據得到的油井資料及油藏資料，調整噴射泵的引數，如噴嘴直徑、泵筒通徑以及介質流體初始壓力，以適應油藏的開採需要。實驗證明，增大介質流體的初始壓力有利於增大油井的產量。
3.2噴射泵在大斜井油藏開採中的`應用
上世紀末開始，順應時代的發展要求，國內外開始創新發展斜井、水平井、叢式井技術，並實施應用。由於斜井、水平井可以橫穿油層，大大增加了洩油麵積，相比直井，原油產量高出很多，提高了採油效率和採收率，經濟效益可觀。隨著石油工業的發展，斜井和水平井的數量越來越多，給無杆採油發展提供了機會。對於斜井和水平井採油，噴射泵可以很好地適應其複雜的井身結構：採油時，將噴射泵下放到井底，透過管柱對噴射泵輸送介質流體，實現採油工作；而對於斜井、水平井的彎曲的井身結構，噴射泵也可以很好地適應，工作過程不會受其影響。
3.3噴射泵在高腐蝕性油藏開採中的應用
地下油藏的成分複雜多變，不同位置、不同深度油層的油藏成分也是千差萬別。有些油井的油藏具有腐蝕性，對有杆式抽油裝置的抽油杆腐蝕嚴重，會造成抽油杆的腐蝕、偏磨斷裂，嚴重影響採油效率。應用噴射泵採油技術可以很好地解決有杆抽油裝置的問題。噴射泵採油系統靠流體來傳遞能量，可以很好地發揮介質流體的載體作用，克服了有杆抽油裝置抽油杆的腐蝕和偏磨現象。
4噴射泵採油最佳化設計分析
4.1噴射泵採油存在的問題
噴射泵採油系統可以適應複雜的井況及特殊的油品情況，但仍然存在一些問題。噴射泵的噴嘴部件屬於易損件，如何提高噴嘴的耐用度？當噴射泵開採油、氣、水、砂及蠟的混合流體時，泵內的多相流體流動機理如何？噴射泵採油的泵效及系統效率相對較低，如何提高噴射泵採油系統的採油效率？諸多問題都需要我們來解決最佳化。
4.2噴射泵採油系統的最佳化
針對噴射泵採油系統存在的問題，我們應用最佳化設計方法，對噴射泵採油系統做出系統最佳化，提高系統的效率。對噴射泵噴嘴等易損件，我們進行材料及結構上的最佳化，分析噴嘴的受力情況，對應力集中的部位進行結構改造，分散噴嘴的應力，同時應用強度高，韌性好的材料，保證噴嘴的耐用度，提高噴嘴的使用壽命；針對噴射泵效率較低的問題（泵效30％-33％，系統效率10％-15％），我們可以透過調節噴射泵的引數（如：介質流體初壓、泵筒通徑）來調節，找到最適合本口油井的引數值，使得噴射泵達到最大的工作效率；對於多相流體的流動機理我們需要透過實驗來進行驗證。多相流體中的蠟會附著在輸送管道內壁，造成管道的擁堵。對此，我們可以對介質流體作出改變，使蠟可以溶解，以解決擁堵問題。
5結束語
隨著石油行業的不斷髮展，我國非常規的油井越來越多。在此背景下，無杆採油技術得到了很好的發展。噴射泵作為無杆採油的一種，在複雜的井況以及特殊油品的開採中應用廣泛。噴射泵採油系統適用性強，可靠性高，調節靈活，揚程的調節範圍也比較大，且噴嘴、喉管等部件換取方便。但噴射泵採油系統的效率較低，對高含水油井並不適用。隨著科技的發展創新，噴射泵的諸多問題會得到很好的解決。