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。     

说说海上井下油水分离用水力旋流器

用于采出液井下油水分离的水力旋流系统的效益主要在于减少了采出水的开采及处理费用．有效降低了地面处理设备的液体负荷。地面处理设备的减少对海上应用具有重要意义．地面分离设备的减少和费用的降低可延长油田寿命。人们正在对井下分离系统进行进一步研究以提供适于海上应用的各种设备。水力旋流器作为井下油水分离(DOWS)系     

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。     

井下油水分离同井注采技术现场试验

为了延长油田开发寿命,提高油田经济采收率,开展了井下油水分离与回注技术的研究。该工艺管柱应用水力旋流器在井下进行油水分离;运用同轴螺杆泵进行分离液的举升和回注;通过双层油管结构的井下多层封隔工艺管柱保证产出层和注入层的封隔生产。综合含水下降6.2~8.3个百分点,产水量下降了70%以上,取得了较好效果。通过现场试验证明,井下油水分离同井注采工艺可行,将分离水直接回注入油层,可减少无效水循环,降低地面工程成本,延长油田经济开采寿命。     

油水分离水力旋流器内流场试验研究

论述了油水分离水力旋流器的结构及性能。采用先进的二维激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）定量测试了两种不同结构模型的内流场。根据油水分离水力旋流器的结构和内流场特点，将流场分为造旋区、分离区和稳定区等三个区。在造旋区内，流体携带的能量主要转化为旋流加速；分离区是油水分离的主要区段，一般为锥形结构，以补偿动量矩的消耗，维持较高的旋流速度；稳定区则是为了稳定造旋区和分离区的流动，在稳定区底流口应避免产生回流。     

井下水力旋流器入口结构参数试验研究

Three different inlets of hydrocyclone are studied in combination with the construction of a downhole system and hydrocyclone. By comparing the relationship between the inlet structure & dimensional parameter of hydrocyclone and separation efficiency & pressure loss, the highest efficiency is obtained from the inlet of an involute curve with increasing depth-width ratio from the three types, in which the separation efficiency and pressure loss all drops slowly, for the length of the channel decreases, while it drops rapidly in the other two. The flow guiding ability of the inlet affects the separation efficiency greatly, so the corresponding involute type of inlet of hydrocyclone fits for downhole oil-water separation is optimized, which serves as a basis for the structural design of downhole hydrocyclone.     

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。     

入口倾角对油水分离旋流器流场和性能的影响

采用Gambit建模,利用Fluent软件开展数值模拟,分析了倾斜入口流道旋流器内部速度场、压力场以及油相体积分数的分布规律。发现倾斜入口流道旋流器具有更低的压力降,溢流口处的油相体积分数随入口倾角呈现先增大后减小的规律,说明倾角应该控制在一定的范围内。通过对不同入口流道倾角旋流器溢流口、底流口油相体积分数的对比,优选出倾角为15°和20°的旋流器分离效果较为理想。     

液—液水力旋流器的入口形式及其研究

就液－液水力旋流器入口形式的种类与有关油－水分离用水力旋流器入口形式的研究工作加以介绍，综合考虑入口与外设管线的连接、流量的合理匹配、入口处可提供的压力、加工制造能力以及水力旋流器内部流场的稳定性等诸多因素，分析了不同入口形式（单入口、双入口、直线型与涡线型入口等）对水力旋流器流场分布及分离特性的影响。     

紧凑型轴流式除油旋流器模拟分析与实验研究

轴流式旋流器的紧凑结构适合应用于井下狭长的空间。运用Fluent软件对不同结构的导向叶片的轴流式旋流器进行模拟分析,观察其流场特性,分析导向叶片结构参数对速度场和压力场的影响,确定最佳的导向叶片结构尺寸和样机模型。通过实验验证不同操作参数(如流量、分流比等)对分离效率的影响。在适合的操作参数下,该旋流器可以达到较高的分离效率,符合软件模拟情况。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

