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CN104712591B - 一种可调式射流泵 - Google Patents

一种可调式射流泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可调式射流泵，其包括上接头、泵体、下接头、动力液连接接头和低压液连接接头，其特征在于，还包括活动连接在泵体和下接头之间的桥式通道，桥式通道上沿轴向开设有两条以上高压流道和一条低压流道，在位于桥式通道出口端的每条高压流道上均设置一不同尺寸的喷嘴；在下接头中还设置有一阀杆，阀杆的一端与下接头的动力液流道相连通，另一端与桥式通道的端面相抵接触；通过旋转桥式通道使其中的一喷嘴与泵体的入口相连通，同时使喷嘴所在高压流道的入口端与阀杆相连通；桥式通道的低压流道的入口端则始终与下接头的低压液流道相连通。本发明可满足不同条件下对喷嘴尺寸的需求，以在一定程度上简化工作流程，提高工作效率。

Description

一种可调式射流泵
技术领域
本发明涉及一种地面应用射流泵，具体涉及一种能够旋转喷嘴的可调式射流泵。
背景技术
射流泵是一种利用湍射流(高压动力液)的紊动扩散作用来传递能量与质量的流体机械及混合反应设备，在工程领域中有着广泛的应用。由于射流泵本身没有运动部件，具有结构简单、密封性好、工作可靠和成本低廉等一系列独特的优点，因此利用射流泵可使整个工艺流程及设备大大简化，尤其是在高温、高压、放射、易燃、易爆、输送含有固体颗粒的介质和水下等特殊工作条件下，更显示出其独特的优越性，如农业、矿山冶金、石油开采等。在石油行业，射流泵不仅广泛应用于油井采油，而且还用于陆上及海上探井试油、油井排酸及气井排液等。
射流泵的主要工作元件是喷嘴、喉管(又称混合室)和扩散管等。喷嘴位于喉管的入口处，它的作用就是将来自地面高压动力液的势能(压能)转换为高速喷射的动能，产生喷射流，使得井内流体在喷射流周围流动而被喷射流吸入喉管。喉管是一个直的圆筒，长度约是直径的7倍，入口部分经过磨光，且其直径比喷嘴直径大，它是动力液和产出流体混合的初步区域，并把动力液能量传给产出流体，使其动能增加。扩散管与喉管相连，面积逐渐增大，动力液和地层液进入扩散管后，流速逐渐降低，并将剩余的动能转化为静压力，将混合流体举升到地面。
由于射流泵具有多种喷嘴和喉管尺寸，因此在海上油井采油时，在不同的工况下，需要更换不同尺寸的喷嘴喉管组合来匹配工况，而常规射流泵只能通过多次拆泵来更换射流泵喷嘴，耗费时间。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够旋转喷嘴的可调式射流泵，该射流泵可满足不同条件下对喷嘴尺寸的需求，以在一定程度上简化工作流程，提高工作效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可调式射流泵，其包括上接头、射流泵泵体、下接头、动力液连接接头和低压液连接接头，所述上接头与所述射流泵泵体的出口段相连通，所述动力液连接接头和低压液连接接头分别与所述下接头的动力液流道和低压液流道相连接，其特征在于，还包括：通过上连接套和下连接套活动连接在所述射流泵泵体和下接头之间的桥式通道，且所述桥式通道可绕其中心轴360°旋转；所述桥式通道上沿轴向开设有两条以上高压流道和一条低压流道，在位于所述桥式通道出口端的每条所述高压流道上均设置一不同尺寸的喷嘴；在所述下接头中还设置有一阀杆，所述阀杆的一端与所述下接头的动力液流道相连通，所述阀杆的另一端与所述桥式通道的端面相抵接触；通过旋转所述桥式通道使其中的一所述喷嘴与所述射流泵泵体的入口相连通，同时使所述喷嘴所在高压流道的入口端与所述阀杆相连通；所述桥式通道的低压流道的入口端则始终与所述下接头的低压液流道相连通。
在一个优选的实施例中，所述射流泵泵体包括连接管、扩散管和喉管，所述连接管的出口段与所述上接头连接，所述连接管的入口段与所述上连接套连接；所述扩散管和喉管均设置在所述连接管内，且所述扩散管在前，所述喉管在后，同时在所述喉管的外部还套设有一护套。
在一个优选的实施例中，在所述上连接套和下连接套内部设置有用来分别限定所述桥式通道两端面与所述连接管端面以及所述下接头端面之间距离的上限位环和下限位环。
