一种井下同心管水力举升泵 |
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| 申请号 | CN202211386798.9 | 申请日 | 2022-11-07 | 公开(公告)号 | CN115680577A | 公开(公告)日 | 2023-02-03 |
| 申请人 | 西南石油大学; 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江); | 发明人 | 唐洋; 张吴镝; 张烈辉; 张玉林; 熊浩宇; 谢娜; 陈鹏; 王国荣; 赵金海; 王金忠; 高翔; 袁光杰; 何玉发; 王成林; 李清平; 刘和兴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种井下同心管 水 力 举升 泵 ，它包括 增压 机构、连接机构和引流机构三部分。增压机构由增压喷头、增压接头等组成；连接机构由回流接头、变径接头等组成；引流机构由引流喷头、射 流管 等组成。增压机构顶端的内管、外管和流道变换接头分别与管柱接头连接，增压机构和引流机构通过连接机构连接。本发明采用多重 负压 吸收和射流举升结构，通过控 制动 力液流量，实现不同程度地抽吸与举升返出液；提高环空返出液运移速度和流动性，降低管道内的岩屑沉积，有效防止发生卡泵和管道堵塞现象，从而提高生产作业效率和安全性。本发明适用于反循环控压钻井、高含砂采油、 天然气 水合物钻采等助排作业中，且具有结构简单、节能降耗和可靠性高的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种井下同心管水力举升泵，其特征在于包括增压机构、连接机构和引流机构；其中，增压机构由外管A(1)、内管B(2)、增压接头(3)、上引流接头(4)、增压喷头(5)、增压喷头挡块(6)、增压喷头连接块(7)、引流管(8)、内管C(9)和外管D(10)组成，外管A(1)底端与外管D(10)顶端通过螺纹连接，内管B(2)底端与增压接头(3)顶端通过螺纹连接，上引流接头(4)设置有凸台Ⅱ(401)、凸台Ⅲ(402)、凸台Ⅳ(403)、凸台Ⅴ(404)、回流孔Ⅰ(405)、过流孔Ⅰ(406)和回流孔Ⅱ(407)，增压接头(3)底端与上引流接头(4)的凸台Ⅱ(401)通过螺纹连接，上引流接头(4)的凸台Ⅲ(402)通过螺纹与外管A(1)的凸台Ⅰ(1‑1)连接，增压喷头(5)通过螺纹与增压喷头连接块(7)连接，增压喷头挡块(6)与增压喷头连接块(7)分别通过螺纹和上引流接头(4)的凸台Ⅳ(403)连接，引流管(8)顶端和内管C(9)顶端分别与上引流接头(4)的凸台Ⅳ(403)和凸台Ⅴ(404)通过螺纹连接；连接机构由上分流板(11)、回流接头(12)和变径接头(13)组成，回流接头(12)设置有凸台Ⅵ(1201)、凸台Ⅶ(1202)、凹槽Ⅰ(1203)、凸台Ⅷ(1204)、凹槽Ⅱ(1205)、回流孔Ⅲ(1206)、回流孔Ⅳ(1207)和过流孔Ⅱ(1208)，回流接头(12)的凸台Ⅵ(1201)、凸台Ⅶ(1202)、凸台Ⅷ(1204)分别通过螺纹和外管D(10)底端、内管C(9)底端、外管E(14)顶端连接，上分流板(11)和变径接头(13)分别与回流接头(12)的凹槽Ⅰ(1203)和凹槽Ⅱ(1205)通过螺纹连接；引流机构由外管E(14)、内管F(15)、射流管(16)、射流管垫圈(17)、下引流接头(18)、引流喷头(19)、引流喷头挡块(20)、引流喷头连接块(21)、内管G(22)、外管H(23)、下分流板(24)和流道变换接头(25)组成，内管F(15)顶端与变径接头(13)底端通过螺纹连接，下引流接头(18)设置有凸台Ⅸ(1801)、凸台Ⅹ(1802)、凸台Ⅺ(1803)、凸台Ⅻ(1804)、抽吸孔(1805)、回流孔Ⅴ(1806)和过流孔Ⅲ(1807)，流道变换接头(25)设置有凸台ⅰ(2501)、凸台ⅱ(2502)、凸台ⅲ(2503)和过流孔Ⅳ(2504)，外管E(14)底端、内管F(15)底端、外管H(23)顶端、内管G(22)顶端分别通过螺纹和下引流接头(18)的凸台Ⅸ(1801)、凸台Ⅹ(1802)、凸台Ⅺ(1803)、凸台Ⅻ(1804)连接，射流管(16)固定在内管F(15)内部，射流管(16)与下引流接头(18)之间设置有射流管垫圈(17)，引流喷头(19)通过螺纹与引流喷头连接块(21)连接，引流喷头挡块(20)与引流喷头连接块(21)分别通过螺纹和下引流接头(18)的凸台Ⅻ(1804)连接，外管H(23)底端、下分流板(24)分别通过螺纹和流道变换接头(25)的凸台ⅰ(2501)、凸台ⅲ(2503)连接。 |
