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[摘 要]埕岛西平台是综合性采油平台，平台采油方式为水力射流泵和电潜泵采油两种，用生产水和水源井产出液为动力液的水力射流泵采油效果很好。水力射流泵运行周期长、检泵作业量少、生产效率高、动力液用量少，可使采油成本降低。文中对水力射流泵在埕岛西平台的成功应用的经验进行了总结。
[关键词]水力射流泵 埕岛西平台 稠油
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-154-02
0 引言
埕岛西平台位于埕岛油田西部海域，采油方式有电潜泵、水力射流泵等两种采油方式，其中电潜泵13口，水力射流泵9口，它们各具特点且各有其适用范围。电潜泵排量大、扬程范围广，但其效率受流体黏度和游离气体含量的影响非常大。水力射流泵的理论效率是30%左右，但使用合适的动力液和化学降黏剂可以非常容易地获得比电潜泵高得多的系统效率，理论排量范围可达到10～1000 m3/d，且水力射流泵无运动部件，使用寿命长，体积小，检泵作业简单、方便，费用低。
1 地质简况
埕岛油田位于中国山东省东营市河口区北、渤海湾西南部的极浅海海域，埕岛西合作区位于埕岛油田的西部，构造位置位于埕岛构造主体的西翼、埕北断层的下降盘。生产层位明化镇和馆上段油藏受构造和岩性双重因素控制，储集层为河流相正韵律疏松砂岩，平面及纵向上具有多套油水系统。原油属于中等黏度重质原油，其地面密度为0.91～0.96 g/cm3，地面黏度为43.9～792mPa.s，溶解气油比为18.2～33.6m3/t 。
2 水力射流泵在埕岛西平台的应用
2.1 水力射流泵工作原理
水力射流泵主要工作元件是喷嘴、喉管（又称混合室）和扩散管等。高压动力液由油管进入水力射流泵，经过喷嘴时以高速喷出，使喷嘴周围的压力下降。井筒的地层流体经单流阀进入喷嘴周围的环形空间并被喷嘴喷出的动力液吸入喉管。在喉管中，动力液和地层液充分混合后进入扩散管，然后经泵出口进入油套环形空间，从而被举升到地面。
水力射流泵的工作原理是基于能量守恒定律，高压动力液通过喷嘴将其势能（高压能）转换成高速动力液流的动能。此高速液流具有低的压力，允许井筒内的地层液流进入喉管。在喉管内高速动力液与井筒内地层液充分混合，并将其动力传递给地层液，使地层液流速增加。到扩散管后，随着流动面积的增大，混合液流速减小，混合液的动能转换成静压头，此时混合液中的压力足以将其举升到地面（图1）。
2.2 水力射流泵工作管柱及生产方式
水力射流泵根据动力液的循环方式分为正循环方式和反循环方式。埕岛西平台采用的生产方式为正循环式，即动力液由油管进入水力射流泵，与地层液混合后从套管返回到地面生产流程。水力射流泵由泵体、井下固定装置、工作筒和密封盘根4部分组成（图2）。
与水力射流泵采油及测试有关的井下工具主要包括：防砂封隔器及密封工作筒、测试坐落接头、插入密封段、伸缩短节、水力射流泵体、水力射流泵工作筒、安全阀。防砂封隔器及密封工作筒装在防砂管柱上，封隔器为永久式。测试坐落接头、插入密封段、伸缩短节、水力射流泵体、安全阀装在水力射流泵生产管柱上。测试坐落接头用于安装井下压力计和温度计，测试地层温度和压力参数。
插入密封段与防砂封隔器的密封工作筒配合隔离油管和套管，以形成密封系统，将高压动力液与低压地层液和油管返出液隔离开来。伸缩短节用于调节因温度和压力变化引起的管柱伸缩，以避免插入密封件和整个管柱损坏。水力射流泵工作筒为滑套结构，连通油套管和水力射流泵，是水力射流泵动力液从油管进入的通道。水力射流泵靠井下固定装置（锁芯）安装在工作筒（滑套）内，通过钢丝作业和专用投捞工具进行安装和打捞作业。水力射流泵与滑套的密封件为“V”型盘根，滑套的安装位置一般離油层顶部防砂封隔器20～30m。安全阀为旋转球阀，通过液压系统进行开关控制，如果失灵，则可通过钢丝作业和专用工具打开；如果失效，则可在安全阀内再安装一套可取式的，仍利用原液压系统进行控制。
2.2 水力射流泵动力液