在一个优选的实施例中，在所述桥式通道与所述上连接套和下连接套的连接部位均沿周向设置有若干紧钉。
在一个优选的实施例中，在所述阀杆与所述下接头之间设置有一用来保证所述阀杆的端面与所述桥式通道的端面紧密接触的弹簧。
在一个优选的实施例中，在所述上接头与连接管的接触面、所述连接管与扩散管的接触面、所述喉管与护套的接触面、所述护套与连接管的接触面、所述连接管与上连接套的接触面、所述上连接套与桥式通道的接触面、所述桥式通道与下连接套的接触面以及所述阀杆与下接头的接触面上均设置有丁腈橡胶制成的O圈。
在一个优选的实施例中，所述桥式通道的高压流道沿所述桥式通道的周向等角度均匀布置。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明可以根据不同注水井对注入压力及注入量的要求，在一定范围内，仅通过旋转桥式流道即可更换不同尺寸的喷嘴来满足要求，在一定程度上简化了工作流程，提高了工作效率。2、本发明可以依据射流泵调压的原理，在注水井井口利用射流泵，将高压水源与低压水源混合，调制到中低压井所需要压力等级的水源，避免了节流造成的压力损失，从而达到节能目标。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括上接头1、射流泵泵体2、下接头3、动力液连接接头4和低压液连接接头5。其中，上接头1与射流泵泵体2的出口段相连通，动力液连接接头4和低压液连接接头5分别与下接头3的动力液流道和低压液流道相连接。本发明的创新之处在于，其还包括通过上连接套6和下连接套7活动连接在射流泵泵体2和下接头3之间的桥式通道8，该桥式通道8可绕其中心轴360°旋转。桥式通道8上沿轴向开设有三条高压流道81和一条低压流道82，且三条高压流道81沿周向呈120°均匀布置。在位于桥式通道8出口端(即与射流泵泵体2相邻的一端)的每一条高压流道81上均设置一喷嘴9，且三个喷嘴9为三种不同的尺寸。在下接头3中还设置有一阀杆10，该阀杆10的一端与下接头3的动力液流道相连通，阀杆10的另一端与桥式通道8的端面相抵接触。通过旋转桥式通道8使其中的一喷嘴9与射流泵泵体2的入口相连通，同时使该喷嘴9所在高压流道81的入口端与阀杆10相连通。低压流道82的入口端始终与下接头3的低压液流道相连通。
在一个优选的实施例中，射流泵泵体2包括连接管21、扩散管22和喉管23，连接管21的出口段与上接头1连接，连接管21的入口段与上连接套6连接。扩散管22和喉管23均设置在连接管21内，且扩散管22在前，喉管23在后，同时在喉管23的外部还套设有一护套24。
在一个优选的实施例中，在上连接套6和下连接套7内部分别设置有上限位环11和下限位环12，用以分别限定桥式通道8的两端面与连接管21端面以及下接头3端面之间的距离。
在一个优选的实施例中，在桥式通道8与上连接套6和下连接套7的连接部位均沿周向设置有若干紧钉13，拧紧紧钉13可使桥式通道8与上连接套6和下连接套7固定，而拧松紧钉13后则可旋转桥式通道8。
在一个优选的实施例中，在阀杆10与下接头3之间还设置有一弹簧14，利用该弹簧14提供的回复力来保证阀杆10的端面与桥式通道8的端面紧密接触，以达到更好的密封效果。
在一个优选的实施例中，在上接头1与连接管21的接触面、连接管21与扩散管22的接触面、喉管23与护套24的接触面、护套24与连接管21的接触面、连接管21与上连接套6的接触面、上连接套6与桥式通道8的接触面、桥式通道8与下连接套7的接触面以及阀杆10与下接头3的接触面上均设置有丁腈橡胶制成的O圈15。
在一个优选的实施例中，喷嘴9也可以为2个或者4个以上，且每一喷嘴9都具有不同的尺寸。
本发明应用在生产作业过程中，工作流体(高压动力液)Q1从动力液连接接头4经下接头3和阀杆10进入与之相连通的桥式通道8的高压流道81内，然后经过喷嘴9以高速喷出，使喷嘴9周围压力下降。此时被吸流体(低压液体)Q3通过低压液连接接头5被吸入并经桥式通道8的低压流道82流至喷嘴9周围，利用流体质点或微团的紊动扩散用，工作流体Q1与被吸流体Q3发生质量和能量交换，从而引射被吸流体。这两股流体在喉管23入口段及喉管23内混和，进行能量和质量传递，工作流体Q1的速度减小，被吸流体Q3的速度增大，两者的速度在喉管23出口处渐趋一致。流体的压力在喷嘴9出口处到喉管23入口断面是逐渐降低的，以后又逐渐增高。通过扩散管22将混和流体的动能转换为压能，压力得到进一步升高，此时混合液Q2中的压力足以将其举升到地面。
