圆井自吸排污装置研制与使用

高永杰，刘 军，潘鹏飞

（西部钻探工程有限公司准东钻井公司，新疆阜康 831511）

圆井自吸排污装置研制与使用

高永杰，刘 军，潘鹏飞

（西部钻探工程有限公司准东钻井公司，新疆阜康 831511）

针对钻井现场圆井用长杆泵故障高的问题，研制一套圆井自吸装置，通过高速射流形成的局部真空，实现钻井液（高密度、高黏）回收、固井排污等功能。从圆井排污泵主题结构、链接管线、钻井现场供液源选择及具体操作进行了介绍。

钻井；圆井；自吸；排污

传统钻井圆井排污基本采用长杆泵，利用马达带动叶片高速旋转实现抽吸排出，由于钻井地质概况复杂，钻井施工中可能出现表层串槽等，致使钻井液充满圆井或者固井时需从圆井排出水泥浆，而钻井液或固井水泥浆中可能携带有较大尺寸的地层岩石颗粒，这些大尺寸的岩石颗粒极易造成高速旋转的长杆泵叶片瞬时打碎，造成长杆泵失效，由于钻井一般要求连续施工，不能及时将圆井内的污水或钻井液或水泥浆排出，将对钻井施工带来极大隐患。此外，如圆井排出物内含有较多固体颗粒，更换长杆泵频繁，时间较长，成本较高，且存在操作安全隐患。

1 圆井自吸排污装置的设计原理

利用三通结构设计，平行状态的两通一端安装喷嘴实现高速射流，另一端为普通管径，实现流体导出功能，在三通垂直方向端口，管体插入圆井流体中实现局部密封，当平行段有高速液体通过时，垂直端管体内上部科形成局部负压（也就是小于外界压力），在压差的作用下实现圆井液体顺利排出。

2 圆井自吸排污装置的结构及特点

2.1 圆井自吸排污装置的结构

圆井自吸排污装置包括三部分：供液源、圆井排污泵主体及排出管线。

2.1.1 供液源

选择原则是可以提供一定排量的高速流体，且在圆井连接便捷、安全可靠。现场可供选择的供液源主要有两种：钻井泵和砂泵（起钻灌浆砂泵或除砂除泥器砂泵）。砂泵排除液体可以通过2″高压管线到达排污泵泵体，与砂泵（供液）采用三通加装蝶阀，通过由壬与2″高压软管相连。

2.1.2 圆井排污泵主体

排污泵主体采用高压三通，包括1-环形喷嘴、2-压紧环、3-连接高压由壬、4-吸入管、5-排出管、6-左管、7-右管、8-下管、9-第一通孔、10-第二通、11-挡环、12-第三通孔、13-密封圈、14-连接由壬、15-开口槽（如图1所示）。

（1）泵本体的选择：原先设计泵的本体采用厚10～15mm 的无缝钢管或钻井现场51/2″套管（便于取材及节约成本），但考虑高压流体的冲蚀，最终确定采用4″高压三通为泵的主体。

（2）吸入及出口管：为减轻拆装重量和操作，吸入管和排出管与泵体采用低压由壬连接，出口管外端采用螺纹管，选用4″内径可以满足。

（3）喷嘴固定及尺寸优化：参照钻井液加重漏斗，为满足可能的不同流量需要，决定漏斗采用可换式。喷嘴最小端直径分为3种：Ø20mm、Ø25mm 和 Ø30mm。固定喷嘴的端面设计有密封凹槽，通过挤压喷嘴科实现密封。

图1 圆井排污泵体主视剖视结构示意图

2.1.3 排出管线

选用普通4″软管，可以通过快速接头与泵体的排出管相连接，依据现场实际排放到指定地点，实现排污或回收。

2.2 圆井自吸排污装置的特点

研制了圆井自吸排污泵，利用钻井现场钻井泵或砂泵提供高速射流形成的局部真空，实现钻井液（高密度、高黏）回收、圆井排污等功能，避免了因圆井排出物内含有较多固体颗粒造成原有的长杆泵叶片损坏。

（1）替代传统长杆泵，实现圆井排污或回收。有效解决了圆井液体中可能存在大固体颗粒损坏长杆泵叶片，更换频繁，成本上升。

（2）结构简单，操作便捷，便于维护操作。泵体采用高压三通，耐冲蚀，强度高。采用由壬实现供液管线和排出管连接，安装方便。

3 室内测试及现场应用

3.1 室内测试

利用钻井现场同型号砂泵，供液流体为清水，对桶装清水（实验桶深度为 2.1m）进行的功能测试，在砂泵排量 1/3 以上可以实现实验桶内清水有效排出。

3.2 现场应用

制作的样品在50600队承钻的美4井进行实验，利用钻井现场砂泵提供供液源，对圆井内的泥浆抽吸效果良好。

4 结论与建议

1）研制和圆井自吸排污装置可以替代圆井长杆泵实现圆井排污或钻井液回收，维修率低。

2）整体结构简单，操作便捷，便于维护操作，现场推广前景较大。

[1] 刘银盾.钻井液固控设备的选择及固控系统的总体布置[J].石油机械，1995，（2）.

Development and Application of Self-priming Discharge Device for Well

Gao Yong-jie，Liu Jun，Pan Peng-fei

Aiming at the problem of high fault of long shaft pump with round long shaft in drilling site，a set of self-priming device is developed to realize the functions of drilling fluid（high density，high viscosity）recovery，cementing and so on through the local vacuum formed by high-speed jet The In this paper，the main structure of the sewage pump from the well，linked to the pipeline，drilling site for the source selection and specific operations were introduced.

drilling；round well；self-priming；sewage

TE92；X741

B

1003-6490（2017）06-0087-01

2017-05-03

高永杰（1965—），男，新疆克拉玛依人，高级技师，主要从事石油钻井工作。