螺旋式井下油气分离器设计与分析

螺旋式井下油气分离器是一种利用离心分离和紊流化使气泡聚合的原理 ,最大限度地利用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度 ,增强“回流效应”分气作用的新型油气分离器。介绍了它的工作原理 ;推导了螺旋结构参数的设计计算公式 ;分析了各种参数对分离效果的敏感性 ;给出了设计实例。从分析及试验结果可以看出 ,螺旋式井下油气分离器特别适用于产量大、气油比较高且又无法连续自喷的油井 ,是“下喷上抽”举升方式的新型高效井下分离器     

井下作业修井技术工艺优化

本文首先分析了井下作业修井工作的内容,针对修井难点提出优化修井新工艺的建议。     

Using downhole temperature measurement to assist reservoir characterization and optimization

Without initial seismic or detailed geological information, reservoir characterization is difficult. Downhole temperature distribution in horizontal wells is an important source that helps to characterize the reservoir and understand the bottom-hole flow conditions. The temperature measurements are obtained from permanent monitoring systems such as downhole temperature gauges and fiber optic sensors. Additionally, production history and bottomhole pressures are usually readily available and are routinely used for history matching to improve the initial geological models. By combining the downhole temperature distribution and the production history, more reliable information can be extracted about the reservoir permeability distribution and bottomhole flow conditions in order to optimize the wellbore performance, particularly in horizontal wells.In this paper, a thermal model and a transient, 3D, multiphase flow reservoir model are used to calculate the wellbore temperature distribution in horizontal wells. By comparing the simulated temperature and the observed data, large-scale permeability trends in the reservoir are derived. These permeability trends are then incorporated as ‘secondary’ information in the geologic model building and history matching. The final outcome is a geologic model that has the constraints of both temperature and production history information.A synthetic case is presented to illustrate the procedure. The results show when using production history matching only without distributed temperature data along the wellbore, the water entry location in horizontal wells cannot be detected satisfactorily. By combining production history matching with downhole temperature distribution data in a wellbore, an improved geological model is developed that can match production history and locate water entries correctly. Based on the downhole flow conditions and the updated geological model, the well performance can be optimized by controlling the inflow rate distribution in a horizontal well.     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

井下卡钻分析及处理

井下卡钻事故在钻井过程中属常见事故。在钻井过程中不仅要确保钻井效率,还要确保钻井过程中井下安全。为了更好的预防井下卡钻事故,提高整体作业的质量以及达到满意的施工效果,通过分析地质特点、储层特点和经济技术特点及泥浆性能等,对在钻井过程中遇到的卡钻事故,针对性地提出了及时有效的处理方案和预防方法。     

Two-dimensional flow towards a guarded downhole sampling probe: An experimental study

The guarded-probe concept for downhole fluid sampling is analogous to that of focused electrodes for borehole electrical measurements. The guard part of the probe surrounds the sample probe and draws fluid from the near-wellbore region of the rock formation where pore fluid is contaminated with drilling fluid filtrate (invasion fluid). Fluid entering the central sample probe comes from points deeper in the formation, where contamination is lower. We report experiments performed to study the guard probe concept in two dimensions. For these experiments, glass beads contained in a thin cell formed the porous medium. The original, uncontaminated pore fluid was an optical index-matching oil. The invasion fluid was the same oil with a dissolved dye. A camera recorded the displacement of the dyed fluid by the clear fluid and the dye concentration was measured in the flow lines through which fluid was withdrawn. The experiments verify that in 2 dimensions a guarded probe produces clean samples of original pore fluid faster than would a simple probe. The experiments were successfully modeled, without adjustable parameters, by means of a finite-difference numerical reservoir simulator and by computations based on an approximate velocity field given by a complex variable solution of the Laplace equation.     

动态水力旋流器圆管螺旋流场特性研究

对动态水力旋流器圆管螺旋流场结构及形成原理作了简要描述。在深入研究动态水力旋流器分离机理及分离性能的基础上,运用圆管螺旋流动方程式进行了动态水力旋流器内部螺旋流动分布理论研究,得到旋流器内部流场按强制涡、自由涡、组合涡及螺旋涡的分布特性。同时利用直圆管柱模型,模拟计算出了圆管螺旋流的理论分布结果。研究和掌握动态水力旋流器内部流体螺旋流的运动及分布规律,为今后深入进行其分离机理、流场测试及分离性能研究打下了一定的基础。