專利名稱：一種氣舉負壓泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油天然氣井氣舉井用井下工具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣舉負壓栗。
技術(shù)背景氣舉采油和其他機采方式相比有很多優(yōu)點，如適應(yīng)性強，即對于深井、淺井、高油氣比井、高含砂井、斜井、水平井都能適用，管 理方便，成本相對較低。但由于連續(xù)氣舉井的油層流壓等于環(huán)空中的注氣壓力加工作閥處的動液面所產(chǎn)生的壓力，油管中壓力等于工作閥下面的液柱所產(chǎn)生的壓力加工作以上混氣柱壓力再加回壓，導(dǎo)致目前的氣舉采油和傳統(tǒng)的有桿泵采油相比也存在不足之處對于壓力較低的深井，有時注氣壓力幾乎和流壓相等，這樣由于注氣壓力作用在油層上，就不能放大生產(chǎn)壓差，不但影響了油井的產(chǎn)量，而且注氣比很高，嚴重影響了舉升效率；對于壓力較低的淺井根本無法正常生產(chǎn)。對于壓力和產(chǎn)能較高的高產(chǎn)井，由于注氣壓力和工作閥以下的液柱壓力直接作用在油層上，就會對油層產(chǎn)生過高的回壓，使生產(chǎn)壓差不能更進一步放大，這樣也嚴重地影響氣舉井的產(chǎn)量和舉升效率。所以為了充分發(fā)揮氣舉采油工藝的長處，克服該種工藝的上述弊端，需要對氣舉米油進行改進。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種氣舉負壓泵，通過泵內(nèi)設(shè)有擴散管以及與擴散管聯(lián)通的腔室等結(jié)構(gòu)，可把泵以上混氣柱的壓力或者注氣壓力與泵下面的液柱隔開，使混氣柱的壓力和注氣壓力不能作用在地層上，徹底或基本克服了注氣壓力所產(chǎn)生的回壓對油層所造成的不利影響，進一步提聞了氣舉井的舉升效率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型提供的一種氣舉負壓泵，包括內(nèi)工作筒和外工作筒組成的泵體，泵體的兩端分別為上接頭和下接頭，上接頭設(shè)有投撈頭接頭，泵體上設(shè)有進氣孔，泵體內(nèi)安裝一個噴嘴，所述內(nèi)工作筒內(nèi)同一軸線上由上接頭至下接頭方向依次安裝有擴散管、喉管套、擋環(huán)I、噴嘴套、十字形總成，所述噴嘴套內(nèi)安裝有噴嘴，所述喉管套內(nèi)安裝有喉管，所述擴散管由上接頭至下接頭方向管的口徑由大到小，沿泵體軸線的橫切剖面上所述噴嘴套與擋環(huán)I之間形成圓環(huán)形腔室。本實用新型提供的另一優(yōu)選的一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述外工作筒下接頭端安裝有外筒座，所述外筒座的內(nèi)徑小于內(nèi)工作筒的內(nèi)徑，所述內(nèi)工作筒固定設(shè)置在外筒座上。本實用新型提供的再一優(yōu)選的一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述擴散管到上接頭出口之間的內(nèi)工作筒內(nèi)安裝有擴散管擋環(huán)，所述擴散管擋環(huán)的內(nèi)徑等于擴散管的最大口徑，所述擴散管擋環(huán)的外徑等于內(nèi)工作筒內(nèi)徑。本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述喉管、喉管套以及內(nèi)工作筒的軸線均重合，所述喉管的內(nèi)徑等于擴散管的最小口徑。本實用新型提供的又一優(yōu)選的 一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述噴嘴套到喉管套之間的內(nèi)工作筒上設(shè)有擋環(huán)I，沿泵體軸線的橫切剖面上所述噴嘴套與擋環(huán)I之間形成圓環(huán)形空隙。