埕岛西平台水力射流泵所用的动力液主要是经过一系列处理后的平台生产系统产生的生产水和水源井产出液，温度高达80～90℃（图3）。动力液与平台注水系统共用一套流程，经井口管汇分配到每一口井。每口井的实际注入量用针型阀调整，用涡轮式动力液流量计计量，管汇额定压力为1960PSI。动力液和注水泵为电机驱动的柱塞泵，共有4台机组（1台为备用），理论总排量为7632 m3/d，总功率为2384 kW，三台泵的实际排量为4500m3/d。
2.3 水力射流泵生产管理
水力射流泵的生产管理主要包括：泵型和生产参数设计、调产、生产故障处理与检泵、生产计量和井下测试等方面。
水力射流泵的泵型和生产参数设计主要根据油井的配产、预测的含水和井底压力，用水力射流泵设计专用软件来完成，主要考虑含气量、黏度、含水量、密度、压力、温度以及井斜度、井深度等因素的影响，对动力液量、地面工作压力、喷嘴喉管尺寸进行优化设计，并确定出与这些参数、条件相适应的油井产量、压力和含水量的变化范围。
水力射流泵的调产一般有2种方法，一种是在井下泵参数不变的情况下，通过改变动力液的压力和注入量来实现；另一种方法是通过反循环将水力射流泵提出，更换上预计尺寸的喷嘴和喉管，再恢复生产，本平台主要采用更换喷嘴和喉管的方法进行调参。
水力射流泵的生产故障一般有喷嘴堵塞、喉管堵塞、喷嘴磨损、泵密封件损坏、滑套和插入密封短节的密封损坏、封隔器密封失效等。在埕岛西平台九年多的水力射流泵生产中，水力射流泵故障主要是喷嘴、喉管堵塞和泵体密封件损坏，其他故障发生率较小。
2.4 水力射流泵在埕岛西平台应用效果分析 从埕岛西平台使用水力射流泵采油九年多的经验看，对于中等黏度的稠油，在中低含水期采用水力射流泵采油效果十分明显。
2.4.1 使用寿命长，检泵作业量少
水力射流泵的易损件主要是各部位的密封盘根，但设有密封盘根的部位都没有运动部件，只要选择了合适的耐温耐油材料和合适的结构，密封盘根的使用性能是非常可靠的；因此水力射流泵的使用寿命长，故障少，检泵作业量少。
2.4.2 成本低，施工作业简单
目前购置进口水力射流泵的费用比购置国产电潜泵机组（含电缆）费用大约低50%，可明显降低购置设施费用。此外，水力射流泵结构简单，尺寸小，重量轻，采用的泵体固定装置是与滑套配合很好而且成熟的锁芯结构，锁定和解锁操作简便、可靠 。因此，水力射流泵的操作管理费用也很低。
2.4.3 排量范围宽，动力液用量少
埕岛西平台水力射流泵使用的喷嘴型号为D～H号，喉管型号为7～14号。由于单井产液量为40～220立方米/d，除极少数井外，这几种类型水力射流泵的使用范围基本上涵盖了埕岛西平台油井的产量范围。
埕岛西平台9口水力射流泵井的产液量占机采总量的24%左右，而耗电量和动力液用量却很少。例如，水力射流泵采出1m3 地层液仅耗用动力液1～4m3。
2.4.4 生产管柱结构有利于解除井底污染，维持油井产能
该生产管柱结构在生产过程中是一种全封闭系统，且泵体离油层很近，由喷嘴产生的负压能够直接作用于油层及其流体，相当于进行负压采油；同时动力液经过喷嘴时产生了脉冲压力，因此能够很好地将近井地层中可移动的固体颗粒排出地层，并防止无机和有机垢沉降，有利于解除井底污染，维持油井产能。
2.4.5 采用高温污水做动力液有利于产液降黏和平台上的油水处理
埕岛西平台采用处理后的高温生产污水作为动力液，降低了原油黏度及其导致的多相管流摩阻损失，从而获得了好的泵效。因为重质油密度与水密度相差较小，影响管流压降的主要因素是摩擦阻力而不是重力差异；动力液掺入地层产液后，成比例地降低了混合液的黏度，减少了摩擦阻力；此外，采用正循环方式注入动力液，降低了产液的熱量散失，从井底到井口维持了较高的温度，也起到降低原油黏度的作用；再就是，污水中含有一定量的表面活性剂，这也降低了油水界面张力和混合液黏度。
3 结论与建议
（1）埕岛西平台稠油区块采用水力射流泵采油取得了很好的效果。水力射流泵运行周期长，检泵作业量少，生产效率高，动力液用量少，有利于油气水处理，可降低采油成本。
（2）由于水力的强力冲刷和出砂的影响，进液口部分：存在刺穿现象，导致产量降低，需要经常进行定期检泵。
（3）当油井出砂严重时，会出现液力投捞起不出泵，需要进行钢丝投捞。
（4）油井产量变化时，要对动力液流量、压力进行分析对比，或进行检泵，更换喷嘴或喉管等组件，必要时进行压力测试。
（5）水力射流泵采油技术可以推广到类似的稠油油田使用。
