电潜泵-井下油水分离系统工作参数优化设计

为解决油田开发后期油井生产高含水的难题,采用电潜泵-井下油水分离同井回注系统并优化其参数设计具有重要意义。在介绍这种系统的工作原理、结构及分析各子系统的参数协调关系后,以油井最大产量为目标,建立了该生产系统的设计模型并进行了实例设计。研究设计结果表明,电潜泵-井下油水分离系统的优化设计较为复杂,其中旋流分离器是系统协调工作的核心;设计结果按影响因素重要性大小的依次排序为产液量、注水启动压力、吸水指数、含水质量分数和分流比。     

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。     

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。     

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。     

井下油口分离器的新进展

加拿大尖端工程技术研究中心对井下油水分离技术的可行性研究及随后开展的设备样机设计工作使新型井下油水分离系统正处于样机开发阶段，以备现场试验所用。通过有效地降低采出水量，井下油水分离系统能使举升费用大幅度削减，大多数情况下，受现有举升系统或地面设备限制而封闭的油井可受益于此技术重新开采或增加产量，这将使总盈利提高，采用该技术可可减少因大量采出外而引发的环境责任（对淡水层所产生的污染）。用该系统的主要     

用CFD确定物性参数对井下油水分离效率的影响

用CFD专业软件FLUENT对液-液旋流器内部流场进行模拟计算,分析了井下油水分离所用的旋流器物性参数(生产液粘度和油水比)对分离效率的影响,为井下油水分离采油系统调节工作状态提供理论依据。     

井下油水分离漩流器数值仿真分析

应用计算流体力学软件FLUENT对井下油水分离器中的漩流器（核心部件）进行了三维数值模拟,在建立模型时运用RSM湍流模型和基于欧拉法的MIXTUER两相流模型。数值模拟得到了漩流器的速度场、压力场和油水相分布等数据,对井下油水分离器的设计具有指导意义,并为进一步研究漩流器分离性能提供了参考依据。     

井下油水分离采油技术研究

井下油水分离采油技术能够提高采油质量,首先对油田开采含水量问题进行分析,然后对井下油水分离技术进行论述,最后探究了该技术的应用。     

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。     

游梁抽油机井井下油水分离器设计及仿真分析

针对游梁式抽油机井间隙供液的特点,设计了适用于139.7 mm(51/2英寸)套管的井下油水分离器,与游梁式抽油机配套使用,在井下完成油水分离、原油举升和采出水回注工艺。根据游梁抽油机的机构运动规律,推导得出了井下水力旋流器的入口流量波动曲线。将该曲线转换为流体仿真模型的瞬态入口边界条件,数值模拟得出了井下旋流器的三维瞬态流场分布,得到了底流含油浓度波动规律。     

井下油（气）水分离系统的研究和应用

介绍了加拿大前沿技术研究中心和美国部分石油公司在井下油水、气水分离系统方面的研究成果与动态，以及现场应用效果。井下油水分离技术是在井下实现油和水的分离，把分离出的水重新注入到地层中，减少采油过程中的能量消耗和污水回注所需费用，同时有利于保护环境。文中也指出这项技术还需进一步改进和完善。     

高含水率断块油田同井井下采油注水设计及应用

东部老油田已进入高含水开发阶段,面对采出水量增加、处理工作难度大,以及一些边缘断块油田因无法注水而面临减产的矛盾,同井井下采油注水技术是解决该矛盾的有效手段。井下旋流分离器是同井井下采油注水的关键设备,文中重点论述了双锥旋流器的圆柱段、大锥段、小锥段和尾管段等4部分的结构参数优化设计,并设计了相应的实验设备进行分离效果的物理模拟实验,通过旋流分离器处理效果、D80型旋流管溢流芯管的选择及最佳处理量3项实验,验证了该技术能够满足现场需要。经过配套完善后,在XZ1-20井进行了现场应用,在地层产液量相同的条件下,进行同井井下采油注水生产后,地面产油量基本保持不变,地面产水量下降了67%,取得了良好的应用效果。     