本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述內(nèi)工作筒內(nèi)進氣孔位置處固定安裝有圓環(huán)形十字形總成，所述十字形總成的外徑等于內(nèi)工作筒的內(nèi)徑，所述十字形總成的內(nèi)徑大于噴嘴的最大口徑，所述十字形總成環(huán)體上開有與進氣孔對應(yīng)的孔。本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種氣舉負壓泵技術(shù)方案中，所述十字形總成到外筒座之間的內(nèi)工作筒內(nèi)依次安裝有擋環(huán)II和擋環(huán)絲堵，所述擋環(huán)II和擋環(huán)絲堵的外徑等于內(nèi)工作筒的內(nèi)徑。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型得到的有益效果是I、本實用新型氣舉負壓泵克服了連續(xù)氣舉的弊端，該種泵可把泵以上的混氣柱壓力或者注氣壓力與泵下面的液柱隔開，使注氣壓力或者泵以上的混氣柱壓力不能作用在工作閥下面的液柱上即油層上，大大降低了油井的流壓，即降低了油層的回壓，這樣就放大了油層的生產(chǎn)壓差，因此可在注氣壓力、注氣量及成本不變的情況下大大提高氣舉井的產(chǎn)量。2、本實用新型對于油層壓力和產(chǎn)量較低的低產(chǎn)能井可不下氣舉閥，而只下一臺氣舉負壓泵進行連續(xù)氣舉，這樣一方面節(jié)約了成本，另一方面由于消除了注氣壓力對地層造成的回壓，而且有時還會在油層附近產(chǎn)生一定的負壓(低于I個大氣壓即低于0. IMPa)最大限度度地放大了生產(chǎn)壓差，可使油井在無阻流量下進行生產(chǎn)，達到最高的產(chǎn)能，大大提高了產(chǎn)量和舉升效率。3、本實用新型對于油層壓力和產(chǎn)量相對較低的深井，可下幾級排液閥，把氣舉負壓泵作為工作閥下到油層附近，泵下面再下一級封隔器，這樣一方面可防止舉空浪費注氣量，另一方面由于消除了注氣壓力對地層所造成的回壓，甚至可在油層附近產(chǎn)生負壓(低于I個大氣壓即低于0. IMPa)，使油井在無阻流量下進行生產(chǎn)，最大限度地放大了生產(chǎn)壓差，因此可在不增加注氣量的情況下可大大提高這類油井的產(chǎn)量和舉升效率。4、本實用新型對于壓力和產(chǎn)量相對高油層較深的氣舉井，可根據(jù)具體情況下幾級排液閥，并適當(dāng)提高原工作閥的位置，即可把負壓泵下到原工作閥以上適當(dāng)?shù)奈恢?。由于該種泵隔開了混氣柱壓力或者注氣壓力與泵以下液柱之間的接觸，就消除了注氣壓力對地層所造成的回壓，有效地降低了井底流壓，放大了生產(chǎn)壓差，可在注氣壓力、注氣量及成本基本不變的情況下大大提高該類井的產(chǎn)量。
圖I為一種氣舉負壓泵整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為一種氣舉負壓泵腔室部分放大剖視圖；其中，I-投撈頭接頭，2-內(nèi)工作筒，3-外工作筒，4-擴散管擋環(huán)，5-擴散管，6_喉管套，7-喉管，8-腔室，9-擋環(huán)I，10-噴嘴套，11-噴嘴，12-十字形總成，13-進氣孔，14-擋環(huán)II，15-擋環(huán)絲堵，16-外筒座。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對實用新型作進一步的詳細說明。實施例I :如圖1-2所示，本實用新型的一種氣舉負壓泵，包括內(nèi)工作筒2和外工作筒3組成的泵體，外工作筒3下接頭端安裝有外筒座16，外筒座16的內(nèi)徑小于內(nèi)工作筒2的內(nèi)徑，內(nèi)工作筒2固定設(shè)置在外筒座16上。