参考文献：
张晓宾 鞠文龙.水力射流泵系统在埕岛油田的应用. 《断块油气田》 2008年02期
作者简介：
张庆堂（1975.02-），男，工程师，长期从事石油的开采工作。
[关键词]水力射流泵 埕岛西平台 稠油
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-154-02
0 引言
埕岛西平台位于埕岛油田西部海域，采油方式有电潜泵、水力射流泵等两种采油方式，其中电潜泵13口，水力射流泵9口，它们各具特点且各有其适用范围。电潜泵排量大、扬程范围广，但其效率受流体黏度和游离气体含量的影响非常大。水力射流泵的理论效率是30%左右，但使用合适的动力液和化学降黏剂可以非常容易地获得比电潜泵高得多的系统效率，理论排量范围可达到10～1000 m3/d，且水力射流泵无运动部件，使用寿命长，体积小，检泵作业简单、方便，费用低。
1 地质简况
埕岛油田位于中国山东省东营市河口区北、渤海湾西南部的极浅海海域，埕岛西合作区位于埕岛油田的西部，构造位置位于埕岛构造主体的西翼、埕北断层的下降盘。生产层位明化镇和馆上段油藏受构造和岩性双重因素控制，储集层为河流相正韵律疏松砂岩，平面及纵向上具有多套油水系统。原油属于中等黏度重质原油，其地面密度为0.91～0.96 g/cm3，地面黏度为43.9～792mPa.s，溶解气油比为18.2～33.6m3/t 。
2 水力射流泵在埕岛西平台的应用
2.1 水力射流泵工作原理
水力射流泵主要工作元件是喷嘴、喉管（又称混合室）和扩散管等。高压动力液由油管进入水力射流泵，经过喷嘴时以高速喷出，使喷嘴周围的压力下降。井筒的地层流体经单流阀进入喷嘴周围的环形空间并被喷嘴喷出的动力液吸入喉管。在喉管中，动力液和地层液充分混合后进入扩散管，然后经泵出口进入油套环形空间，从而被举升到地面。
水力射流泵的工作原理是基于能量守恒定律，高压动力液通过喷嘴将其势能（高压能）转换成高速动力液流的动能。此高速液流具有低的压力，允许井筒内的地层液流进入喉管。在喉管内高速动力液与井筒内地层液充分混合，并将其动力传递给地层液，使地层液流速增加。到扩散管后，随着流动面积的增大，混合液流速减小，混合液的动能转换成静压头，此时混合液中的压力足以将其举升到地面（图1）。
2.2 水力射流泵工作管柱及生产方式
水力射流泵根据动力液的循环方式分为正循环方式和反循环方式。埕岛西平台采用的生产方式为正循环式，即动力液由油管进入水力射流泵，与地层液混合后从套管返回到地面生产流程。水力射流泵由泵体、井下固定装置、工作筒和密封盘根4部分组成（图2）。
与水力射流泵采油及测试有关的井下工具主要包括：防砂封隔器及密封工作筒、测试坐落接头、插入密封段、伸缩短节、水力射流泵体、水力射流泵工作筒、安全阀。防砂封隔器及密封工作筒装在防砂管柱上，封隔器为永久式。测试坐落接头、插入密封段、伸缩短节、水力射流泵体、安全阀装在水力射流泵生产管柱上。测试坐落接头用于安装井下压力计和温度计，测试地层温度和压力参数。
插入密封段与防砂封隔器的密封工作筒配合隔离油管和套管，以形成密封系统，将高压动力液与低压地层液和油管返出液隔离开来。伸缩短节用于调节因温度和压力变化引起的管柱伸缩，以避免插入密封件和整个管柱损坏。水力射流泵工作筒为滑套结构，连通油套管和水力射流泵，是水力射流泵动力液从油管进入的通道。水力射流泵靠井下固定装置（锁芯）安装在工作筒（滑套）内，通过钢丝作业和专用投捞工具进行安装和打捞作业。水力射流泵与滑套的密封件为“V”型盘根，滑套的安装位置一般離油层顶部防砂封隔器20～30m。安全阀为旋转球阀，通过液压系统进行开关控制，如果失灵，则可通过钢丝作业和专用工具打开；如果失效，则可在安全阀内再安装一套可取式的，仍利用原液压系统进行控制。
2.2 水力射流泵动力液
埕岛西平台水力射流泵所用的动力液主要是经过一系列处理后的平台生产系统产生的生产水和水源井产出液，温度高达80～90℃（图3）。动力液与平台注水系统共用一套流程，经井口管汇分配到每一口井。每口井的实际注入量用针型阀调整，用涡轮式动力液流量计计量，管汇额定压力为1960PSI。动力液和注水泵为电机驱动的柱塞泵，共有4台机组（1台为备用），理论总排量为7632 m3/d，总功率为2384 kW，三台泵的实际排量为4500m3/d。
