轴流导叶式水力旋流器井下油水分离系统方案设计

针对目前井下油水分离系统中存在的问题,设计了一种轴流导叶式水力旋流器与有杆泵组合的井下油水分离系统,并对其工作原理和结构特点进行了分析。与采用切入式水力旋流器的常规井下油水分离系统相比,该系统具有能耗低、结构紧凑、径向尺寸小等特点。     

井下油水分离系统结构及类型概述

井下油水分离系统是将油井产出液在井下分离并将分离出的水回注地层的装置，双流泵和旋流器是其主要部件。其中双流泵由原波泵和浓液泵组成，原液泵将分离出的水回注到注入层，浓液泵将分离出的油举升至地面。按传动部件和动力的不同，双流泵分为旋转式容积泵、往复式容积泵、电潜离心泵和水力涡轮离心泵。根据旋流器与油、水管柱连接和排列方式的不同，井下油水分离系统可分为常规型、并列型及组合型三种。现场试用证明，使用井下油水分离系统后，举升至地面的油液含水量呈数量级减少，采油成本降低，油井开采期限延长，环境污染减少，从根本上解决了油田开发中高含水油井开采难的问题。     

旋流式井下油水分离同井注采技术发展现状及展望

井下油水分离同井注采技术是实现高含水油田经济稳定开发的有效措施,经过几十年发展,形成了旋流分离、重力沉降等多种井下油水分离方式,发展出与之配套的离心泵、螺杆泵、有杆泵等动力系统和封隔系统。但同时也在技术稳定性、可靠性上存在诸多问题,使用范围受到介质参数、工艺特点、油藏数据等多方面的影响,技术推广应用受到限制。随着技术的不断进步,井下油水分离同井注采技术将向着高效、稳定、小型化、低成本、智能化方向发展：研制轴向导流入口水力旋流器,适应139.7 mm （5-1/2″）套管井的应用;开展三次曲线和內锥水力旋流器、多级串联水力旋流器等分离装置研究和应用,提高油水分离效果;开发模块化水力旋流器技术,降低制造成本;研究同井注采系统优化配套技术,提高故障诊断和远程监控水平;提高技术适应性,通过区块应用,实现工程技术对油藏的调节作用,达到稳油控水、节能降耗的目的,形成"井下工厂"开发新模式,引领"第四代"采油技术的发展。     

双流电潜泵和井下油水分离器

美国Ｒｅｄａ公司开发的新型双流电潜泵和井下油水分离器组合 ,具有较好的使用效果 ,特别是在含水较多的油井采油更有效。采用两台电潜泵与井下油水分离器配用 ,可将井液的油和水进行分离 ,分离出来的水和油由两台电潜泵分别回注地层和举升到地面。美国Ｖｏｒｔｏｉｌ公司开发的井下油水分离器 ,是一种水力旋流器 ,通过液体在旋流器中的离心作用 ,可分离油和水两种不同密度的液体。尽管井下油水分离器的直径较小 ,但其长度较长 ,具有很好的油水分离能力。新型双流电潜泵和井下油水分离器组合 ,在加拿大西部的一口含水较多的油井中进行试验 ,…     

井下油水分离器的模块化设计及性能试验

目前对油水分离器的研究主要集中在水力旋流器方面,没有涉及井下模块设计方法及性能测试等方面。为此,针对采上注下型井下油水分离系统,介绍了井下油水分离器模块化设计方法,指出井下油水分离器的设计首先要考虑井下管柱结构和井下工艺流程,在此基础上研究油水分离器模块的外部接口方案和内部引流方案,然后针对水力旋流器进行模块化设计。同时制造了模块样机1套,通过现场地面性能试验验证装置的分离性能。试验结果表明,处理流量固定时,随着分流比的增大,分离效率先变小后增大,在设计指标要求的范围内,油水分离器满足井场作业要求。     

井下油水分离器的模块化设计及性能试验

目前对油水分离器的研究主要集中在水力旋流器方面,没有涉及井下模块设计方法及性能测试等方面。为此,针对采上注下型井下油水分离系统,介绍了井下油水分离器模块化设计方法,指出井下油水分离器的设计首先要考虑井下管柱结构和井下工艺流程,在此基础上研究油水分离器模块的外部接口方案和内部引流方案,然后针对水力旋流器进行模块化设计。同时制造了模块样机1套,通过现场地面性能试验验证装置的分离性能。试验结果表明,处理流量固定时,随着分流比的增大,分离效率先变小后增大,在设计指标要求的范围内,油水分离器满足井场作业要求。     