泵體的兩端分別為上接頭和下接頭，上接頭設(shè)有投撈頭接頭1，泵體上開有一個進氣孔13，泵體內(nèi)安裝有一個噴嘴11，所述內(nèi)工作筒2內(nèi)同一軸線上由上接頭至下接頭方向依次固定安裝有擴散管5、喉管7、噴嘴套10、十字形總成12，噴嘴套10內(nèi)設(shè)有噴嘴11，所述擴散管5由上接頭至下接頭方向管的口徑由大到??；喉管7與噴嘴套10之間有腔室8，所述噴嘴套10到喉管套6之間的內(nèi)工作筒2上安裝有擋環(huán)I 9，沿 泵體軸線的橫切剖面上所述噴嘴套10與擋環(huán)I 9之間形成圓環(huán)形腔室8。所述擴散管5到上接頭出口之間的內(nèi)工作筒2內(nèi)設(shè)有擴散管擋環(huán)4，所述擴散管擋環(huán)4的內(nèi)徑等于擴散管5的最大口徑，所述擴散管擋環(huán)4的外徑等于內(nèi)工作筒2內(nèi)徑。所述喉管7通過喉管套6固定在內(nèi)工作筒2內(nèi)，所述喉管7、喉管套6以及內(nèi)工作筒2的軸線均重合，所述喉管7的內(nèi)徑等于擴散管5的最小口徑。所述內(nèi)工作筒2內(nèi)進氣孔13位置處固定安裝有圓環(huán)形十字形總成12，所述十字形總成12的外徑等于內(nèi)工作筒2的內(nèi)徑，所述十字形總成12的內(nèi)徑大于噴嘴11的最大口徑，十字形總成12環(huán)體上開有與進氣孔13對應(yīng)的孔，十字形總成12到外筒座16之間的內(nèi)工作筒2內(nèi)依次安裝有擋環(huán)II 14和擋環(huán)絲堵15，所述擋環(huán)II 14和擋環(huán)絲堵15的外徑等于內(nèi)工作筒2的內(nèi)徑。所述喉管I的直徑范圍為6-20mm，所述噴嘴11的最小直徑范圍為3. 2 6. 4mm,所述進氣孔13的注氣壓力范圍為7. 0 12. OMpa，本例中所述進氣孔13的注氣壓力在7. 0 12. OMpa之間時,優(yōu)選喉管7的直徑為6mm,所述噴嘴11的最小直徑為4. 5mm。本實用新型的一種氣舉負壓泵，工作原理如下從圖1-2中可看出，當(dāng)注入的高壓氣體通過十字形總成12進入噴嘴11以很高的速度噴出時，就在腔室8形成了一定的負壓，這樣從地層產(chǎn)出的流體(油，氣和水)就會通過十字形總成12中的通道和高速氣流一起被吸入負壓腔室8，在腔室8進行能量交換后再進入擴散管5，把動能轉(zhuǎn)換為勢能(即把速度能轉(zhuǎn)化為壓力能)。由于壓力增加，從地層所產(chǎn)出的流體(油，氣和水)就被舉到了地面。從該種泵的管柱結(jié)構(gòu)圖中可明顯看出，該種泵可把泵以上混氣柱的壓力及注氣壓力與泵下面的液柱隔開。使混氣柱的壓力和注氣壓力不能作用在地層上，因此這種泵不僅可基本消除或完全消除注氣壓力對油層所產(chǎn)生回壓，而且對與壓力較低的油井，可把泵下到油層附近，甚至能產(chǎn)生一定的負壓，使生產(chǎn)壓差大大增加，徹底或基本克服了注氣壓力所產(chǎn)生的回壓對油層所造成的不利影響。這樣可在注氣量和注氣壓力(成本基本不變)基本不變的情況下使油井的廣量大幅度提聞，同時也大大提聞了舉升效率。由于目前最普遍使用的非平衡式壓力操作氣舉閥在進行連續(xù)氣舉時，必須有一定的打開壓力才能正常工作，而且流壓(即油管中的混氣柱壓力+井口回壓，在套管中是注氣壓力+工作閥下面的液柱壓力)和地層始終是連通的，這樣就會對地層造成很大的回壓(如注氣氣壓力為5. OMPa時)，而地層壓力在原來液柱壓力的基礎(chǔ)上又有增加了 5. Ompa,而且產(chǎn)量越高由于流壓梯度高，流壓就越高，注氣壓力也越高，對地層所產(chǎn)生的回壓就越大，這樣生產(chǎn)壓差就不能進一步放大，產(chǎn)量也就不能進一步提高。本實用新型的地面試驗如下為了證明該泵的優(yōu)越性，和優(yōu)選出泵的最佳參數(shù)，我們在地面用兩種方法進行了試驗，一種方法是把該泵放到地面的水筒里，使泵內(nèi)的壓力為零(模擬地層壓力為零)。