当工作制度改变，需要变换喷嘴9尺寸时，选择不同尺寸喷嘴9的方法是：通过将紧钉13拧松，通过管钳或扳手将桥式通道8旋转120°，以对应另一种尺寸的喷嘴9，然后将紧钉13上紧，使桥式通道8固定，即完成了喷嘴9的选型。
下面通过一个具体的实施例来说明本发明的使用方法及效果。
由于海上平台空间有限，注水井往往受到平台注水系统的限制，各注水井只能使用一个高压水源，而各注水井所需要的注水压力差别较大，造成了中低压注水井只能采用井口节流的方式降低注入水源的压力，造成了大量能源的浪费。采用本发明进行调压注水过程如下：
海上平台一般有高压和低压两处水源，初期注水井W需要6MPa的注入压力，后期需要10MPa的注入压力，通过计算得出对应的喷喉组合，将满足要求的两种规格喷嘴J1、J2装在桥式通道8上，初始工作时选择喷嘴J1匹配要求，高压液通过动力液连接头4进入并经喷嘴J1喷出，低压液通过低压液连接头5经桥式通道8到达喉管23入口段，在喉管23入口段及喉管23中两股流体发生混合，进行能量和质量传递，最终得到符合注入压力的混合液，经上接头1排出。注入后期，注入压力需要10MPa，此时要选择喷嘴J2来匹配要求，通过将紧钉13拧松，通过管钳或扳手旋转桥式通道8以对应喷嘴J2；然后将紧钉13上紧，使桥式通道8固定，即完成了喷嘴的选型；最后通过高压液和低压液的混合得到符合要求的注入混合液。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种可调式射流泵，其包括上接头、射流泵泵体、下接头、动力液连接接头和低压液连接接头，所述上接头与所述射流泵泵体的出口段相连通，所述动力液连接接头和低压液连接接头分别与所述下接头的动力液流道和低压液流道相连接，其特征在于，还包括：
通过上连接套和下连接套活动连接在所述射流泵泵体和下接头之间的桥式通道，且所述桥式通道可绕其中心轴360°旋转；所述桥式通道上沿轴向开设有两条以上高压流道和一条低压流道，在位于所述桥式通道出口端的每条所述高压流道上均设置一不同尺寸的喷嘴；在所述下接头中还设置有一阀杆，所述阀杆的一端与所述下接头的动力液流道相连通，所述阀杆的另一端与所述桥式通道的端面相抵接触；通过旋转所述桥式通道使其中的一所述喷嘴与所述射流泵泵体的入口相连通，同时使所述喷嘴所在高压流道的入口端与所述阀杆相连通；所述桥式通道的低压流道的入口端则始终与所述下接头的低压液流道相连通。
2.如权利要求1所述的一种可调式射流泵，其特征在于，所述射流泵泵体包括连接管、扩散管和喉管，所述连接管的出口段与所述上接头连接，所述连接管的入口段与所述上连接套连接；所述扩散管和喉管均设置在所述连接管内，且所述扩散管在前，所述喉管在后，同时在所述喉管的外部还套设有一护套。
3.如权利要求2所述的一种可调式射流泵，其特征在于，在所述上连接套和下连接套内部设置有用来分别限定所述桥式通道两端面与所述连接管端面以及所述下接头端面之间距离的上限位环和下限位环。
4.如权利要求1或2或3所述的一种可调式射流泵，其特征在于，在所述桥式通道与所述上连接套和下连接套的连接部位均沿周向设置有若干紧钉。
5.如权利要求1或2或3所述的一种可调式射流泵，其特征在于，在所述阀杆与所述下接头之间设置有一用来保证所述阀杆的端面与所述桥式通道的端面紧密接触的弹簧。
6.如权利要求4所述的一种可调式射流泵，其特征在于，在所述阀杆与所述下接头之间设置有一用来保证所述阀杆的端面与所述桥式通道的端面紧密接触的弹簧。
7.如权利要求2或3所述的一种可调式射流泵，其特征在于，在所述上接头与连接管的接触面、所述连接管与扩散管的接触面、所述喉管与护套的接触面、所述护套与连接管的接触面、所述连接管与上连接套的接触面、所述上连接套与桥式通道的接触面、所述桥式通道与下连接套的接触面以及所述阀杆与下接头的接触面上均设置有丁腈橡胶制成的O圈。
8.如权利要求1或2或3或6所述的一种可调式射流泵，其特征在于，所述桥式通道的高压流道沿所述桥式通道的周向等角度均匀布置。
9.如权利要求7所述的一种可调式射流泵，其特征在于，所述桥式通道的高压流道沿所述桥式通道的周向等角度均匀布置。
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