井下水力旋流油水分离器的研制与性能试验

井下水力旋流油水分离器是井下油水分离系统的核心部件。在借鉴传统静态水力旋流器结构形式和前期系列实验研究的基础上,给出了一种新型井下水力旋流油水分离器结构参数的确定方法;针对试制的样机,通过室内模拟试验,验证了井下水力旋流油水分离器的分离效率。试验数据表明,该分离器分离效果较好,能够满足井下油水分离的要求,为今后井下油水分离器的结构设计及进一步的系统开发提供了一定的理论依据和技术支持。     

高处理流量井筒内旋流分离器分离性能的数值模拟分析

随着井下油水分离技术在海上油井的应用,井下水力旋流器的设计选型成为关键。海上油井产液量大,需要匹配适合于高处理流量的水力旋流器,但关于高处理流量旋流器的设计的理论模型尚不完善,且缺乏相关的经验模型,本文将介绍高处理流量水力旋流器的数值模拟方法,包括网格划分方案、计算模型选取、迭代收敛准则、后处理方法等。并且介绍了数值模拟在井下多级旋流器配置方案设计、结构参数优化、分流比分配等方面的应用。研究结论表明,数值模拟结果可以为高处理流量旋流器设计提供有效依据,为井下油水分离技术在海上油井的应用打下基础。     

电潜泵井下油水分离系统方案设计

电潜泵井下油水分离系统能使高含水原油在井下直接分离 ,分离出的水可直接注入另一注水层或废弃油层 ,分离后含少量水的原油被举升至地面。这种系统可节约举升混合液和大量注水的能量 ,减少污水的处理量 ,降低生产成本 ,延长油井生产周期 ,提高采收率。介绍了井下油水分离系统的组成、工作原理及结构特点 ,并以某油区的生产数据为例 ,对井下油水分离系统进行了设计计算 ,其中包括水力旋流器结构尺寸的选定 ,电潜泵的设计计算 ,以及配套电动机的选型。分析与计算表明 ,各参数选取合适 ,所采用的水力旋流器能满足处理性能要求 ,是一种较为合理的设计方案。     

有杆泵井下油水分离装置的研制与试验

有杆泵井下油水分离装置由静态旋流分离器和抽油注水双作用泵2部分组成。工作时．通过分离器的分离作用，抽油泵将富油液举升至地面，注水泵将富水液注入注水层段。文章介绍了该装置的设计结构、工作原理、泵排量和注入压力的计算方法．以及试验情况。结果证明．该装置结构设计合理、操作可靠．能够有效地实现井下油水分离、抽油、注水的功能。     

井下油水分离系统串联结构设计

在井下油水分离系统中，水力旋流器的多级串联可以提高井下油水混合液的处理精度，达到地面水处理的注水指标要求。在串联结构的设计中，整体空间布置、旋流器部分的上接头和下接头是设计的关键，合理地设计液流流道，可以有效地实现入口液、底流液、溢流液的相互隔离。     

井下油水分离机组运行工况诊断数学模型研究

针对单螺杆泵水力旋流型井下油水分离系统,通过研究分析单螺杆泵子系统、水力旋流器子系统、井筒管路子系统、生产层子系统、注水层子系统各自的工作特性和水力学特性,建立了各子系统的数学模型,再基于整个系统的压力、流量等协调关系,建立一套通过井口生产数据、生产层资料以及注水层注水指示曲线来诊断井下机组运行工况的数学模型。用该数学模型对某油区浅1-12井进行分析计算,计算结果表明,该模型合理,能够有效地诊断井下机组的运行工况。     

海上井下油水分离旋流器结构设计及优化研究

海上油田含水率持续增高,增加了采油平台的处理负担和井下的举升压力,因此有必要对海上特高含水油井开展井下油水分离研究。根据海上油田采出液物性参数,初步设计了6种适用的油水分离旋流器。考虑海洋平台井下油水分离工艺的限制、加工成本及精度与分离效果等因素,确定了BLXDL-D为最佳分离装置。针对变螺距螺旋导流式单锥旋流器BLXDL-D结构类型,采用数值模拟的方法对其主要结构参数进行了优化研究,对模拟的可靠性进行了室内试验验证。研究结果表明:BLXDL-D油水分离旋流器最佳的旋流腔长度为65 mm,溢流管直径为12mm,底流管直径为25 mm,此时旋流器分离效率可达到97. 23%,且压力损失相对较小;不同分流比下分离效率的试验值和模拟值最大误差为4. 79%,验证了数值模拟的准确性。研究结果可以为海上高含水平台的井下油水分离旋流器的设计和应用提供参考。     