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| 说明书全文 | 一种井下同心管水力举升泵技术领域背景技术[0002] 近年来，由于社会生产、生活对石油、天然气等资源的需求量越来越大，所以石油和天然气资源的开采深度不断增加，陆地井下部环空压力随深度增加，以及深水油气及水合物开发中浅表层钻进中存在窄密度窗口，地层疏软易漏失，钻井过程中井筒内压力需要精确调控的问题，否则容易导致井壁失稳，发生井漏事故，影响钻井效率；目前常采用配置钻井液、使用气体、充气、泡沫等控制井筒液柱压力的方法，但这些方法施展难度较大，且各有相互配套的工艺要求，适用性较差；现有的专利CN 101725543 A提出的一种环空涡轮抽吸泵，通过钻井液驱动内部涡轮转动，带动外侧的涡轮泵叶片转动，实现对钻井液的举升，但是涡轮叶片裸露在外面，使得工具不能用于大多复杂井段，具有很大的限制性。 [0003] 水平井和大位移井目前在石油、天然气、页岩气和天然气水合物开采领域广泛使用。然而，在钻井过程中产生的岩屑和生产过程中的油气流动带出的大量砂石，岩屑或砂石在重力作用下容易沉积在水平井、大斜度井、大位移井、复杂结构井等的下井壁，在日常钻井过程中，如果不能很好实现混合浆液运移，提高环空返出液流速，岩屑或砂石堆积会形成岩屑床或沉砂，大大地影响钻完井作业过程的效率和安全。现有的专利CN 112482986 A提出一种井下液力举升工具，钻杆内流动的钻井液驱动涡轮动力机构旋转，通过涡轮中心轴和万向联轴机构带动螺杆轴流机构转子旋转，实现对环空钻井液的举升和水平段环空岩屑的运移，但是其结构复杂，效率低，寿命低，易发生卡泵和管道堵塞现象。 [0004] 同时，通过调研现有可用于井下举升的各类泵，分析后发现其均不能满足反循环控压钻井、高含砂采油、天然气水合物钻采等助排作业，在应用过程还存在以下诸多不足之处，主要表现为： [0005] (1)现有的射流举升工具还存在着效率差、泵压低、扬程小的问题，直接影响了生产效率和产能。 [0007] (3)现有的涡轮式水力举升工具结构复杂，由于生产过程中混合液含砂量往往较高，因此极易出现卡泵和管道堵塞现象，将耗费大量人力物力进行停工检修，造成重大经济损失。 [0008] 因此，为了满足同心钻杆反循环控压钻井工艺、同心双管排砂采油工艺、双层管天然气水合物钻采工艺等的需求，同时解决上述现有井下举升泵存在的不足，亟需发明一种新型的井下同心管水力举升泵，提高环空返出液运移速度和流动性，降低管道内的岩屑沉积，有效防止发生卡泵和管道堵塞现象，从而提高生产作业效率和安全性。 发明内容[0009] (一)解决的技术问题 [0010] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井下同心管水力举升泵。本发明采用引流机构和增压机构相结合的多级射流举升方式，解决了生产效率低的问题，提高了生产作业效率；本工具可直接连接在生产管柱并随管柱下放钻进，解决了现有生产举升泵布置工艺复杂、工作量大的问题；本发明采用负压吸收的原理，井下管柱内部无运动构件，解决了易发生卡泵和管道堵塞现象的问题，降低了停工检修损失，提高了使用寿命和可靠性。 [0011] (二)技术方案 [0012] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：它由增压机构、连接机构和引流机构组成；其中，增压机构由外管A1、内管B2、增压接头3、上引流接头4、增压喷头5、增压喷头挡块6、增压喷头连接块7、引流管8、内管C9和外管D10组成，外管A1底端与外管D10顶端通过螺纹连接，内管B2底端与增压接头3顶端通过螺纹连接，上引流接头4设置有凸台Ⅱ401、凸台Ⅲ402、凸台Ⅳ403、凸台Ⅴ404、回流孔Ⅰ405、过流孔Ⅰ406和回流孔Ⅱ407，增压接头3底端与上引流接头4的凸台Ⅱ401通过螺纹连接，上引流接头4的凸台Ⅲ402通过螺纹与外管A1的凸台Ⅰ1‑1连接，增压喷头5通过螺纹与增压喷头连接块7连接，增压喷头挡块6与增压喷头连接块7分别通过螺纹和上引流接头4的凸台Ⅳ403连接，引流管8顶端和内管C9顶端分别与上引流接头4的凸台Ⅳ403和凸台Ⅴ404通过螺纹连接；连接机构由上分流板11、回流接头12和变径接头13组成，回流接头12设置有凸台Ⅵ 