平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉装置设计.pdf

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2011年第39卷第2期设计计算平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉装置设计綦耀光薛孟尧刘新福吴建军陈凤官王霞李延祥(1．中国石油大学(华东)机电工程学院2．中石油煤层气有限责任公司)摘要水力冲煤粉法会导致冲煤粉液体漏失严重，不仅污染地层，而且增大了排液采气的困难，而机械捞煤粉又存在效率低等问题。为此，通过对煤层气井下管柱结构的分析，在不影响井底煤层结构的前提下，提出了平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉技术，并设计出水力喷射泵负压反循环冲煤粉装置。该装置可以有效地解决现场

2、的冲煤粉问题，并且可以保护煤层不受破坏。通过水力计算得出煤粉颗粒直径与煤粉颗粒自由沉降末速度以及排煤粉所需工作泵最低排量的关系，并算出煤粉从453．52113井深上升到地面所需要的时间约为0．47h。关键词煤层气井冲煤粉水力喷射泵自由沉降图1所示。0引言在煤层气井生产过程中发现，井底普遍沉有大量煤粉，由于煤层气井的口袋很浅，一般只有几十米，所以需要定期清理井底煤粉。通常采用循环水力冲煤粉法，即在井筒内下人冲煤粉管柱，通过高压泵车将冲煤粉液体注入井内，建立油套循环，冲洗井底煤粉，用冲煤粉液将煤粉携带出井，使煤层图1地

3、面系统流程示意图气井恢复生产¨J。但是煤层气井地层压力很低，由井口输出的混合液(含有煤粉、地层水及煤层渗透率高，如果采用水力冲煤粉，则会导致冲动力液等)通过输出管线先进人分离部分(即水煤粉液体漏失严重，返出量远小于进入量。这样不力泵混合液地面综合处理装置)，将煤粉与水进行仅严重污染地层，而且增大了排液采气的困难。分离，分离出的水作为低压动力液进人地面增压部目前现场采用机械捞煤粉，但是从山西三焦现场的分(工作泵)增压后输入井下，驱动井下泵工作。应用效果来看，效率相当低。笔者通过对煤层气井地面综合处理装置为立式综合功能

4、罐，其功能下管柱结构的分析，在不影响井底煤层结构的前提包括电加热、煤水分离、液同分离、动力液过滤及下，提出了平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉技短时间储煤粉等，具有反洗过滤器的功能。术，并进行相关水力计算，确保装置的可行性。增压部分的主体设备是三柱塞高压往复泵，额定出口压力40MPa，额定流量201"11／h，额定输入功率1装置的系统构成和工作原理271kW，具有防腐蚀、耐高温的性能。其功能是将经过地面综合处理装置处理的低压动力液增压后1．1地面系统流程输入井下，驱动沉没泵工作，为井下泵提供动力。平行管式水力喷射泵反循

5、环冲煤粉技术地面装1．2煤层气井井下管柱结构置主要包括分离部分和增压部分J，系统流程如在韩城地区，煤层气井井下通常都是多煤层结$基金项目：国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发项目“煤层气井排采_T=艺设备优化及修井技术”(2009ZX05038—004)；山东省科技发展计划项目“煤层气开采专用有杆排采设备研究”(2009GG10007008)。石油机械2011年第39卷第2期构。图2是韩城wI2—018号煤层气井的井下管柱式结构，这样高压动力液可以直接通过动力液管进结构示意图。人射流负压举升装置，可以有效地保护煤

6、层不受破坏。射流负压举升装置是一个夹层结构，内层管中有混合液吸入口、高压喷嘴、搅拌喷嘴、喉管、扩散管以及内管，外层管中有混合液进口，混合液进口装有防砂网，下面接有冲砂齿。平行管式水力射流泵反循环冲煤粉装置主要部件参数：高压喷嘴直径4．8mm，搅拌喷嘴直径3．0mm，喉管直径7．5mm，喉管长度52．5mm，扩散管长度114．0mm，返出液管与动力液管均采用~38．1mm(1．5英寸)连续管，内管采用25．4mm(1英寸)油管。1．4工作原理来自地面动力泵的高压动力液由动力液管下图2W12一O18号煤层气井井下管柱结

7、构示意图1一表层套管；2-抽油杆；3一油管；4一管式行，分为2路。一部分高压冲砂液进入射流负压冲泵；5一下人式气锚；6一绕丝筛管；7一套管。煤粉装置，由喷射嘴高速喷出；另一部分高压动力从图可以看出，地下含有3个煤层。其中，3液经内管由搅拌喷嘴喷出，冲击井底，搅动煤粉号煤层位于井下371．95～373．40m，5号煤层位于后，混合液经具有过滤防砂网的混合液上返口，进井下410．45～412．20m，11号煤层位于井下入射流负压冲煤粉装置的环空，再经上流道进人射444．00～446．50in，且在煤层气井冲煤粉过程中3

8、流负压举升装置的吸入口。由于高压喷嘴射出液流个煤层均已射孑L。因此，为了保证在煤层气井冲煤速高，使液柱周围压力降低，在其周围形成负压区。粉过程中，避免冲煤粉动力液沿着射孔进入煤层，在井底压力与负压区之问的压差作用下，将搅拌喷造成煤层污染和减弱动力液冲煤粉动力，设计了射嘴搅起的煤粉与工作过的废动力液一起吸人扩压器流负压冲煤粉装置。喉管，在高速射流的携带下进入扩