然后改變喉管7和噴嘴11的直徑，計量在注氣壓力為0. IMPA時的日產(chǎn)水量。再把泵放到4米高的位置，用10米長的I寸管皮管和地面水筒相連(模擬地層壓力為-0. 04MPA)。然后改變喉管7和噴嘴11的直徑，計量在注氣壓力為0. 5 I. OMPA時各種不同參數(shù)的日產(chǎn)水量變化，這樣可優(yōu)選出一個最佳匹配參數(shù)，但由于受到條件的限制，在地面只能用l.OOMpa以下的注氣壓力。地面試驗數(shù)據(jù)如下表固定式氣舉負壓泵地面試驗數(shù)據(jù)表
曰期I喉管直徑I噴嘴直徑I注氣壓力泵內(nèi)月產(chǎn)水量
___(mm)__(mm)__(Mpa)__(Mpa)_ (m3)
"I03.12.13^2Ol04^0
~203.12.24~5Ol010
3— 03.12.2I 號一If0To
403.12.32 號—3.21004^0"5 03.12.4 32 Ol 0 3X)
~603.12.54^5OJ0Io
_7_I 03 12 76.4ITT~05^0
_8__04 Pt 06I 號4.5~o!500480
_9_ 04 01 07 一 I g-4.51.0(X04120
10_ 04 01 08I 號6.41.0— 0.04120上表中，將喉管I直徑分I號、2號和3號三種規(guī)格，其中，設(shè)定I號直徑為6mm，2號為14mm，3號為20mm，從上表可明顯看出當(dāng)用I號喉管7和直徑為4. 5mm的噴嘴11時，日產(chǎn)量最高，當(dāng)注氣壓力為1.010^時，最高產(chǎn)量可達1201113。當(dāng)噴嘴11直徑從4. 5_曾加到6. 4mm時，日產(chǎn)水量不變。因此我們決定采用I號喉管7和4. 5MM噴嘴11的組合方式。本實用新型實際運用時的效益分析I.對于低產(chǎn)井I)假設(shè)某口井的井底靜壓為25.010^，流壓為5.010^，日產(chǎn)液20噸，含水50%，產(chǎn)液指數(shù)I = 20/20 = 1.0(噸/MPA)，日產(chǎn)油為10噸，如下負氣舉壓泵，流壓可降到I. OMPa,(或零)，如流壓按I. OMPa計算，則日產(chǎn)液量Ql為Ql = I. 0*24 = 24(噸)，日增油QO = (24-20) *50 % = 2. O (噸)2)如每年按生產(chǎn)350天計算，每噸油按1200元計算，則所創(chuàng)的年效益為1200*2*350 = 84。O (萬元)2.對于壓力和產(chǎn)能相對較高的高產(chǎn)井I)假設(shè)某口高產(chǎn)井的井底靜壓為34.0MPA，井底流壓為24. OMPA，原日產(chǎn)液量為100噸。含水80%,這樣可計算采液指數(shù)I為[0048]I = 100/(34-24) = 10(噸 /MPa)日產(chǎn)油為QO = 100*80%= 20(噸)2)如果下氣舉負壓泵，由于消除了或基本消除了注氣壓力的影響，可使流壓下降6. OMPa，這樣所增加的日產(chǎn)油量Ql為Ql = 10. 0*6. 0*(1_0. 8) = 60*0. 2 = (12 噸)。3)如果按較保守的數(shù)據(jù)計算，即每天增油按3.0噸計算，每噸油按1200元計算，每年按生產(chǎn)350天計算，則每年所創(chuàng)效益為1200*3*350 = 126 (萬元)總之使用該氣舉負壓泵可以消除注氣壓力對地層所造成的回壓，放大了生產(chǎn)壓 差，有時可在最大的無阻流量下進行生產(chǎn)，因此可大大提高氣舉井的產(chǎn)量，一般情況下，在基本不增加注氣量和注氣壓力(不增加成本)的情況下日增液可達10%到50%，一般情況下可實現(xiàn)單井年增效益進百萬元，是值得在現(xiàn)場推廣應(yīng)用的一種最為先進的氣舉井下工具。