1201、凸台Ⅶ1202、凹槽Ⅰ1203、凸台Ⅷ1204、凹槽Ⅱ1205、回流孔Ⅲ1206、回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208，回流接头12的凸台Ⅵ1201、凸台Ⅶ1202、凸台Ⅷ1204分别通过螺纹和外管D10底端、内管C9底端、外管E14顶端连接，上分流板11和变径接头13分别与回流接头12的凹槽Ⅰ 1203和凹槽Ⅱ1205通过螺纹连接；引流机构由外管E14、内管F15、射流管16、射流管垫圈17、下引流接头18、引流喷头19、引流喷头挡块20、引流喷头连接块21、内管G22、外管H23、下分流板24和流道变换接头25组成，内管F15顶端与变径接头13底端通过螺纹连接，下引流接头 18设置有凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ1803、凸台Ⅻ1804、抽吸孔1805、回流孔Ⅴ1806和过流孔Ⅲ1807，流道变换接头25设置有凸台ⅰ2501、凸台ⅱ2502、凸台ⅲ2503和过流孔Ⅳ 2504，外管E14底端、内管F15底端、外管H23顶端、内管G22顶端分别通过螺纹和下引流接头 18的凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ1803、凸台Ⅻ1804连接，射流管16固定在内管F15内部，射流管16与下引流接头18之间设置有射流管垫圈17，引流喷头19通过螺纹与引流喷头连接块21连接，引流喷头挡块20与引流喷头连接块21分别通过螺纹和下引流接头18的凸台Ⅻ1804连接，外管H23底端、下分流板24分别通过螺纹和流道变换接头25的凸台ⅰ2501、凸台ⅲ2503连接。 [0013] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的增压接头3内部设有喉管通道3‑1，喉管通道3‑1底端是混合管，用于动力液与返出液进行动量交换，喉管通道3‑1顶端是扩散管，对返出液起到减速增压的作用。 [0014] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上分流板11和下分流板24两侧分别设有柱形分隔层Ⅰ11‑1和柱形分隔层Ⅱ24‑1，均动力液起到分流的作用；中间分别设有圆锥形导流柱Ⅰ11‑2和圆锥形导流柱Ⅱ24‑2，分别用于动力液进入引流管8和内管G22。 [0015] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的内管F15内部设有挡板，用于射流管16的限位。 [0016] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上引流接头4外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅰ405和过流孔Ⅰ406分别用于返出液和动力液流通；中间设有含喉管通道的回流孔Ⅱ407，用于吸入回流孔Ⅰ405的返出液。 [0017] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的回流接头12外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208分别用于返出液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅲ1206，用于经射流管16后的返出液流通。 [0018] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的下引流接头18外侧设有周向均匀分布的抽吸孔1805和过流孔Ⅲ1807分别用于抽吸混合浆液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅴ1806，用于经内管G22后的动力液流通。 [0019] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的流道变换接头25设有周向均匀分布的键槽型过流孔Ⅳ2504，用于动力液流通到底部管柱。 [0020] 一种井下同心管水力举升泵的抽吸举升方法，其特征在于：当进行生产作业时，其工作程序可分为地面泵入过程、动力液注入过程、动力液下移过程、混合浆液抽吸过程、返出液增压过程和返出液举升过程，步骤如下： [0021] S1、地面泵入过程：将工具接入井下装置组合中，地面上的变频控制柜通过控制地面泵转速，控制动力液流量，可调节混合浆液产量，动力液经地面泵增压后，通过管柱到达外管A1与内管B2之间的环空； [0022] S2、动力液注入过程：高压动力液由外管A1与内管B2之间的环空通过过流孔Ⅰ406进入引流管8与内管C9之间的环空后，经过上分流板11，上分流板11对动力液起到分流的作用，一部分动力液进入引流管8，另一部分动力液通过过流孔Ⅱ1208进入外管E14与内管F15之间的环空，然后通过过流孔Ⅲ1807进入内管G22与外管H23之间的环空； [0023] S3、动力液下移过程：高压动力液由内管G22与外管H23之间的环空，经过下分流板24，下分流板24对动力液分流，一部分动力液通过过流孔Ⅳ2504进入下部管柱； [0024] S4、混合浆液抽吸过程：经过下分流板24分流的另一部分高压动力液进入内管G22，在引流喷头19喷嘴处产生负压，混合浆液通过抽吸孔1805被抽吸进入射流管16，动力液与混合浆液混合形成返出液并减速增压后进入内管F15，然后返出液依次通过变径接头13、回流孔Ⅳ1207后进入内管C9与外管D10之间的环空； [0025] S5、返出液增压过程：经过上分流板11分流的一部分高压动力液进入引流管8，在增压喷头5的喷嘴处产生负压，内管C9与外管D10之间的环空返出液通过回流孔Ⅰ405被抽吸进入增压接头3，返出液和动力液一起在增压接头3混合并减速增压后进入内管B2； [0026] S6、返出液举升过程：在增压机构和引流机构的双重负压吸收作用下，返出液通过内管B2进入上部管柱，通过管柱运移到达地面，进行除砂、油气液分离和提纯，循环往复，实现高效率生产作业。 [0027] (三)有益效果 [0028] 本发明的有益效果是：(1)采用多重负压吸收和射流举升结构，返出液举升速度快，生产作业效率高；(2)可直接连接在生产管柱并随管柱下放钻进，布置工艺简单、工作量小；(3)环空返出液流动性高，管道内的岩屑沉积低且内部无运动构件，有效防止发生卡泵和管道堵塞现象；(4)通过控制动力液流量实现不同程度地抽吸与举升返出液，精细调控井下压力，安全性高；(5)适用范围广，适用于反循环控压钻井、高含砂采油、天然气水合物钻采等助排作业中。附图说明 [0029] 图1为本发明的主视剖视结构示意图； [0030] 图2为本发明注入动力液时的主视剖视结构示意图； [0031] 图3为本发明增压机构三维剖视结构示意图； [0032] 图4为本发明引流机构三维剖视结构示意图； [0033] 图5为本发明上引流接头结构示意图； [0034] 图6为本发明回流接头剖视结构示意图； [0035] 图7为本发明下引流接头剖视结构示意图； [0036] 图8为本发明流道变换接头结构示意图； [0037] 1、外管A；2、内管B；3、增压接头；4、上引流接头；5、增压喷头；6、增压喷头挡块；7、增压喷头连接块；8、引流管；9、内管C；10、外管D；11、上分流板；12、回流接头；13、变径接头；14、外管E；15、内管F；16、射流管；17、射流管垫圈；18、下引流接头；19、引流喷头；20、引流喷头挡块；21、引流喷头连接块；22、内管G；23、外管H；24、下分流板；25、流道变换接头；1‑1、凸台Ⅰ；3‑1、喉管通道；11‑1、柱形分隔层Ⅰ；11‑2、圆锥形导流柱Ⅰ；24‑1、柱形分隔层Ⅱ；24‑2、圆锥形导流柱Ⅱ；401、凸台Ⅱ；402、凸台Ⅲ；403、凸台Ⅳ；404、凸台Ⅴ；405、回流孔Ⅰ；406、过流孔Ⅰ；407、回流孔Ⅱ；1201、凸台Ⅵ；1202、凸台Ⅶ；1203、凹槽Ⅰ；1204、凸台Ⅷ；1205、凹槽Ⅱ；1206、回流孔Ⅲ；1207、回流孔Ⅳ；1208、过流孔Ⅱ；1801、凸台Ⅸ；1802、凸台Ⅹ；1803、凸台Ⅺ；1804、凸台Ⅻ；1805、抽吸孔；1806、回流孔Ⅴ；1807、过流孔Ⅲ；2501、凸台ⅰ；2502、凸台ⅱ；2503、凸台ⅲ；2504、过流孔Ⅳ。 具体实施方式[0038] 下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0039] 在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0040] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0041] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 [0042] 实施例一 [0043] 本实施例所述的一种井下同心管水力举升泵用于直井段。 [0044] 如图所示，一种井下同心管水力举升泵，它由增压机构、连接机构和引流机构组成；其中，增压机构由外管A1、内管B2、增压接头3、上引流接头4、增压喷头5、增压喷头挡块6、增压喷头连接块7、引流管8、内管C9和外管D10组成，外管A1底端与外管D10顶端通过螺纹连接，内管B2底端与增压接头3顶端通过螺纹连接，上引流接头4设置有凸台Ⅱ401、凸台Ⅲ 402、凸台Ⅳ403、凸台Ⅴ404、回流孔Ⅰ405、过流孔Ⅰ406和回流孔Ⅱ407，增压接头3底端与上引流接头4的凸台Ⅱ401通过螺纹连接，上引流接头4的凸台Ⅲ402通过螺纹与外管A1的凸台Ⅰ1‑1连接，增压喷头5通过螺纹与增压喷头连接块7连接，增压喷头挡块6与增压喷头连接块 7分别通过螺纹和上引流接头4的凸台Ⅳ403连接，引流管8顶端和内管C9顶端分别与上引流接头4的凸台Ⅳ403和凸台Ⅴ404通过螺纹连接；连接机构由上分流板11、回流接头12和变径接头13组成，回流接头12设置有凸台Ⅵ1201、凸台Ⅶ1202、凹槽Ⅰ1203、凸台Ⅷ1204、凹槽Ⅱ 1205、回流孔Ⅲ1206、回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208，回流接头12的凸台Ⅵ1201、凸台Ⅶ 1202、凸台Ⅷ1204分别通过螺纹和外管D10底端、内管C9底端、外管E14顶端连接，上分流板 11和变径接头13分别与回流接头12的凹槽Ⅰ1203和凹槽Ⅱ1205通过螺纹连接；引流机构由外管E14、内管F15、射流管16、射流管垫圈17、下引流接头18、引流喷头19、引流喷头挡块20、引流喷头连接块21、内管G22、外管H23、下分流板24和流道变换接头25组成，内管F15顶端与变径接头13底端通过螺纹连接，下引流接头18设置有凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ 1803、凸台Ⅻ1804、抽吸孔1805、回流孔Ⅴ1806和过流孔Ⅲ1807，流道变换接头25设置有凸台ⅰ2501、凸台ⅱ2502、凸台ⅲ2503和过流孔Ⅳ2504，外管E14底端、内管F15底端、外管H23顶端、内管G22顶端分别通过螺纹和下引流接头18的凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ1803、凸台Ⅻ1804连接，射流管16固定在内管F15内部，射流管16与下引流接头18之间设置有射流管垫圈17，引流喷头19通过螺纹与引流喷头连接块21连接，引流喷头挡块20与引流喷头连接块21分别通过螺纹和下引流接头18的凸台Ⅻ1804连接，外管H23底端、下分流板24分别通过螺纹和流道变换接头25的凸台ⅰ2501、凸台ⅲ2503连接。 [0045] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的增压接头3内部设有喉管通道3‑1，喉管通道3‑1底端是混合管，用于动力液与返出液进行动量交换，喉管通道3‑1顶端是扩散管，对返出液起到减速增压的作用，用于返出液的增压。 [0046] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上分流板11和下分流板24两侧分别设有柱形分隔层Ⅰ11‑1和柱形分隔层Ⅱ24‑1，均对动力液起到分流的作用；中间分别设有圆锥形导流柱Ⅰ11‑2和圆锥形导流柱Ⅱ24‑2，分别用于动力液进入引流管8和内管G22。 [0047] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的内管F15内部设有挡板，用于射流管16的限位。 [0048] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上引流接头4外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅰ405和过流孔Ⅰ406分别用于返出液和动力液流通；中间设有含喉管通道的回流孔Ⅱ407，用于吸入回流孔Ⅰ405的返出液。 [0049] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的回流接头12外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208分别用于返出液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅲ1206，用于经射流管16后的返出液流通。 [0050] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的下引流接头18外侧设有周向均匀分布的抽吸孔1805和过流孔Ⅲ1807分别用于抽吸混合浆液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅴ1806，用于经内管G22后的动力液流通。 [0051] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的流道变换接头25设有周向均匀分布的键槽型过流孔Ⅳ2504，用于动力液流通到底部管柱。 [0052] 本发明的工作过程如下：用于同心钻杆反循环控压钻井和同心双管排砂采油时，将工具接入钻完井系统井下装置组合中，地面上的变频控制柜通过控制地面泵转速，控制动力液流量，可调节混合浆液产量，动力液经地面泵增压后，通过管柱到达外管A1与内管B2之间的环空，高压动力液由外管A1与内管B2之间的环空通过过流孔Ⅰ406进入引流管8与内管C9之间的环空后，经过上分流板11，上分流板11对动力液起到分流的作用，一部分动力液进入引流管8，在增压喷头5喷嘴处产生负压，另一部分动力液通过过流孔Ⅱ1208进入外管E14与内管F15之间的环空，然后通过过流孔Ⅲ1807进入内管G22与外管H23之间的环空，经过下分流板24，下分流板24对动力液分流，一部分动力液通过过流孔Ⅳ2504进入下部管柱，另一部分动力液进入内管G22，在引流喷头19喷嘴处产生负压，混合浆液通过抽吸孔1805被抽吸进入射流管16，动力液与混合浆液混合形成返出液并减速增压后进入内管F15，然后返出液依次通过变径接头13、回流孔Ⅳ1207后进入内管C9与外管D10之间的环空，进入回流孔Ⅰ405被增压喷头5抽吸，动力液和返出液一起在增压接头3混合并减速增压后进入内管B2，返出液进入上部管柱，通过管柱运移到达地面，进行除砂、油气液分离和提纯，在增压机构和引流机构的双重负压吸收作用下，实现了对混合浆液的强劲抽吸和快速举升，同时，我们可以通过控制泵入的动力液流量大小控制混合浆液抽吸举升速度，实现对环境压力的精细控制。 [0053] 实施例二 [0054] 本实施例所述的一种井下同心管水力举升泵用于水平段。 [0055] 如图所示，一种井下同心管水力举升泵，它由增压机构、连接机构和引流机构组成；其中，增压机构由外管A1、内管B2、增压接头3、上引流接头4、增压喷头5、增压喷头挡块6、增压喷头连接块7、引流管8、内管C9和外管D10组成，外管A1底端与外管D10顶端通过螺纹连接，内管B2底端与增压接头3顶端通过螺纹连接，上引流接头4设置有凸台Ⅱ401、凸台Ⅲ 402、凸台Ⅳ403、凸台Ⅴ404、回流孔Ⅰ405、过流孔Ⅰ406和回流孔Ⅱ407，增压接头3底端与上引流接头4的凸台Ⅱ401通过螺纹连接，上引流接头4的凸台Ⅲ402通过螺纹与外管A1的凸台Ⅰ1‑1连接，增压喷头5通过螺纹与增压喷头连接块7连接，增压喷头挡块6与增压喷头连接块 7分别通过螺纹和上引流接头4的凸台Ⅳ403连接，引流管8顶端和内管C9顶端分别与上引流接头4的凸台Ⅳ403和凸台Ⅴ404通过螺纹连接；连接机构由上分流板11、回流接头12和变径接头13组成，回流接头12设置有凸台Ⅵ1201、凸台Ⅶ1202、凹槽Ⅰ1203、凸台Ⅷ1204、凹槽Ⅱ 1205、回流孔Ⅲ1206、回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208，回流接头12的凸台Ⅵ1201、凸台Ⅶ 1202、凸台Ⅷ1204分别通过螺纹和外管D10底端、内管C9底端、外管E14顶端连接，上分流板 11和变径接头13分别与回流接头12的凹槽Ⅰ1203和凹槽Ⅱ1205通过螺纹连接；引流机构由外管E14、内管F15、射流管16、射流管垫圈17、下引流接头18、引流喷头19、引流喷头挡块20、引流喷头连接块21、内管G22、外管H23、下分流板24和流道变换接头25组成，内管F15顶端与变径接头13底端通过螺纹连接，下引流接头18设置有凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ 1803、凸台Ⅻ1804、抽吸孔1805、回流孔Ⅴ1806和过流孔Ⅲ1807，流道变换接头25设置有凸台ⅰ2501、凸台ⅱ2502、凸台ⅲ2503和过流孔Ⅳ2504，外管E14底端、内管F15底端、外管H23顶端、内管G22顶端分别通过螺纹和下引流接头18的凸台Ⅸ1801、凸台Ⅹ1802、凸台Ⅺ1803、凸台Ⅻ1804连接，射流管16固定在内管F15内部，射流管16与下引流接头18之间设置有射流管垫圈17，引流喷头19通过螺纹与引流喷头连接块21连接，引流喷头挡块20与引流喷头连接块21分别通过螺纹和下引流接头18的凸台Ⅻ1804连接，外管H23底端、下分流板24分别通过螺纹和流道变换接头25的凸台ⅰ2501、凸台ⅲ2503连接。 [0056] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的增压接头3内部设有喉管通道3‑1，喉管通道3‑1底端是混合管，用于动力液与返出液进行动量交换，喉管通道3‑1顶端是扩散管，对返出液起到减速增压的作用，用于返出液的增压。 [0057] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上分流板11和下分流板24两侧分别设有柱形分隔层Ⅰ11‑1和柱形分隔层Ⅱ24‑1，均对动力液起到分流的作用；中间分别设有圆锥形导流柱Ⅰ11‑2和圆锥形导流柱Ⅱ24‑2，分别用于动力液进入引流管8和内管G22。 [0058] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的内管F15内部设有挡板，用于射流管16的限位。 [0059] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的上引流接头4外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅰ405和过流孔Ⅰ406分别用于返出液和动力液流通；中间设有含喉管通道的回流孔Ⅱ407，用于吸入回流孔Ⅰ405的返出液。 [0060] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的回流接头12外侧设有周向均匀分布的回流孔Ⅳ1207和过流孔Ⅱ1208分别用于返出液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅲ1206，用于经射流管16后的返出液流通。 [0061] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的下引流接头18外侧设有周向均匀分布的抽吸孔1805和过流孔Ⅲ1807分别用于抽吸混合浆液和动力液流通；中间设有回流孔Ⅴ1806，用于经内管G22后的动力液流通。 [0062] 所述的一种井下同心管水力举升泵，其特征在于：所述的流道变换接头25设有周向均匀分布的键槽型过流孔Ⅳ2504，用于动力液流通到底部管柱。 [0063] 本发明的工作过程如下：用于双层管天然气水合物钻采时，将工具单个或多个同时接入水平井段井下装置组合中，地面上的变频控制柜通过控制地面泵转速，控制动力液流量，可调节混合浆液产量，动力液经地面泵增压后，通过管柱到达外管A1与内管B2之间的环空，高压动力液由外管A1与内管B2之间的环空通过过流孔Ⅰ406进入引流管8与内管C9之间的环空后，经过上分流板11，上分流板11对动力液起到分流的作用，一部分动力液进入引流管8，在增压喷头5喷嘴处产生负压，另一部分动力液通过过流孔Ⅱ1208进入外管E14与内管F15之间的环空，然后通过过流孔Ⅲ1807进入内管G22与外管H23之间的环空，经过下分流板24，下分流板24对动力液分流，一部分动力液通过过流孔Ⅳ2504进入下部管柱，另一部分动力液进入内管G22，在引流喷头19喷嘴处产生负压，混合浆液通过抽吸孔1805被抽吸进入射流管16，动力液与混合浆液混合形成返出液并减速增压后进入内管F15，然后返出液依次通过变径接头13、回流孔Ⅳ1207后进入内管C9与外管D10之间的环空，进入回流孔Ⅰ405被增压喷头5抽吸，动力液和返出液一起在增压接头3混合并减速增压后进入内管B2，返出液进入上部管柱，通过管柱运移至海平面的开采平台进行深加工，在增压机构和引流机构的双重负压吸收作用下，实现了对混合浆液的高效率开采。 [0064] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 |
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