动态水力旋流器结构参数的优选设计

简要描述了动态水力旋流器的结构组成及工作原理。在深入开展动态水力旋流器的分离机理和性能试验研究的基础上,进一步证实了只要合理地优化选取其结构参数,即可获得良好的分离效果。重点介绍了动态水力旋流器主要结构参数的优选设计过程,通过对油水分离用动、静态水力旋流器进行对比分析,进一步证实了动态水力旋流器在油水分离方面存在的优势。其成功研制为今后深入进行分离机理、流场测试及分离性能的研究奠定了基础,也为其在油田含油污水处理方面的推广应用起到了一定的指导作用。     

单电潜泵井下油水分离系统设计及现场试验

介绍了单电潜泵井下油水分离系统的结构组成、工作原理及能量分配原理,电潜泵、潜油电机及水力旋流器参数设计方法。建立了井下工况诊断模型,提出一种工况诊断方法,并运用该方法对不同井口油嘴内径条件下对S4井的井下工况进行了诊断。现场试验表明:随着井口油嘴内径的变大,井下注入量变小,分流比变大,地面含水率变大;生产层与S4井注入层相连通的油井,产油量和泵效基本都变大,含水率减小;生产层与S4井生产层相连通的油井,产油量和泵效都提高,含水率减小。该模型可以有效的诊断井下工况。     

井下油水分离与回注双作用泵抽油系统

井下油水分离与回注双作用泵抽油系统 (DAPS)采用重力分离的原理 ,在井下将高含水原油中的大部分水分离出来 ,并直接注入地层 ,达到降低采油成本 ,提高原油产量的目的。DAPS结构上与其它井下油水分离系统的关键区别在于有两个吸入口 ,其井下部分由油管、抽油杆、常规杆式泵、连杆、常规管式泵、偏心固定阀、下部固定阀总成和封隔器等组成。模似和现场试验表明 ,DAPS装置能将油和少量的水举升到地面 ,同时将大量的水回注到注水层 ,达到了设计和试验目的     

刊中报

井下油水分离器杨军谭建华／编译井下油水分离是最近发展起来的一种新方法,该方法可为从水中分离油提供便利条件,可以增加原油产量,减少含油水的排出量并保持储层压力不变。该方法还可以降低对水处理的要求并防止侵蚀、结垢和水合的发生。进行井下油水分离需要选择具有较低的产油量（＜100（）’／d）和较高的含水率（＞95啪）的油井,必须避免选择有出砂或乳化作用风险的油井。在井下油水分离器安装的准备过程中,置入一个分隔器将上下层分隔开,顶层为生产层段而底层为注入层段。井下油水分高装置包括一台水力旋流器和两台潜油电泵,流…     

水力旋流器分离系统的改进

1983年以来,Vortoil水力旋流器已广泛应用于油气工业中的油水处理,水处理量每天超过1.11×10~6立方米。水力旋流器能成功应用的主要原因首先是这种技术能够满足环保部门规定的污水排放标准,其次是设备重量轻、占地面积少和操作费用低。目前,考虑到日趋严格的环保标准和可将水力旋流器作为油水一级分离没备,美国CONOCO公司对该技术进行了深入的研究,从而使水力旋流器的分离性能得到大幅度的提高。本文将着重叙述该公司在水力旋流器分离技术上所取得的新进展。     

水力旋流分离系统的发展

由于Vortoil水力旋流器可以满足环境排放标准、降低安装重量、节省空间和降低生产成本。1983年以来。已在油气工业中得到广泛应用。每天的水处理量超过7×10~6bbl。通过对水力旋流工艺的进一步研究。提高了它的分离效率。能够适应更严格的环保标准,并把水力旋流器推广应用于采出油水的预分离。该文主要讨论。①水力旋流器的系统设计;②提高分离效率的水力旋流器设计;③低压操作;④旋流预分离系统。实验结果说明,脱油旋流器在除油效率上有了显著的提高,可使外排水质含油量较低,改进的设计可使入口压力不足时仍能有好的分离效果。使用正确设计和运行的离心泵可带来好的低剪切效果。为评价水力旋流器在处理大量油水分离中的能力所开展的几个现场试验证实。在高含水下,水力旋流器可有效地脱除大量水。出口水中的油浓度小于1000ppm,并得到较纯净的原油;含水量较低时,脱水旋流器达不到BS＆W（油脚和水）指标。     

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。