最后應(yīng)該說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種氣舉負壓泵，包括內(nèi)工作筒(2)和外工作筒(3)組成的泵體，泵體的兩端分別為上接頭和下接頭，上接頭設(shè)有投撈頭接頭(I)，泵體上設(shè)有進氣孔(13)，泵體內(nèi)安裝一個噴嘴(11)，其特征在于所述內(nèi)工作筒(2)內(nèi)同一軸線上由上接頭至下接頭方向依次安裝有擴散管(5)、喉管套(6)、擋環(huán)I (9)、噴嘴套(10)、十字形總成(12)，所述噴嘴套(10)內(nèi)安裝有噴嘴(11)，所述喉管套￠)內(nèi)安裝有喉管(7)，所述擴散管(5)由上接頭至下接頭方向管的口徑由大到小，沿泵體軸線的橫切剖面上所述噴嘴套(10)與擋環(huán)1(9)之間形成圓環(huán)形腔室⑶。
2.如權(quán)利要求I所述的一種氣舉負壓泵，其特征在于所述外工作筒(3)下接頭端安裝有外筒座(16)，所述外筒座(16)的內(nèi)徑小于內(nèi)工作筒(2)的內(nèi)徑，所述內(nèi)工作筒(2)固定設(shè)置在外筒座(16)上。
3.如權(quán)利要求I所述的一種氣舉負壓泵，其特征在于所述擴散管(5)到上接頭出口之間的內(nèi)工作筒(2)內(nèi)安裝有擴散管擋環(huán)(4)，所述擴散管擋環(huán)(4)的內(nèi)徑等于擴散管(5)的最大口徑，所述擴散管擋環(huán)(4)的外徑等于內(nèi)工作筒(2)內(nèi)徑。
4.如權(quán)利要求I所述的一種氣舉負壓泵，其特征在于所述喉管(7)、喉管套(6)以及內(nèi)工作筒(2)的軸線均重合，所述喉管(7)的內(nèi)徑等于擴散管(5)的最小口徑。
5.如權(quán)利要求I所述的一種氣舉負壓泵，其特征在于所述內(nèi)工作筒(2)內(nèi)進氣孔(13)位置處固定安裝有圓環(huán)形十字形總成(12)，所述十字形總成(12)的外徑等于內(nèi)工作筒(2)的內(nèi)徑，所述十字形總成(12)的內(nèi)徑大于噴嘴(11)的最大口徑，所述十字形總成(12)環(huán)體上開有與進氣孔(13)對應(yīng)的孔。
6.如權(quán)利要求5所述的一種氣舉負壓泵，其特征在于所述十字形總成(12)到外筒座(16)之間的內(nèi)工作筒(2)內(nèi)依次安裝有擋環(huán)II (14)和擋環(huán)絲堵(15)，所述擋環(huán)II (14)和擋環(huán)絲堵(15)的外徑等于內(nèi)工作筒(2)的內(nèi)徑。
專利摘要本實用新型涉及石油天然氣井氣舉井用井下工具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣舉負壓泵，包括內(nèi)工作筒和外工作筒組成的泵體，泵體的兩端分別為上接頭和下接頭，泵體上開有進氣孔，泵體內(nèi)安裝有一個噴嘴，內(nèi)工作筒內(nèi)同一軸線上由上接頭至下接頭方向依次安裝有擴散管、喉管、噴嘴套、十字形總成，擴散管由上接頭至下接頭方向管的口徑由大到小，喉管與噴嘴套之間有腔室；該泵能解決壓力較低的深井由于注氣壓力作用在油層上，導(dǎo)致不能放大生產(chǎn)壓差的問題，也能解決壓力和產(chǎn)能較高的高產(chǎn)井由于注氣壓力和工作閥以下的液柱壓力使油層產(chǎn)生過高的回壓，導(dǎo)致生產(chǎn)壓差不能更進一步放大的問題，可在注氣壓力、注氣量及成本不變的情況下大大提高氣舉井的產(chǎn)量。
文檔編號F04F5/24GK202545380SQ201220065288
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
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