2.3 水力射流泵生产管理
水力射流泵的生产管理主要包括：泵型和生产参数设计、调产、生产故障处理与检泵、生产计量和井下测试等方面。
水力射流泵的泵型和生产参数设计主要根据油井的配产、预测的含水和井底压力，用水力射流泵设计专用软件来完成，主要考虑含气量、黏度、含水量、密度、压力、温度以及井斜度、井深度等因素的影响，对动力液量、地面工作压力、喷嘴喉管尺寸进行优化设计，并确定出与这些参数、条件相适应的油井产量、压力和含水量的变化范围。
水力射流泵的调产一般有2种方法，一种是在井下泵参数不变的情况下，通过改变动力液的压力和注入量来实现；另一种方法是通过反循环将水力射流泵提出，更换上预计尺寸的喷嘴和喉管，再恢复生产，本平台主要采用更换喷嘴和喉管的方法进行调参。
水力射流泵的生产故障一般有喷嘴堵塞、喉管堵塞、喷嘴磨损、泵密封件损坏、滑套和插入密封短节的密封损坏、封隔器密封失效等。在埕岛西平台九年多的水力射流泵生产中，水力射流泵故障主要是喷嘴、喉管堵塞和泵体密封件损坏，其他故障发生率较小。
2.4 水力射流泵在埕岛西平台应用效果分析 从埕岛西平台使用水力射流泵采油九年多的经验看，对于中等黏度的稠油，在中低含水期采用水力射流泵采油效果十分明显。
2.4.1 使用寿命长，检泵作业量少
水力射流泵的易损件主要是各部位的密封盘根，但设有密封盘根的部位都没有运动部件，只要选择了合适的耐温耐油材料和合适的结构，密封盘根的使用性能是非常可靠的；因此水力射流泵的使用寿命长，故障少，检泵作业量少。
2.4.2 成本低，施工作业简单
目前购置进口水力射流泵的费用比购置国产电潜泵机组（含电缆）费用大约低50%，可明显降低购置设施费用。此外，水力射流泵结构简单，尺寸小，重量轻，采用的泵体固定装置是与滑套配合很好而且成熟的锁芯结构，锁定和解锁操作简便、可靠 。因此，水力射流泵的操作管理费用也很低。
2.4.3 排量范围宽，动力液用量少
埕岛西平台水力射流泵使用的喷嘴型号为D～H号，喉管型号为7～14号。由于单井产液量为40～220立方米/d，除极少数井外，这几种类型水力射流泵的使用范围基本上涵盖了埕岛西平台油井的产量范围。
埕岛西平台9口水力射流泵井的产液量占机采总量的24%左右，而耗电量和动力液用量却很少。例如，水力射流泵采出1m3 地层液仅耗用动力液1～4m3。
2.4.4 生产管柱结构有利于解除井底污染，维持油井产能
该生产管柱结构在生产过程中是一种全封闭系统，且泵体离油层很近，由喷嘴产生的负压能够直接作用于油层及其流体，相当于进行负压采油；同时动力液经过喷嘴时产生了脉冲压力，因此能够很好地将近井地层中可移动的固体颗粒排出地层，并防止无机和有机垢沉降，有利于解除井底污染，维持油井产能。
2.4.5 采用高温污水做动力液有利于产液降黏和平台上的油水处理
埕岛西平台采用处理后的高温生产污水作为动力液，降低了原油黏度及其导致的多相管流摩阻损失，从而获得了好的泵效。因为重质油密度与水密度相差较小，影响管流压降的主要因素是摩擦阻力而不是重力差异；动力液掺入地层产液后，成比例地降低了混合液的黏度，减少了摩擦阻力；此外，采用正循环方式注入动力液，降低了产液的熱量散失，从井底到井口维持了较高的温度，也起到降低原油黏度的作用；再就是，污水中含有一定量的表面活性剂，这也降低了油水界面张力和混合液黏度。
3 结论与建议
（1）埕岛西平台稠油区块采用水力射流泵采油取得了很好的效果。水力射流泵运行周期长，检泵作业量少，生产效率高，动力液用量少，有利于油气水处理，可降低采油成本。
（2）由于水力的强力冲刷和出砂的影响，进液口部分：存在刺穿现象，导致产量降低，需要经常进行定期检泵。
（3）当油井出砂严重时，会出现液力投捞起不出泵，需要进行钢丝投捞。
（4）油井产量变化时，要对动力液流量、压力进行分析对比，或进行检泵，更换喷嘴或喉管等组件，必要时进行压力测试。
（5）水力射流泵采油技术可以推广到类似的稠油油田使用。
参考文献：
张晓宾 鞠文龙.水力射流泵系统在埕岛油田的应用. 《断块油气田》 2008年02期
作者简介：
张庆堂（1975.02-），男，工程师，长期从事石油的开采工作。