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。     

井下油水分离技术在辽河油区的应用

针对油田生产井的高含水问题研制了井下油水分离系统，其作用是在井下对油水混合液进行分离，分离后的净水通过增压系统直接回注到同井需要补充能量的油层，油流通过举升系统举升到地面。该系统在辽河油区推广应用后，增加了油产量和采油速度，并具有减少地面污水、保护环境的作用。     

井下油水分离系统及往复式双液流泵设计

井下油水分离系统由双液流泵、旋流分离器和原油提升泵三大部分组成。工作时 ,利用双液流泵和旋流分离器将井下产出的高含水原油增压后经旋流分离 ,含油浓度极低的水相介质被直接注入注水层 ,经旋流分离器浓缩后的原油相介质经原油提升泵采出地面。在分析井下油水分离系统工作原理的基础上 ,介绍了双液流泵的结构设计 ,泵流量的理论计算公式 ,并给出了双液流泵单向阀阀球的运动微分方程。试制的井下油水分离系统在辽河石油勘探局曙光、兴隆台和金马等采油厂的现场试验中 ,收到了显著的降水稳油效果。     

空心配水分注技术在大港油田的应用

大港油田高压深斜注水井地层压力高,井筒腐蚀结垢严重,常规井下分注投捞测配难度大,致使分注工艺以地面油套分注为主。为提高注水开发效果,开展了空心配水分注工艺配套测调联动技术研究与试验。该技术集分注、测试、调配于一体,具有测试数据直观可靠、测试精度高、测调效率高等特点,对于高压深斜井井下分注具有较好的可操作性和适应性。20余口井的现场试验结果表明,该技术具有良好的推广应用价值。     

井下油水分离采油技术

针对油井因含水过高而造成的水处理费用增加、管线泵站腐蚀严重和油井经济效益过低或根本无效益而导致的过早关停问题,进行了井下油水分离采油技术研究。运用水力旋流分离技术,通过井下抽油注水双作用泵,在抽油机上行程将分离出的原油抽出,下行程将分离出的水注入地层,可在同一油井内有效地完成采油、油水分离和产出水回注,从而降低油井产液量及采出水量,改善了抽油机运行工况,节约了水处理费用。临盘油田大芦家区块L2-51井的矿场试验结果表明,对应油井含水率持续下降3个多百分点,油井产液量下降10~15t/d,见到了明显的降水效果。井下油水分离采油技术可作为高含水油井井组采油注水的有效措施,在高含水油田具有广阔的应用前景。     

定量注水技术研究

注水井实际注水量随系统压力波动或地层吸水能力的变化而改变,这是针型阀或井下固定水嘴无法避免的缺陷,文中介绍的定量注入技术采用了集减压节流为一体的“双级水嘴机构”这一基本理论模型,对理论模型到工程化应用转化过程中遇到的技术难点进行攻关,并结合目前油田注水井采用的水量控制方式进行产品开发和现场试验,定量注水技术研究的开展,将为油田注水井的管理提供有效的手段,大大降低作业费用。     

Downhole Separation of Petroleum Fluids

Abstract

Oil–water separation is one of the oldest practices in the purification of water or oil. Environmentally concerned organizations pay more attention to the purification of water, while oil companies concentrate on the purification of oil. Water management is particularly an important issue in the production of hydrocarbons, because volumes of water steadily increase as a field ages. In fact, increasing costs of water handling such as separation, disposal, treatment, maintenance, and environmental risks make the oil production scheme uneconomic. Recently, several downhole oil/ water separation technologies have been proposed to reduce water volume in the oil production, but they are not yet technically efficient and cost effective. One of the most recent technologies introduced is membrane separation technology. In the past, polymeric membranes have been used for liquid–liquid separation. These membranes induce high pressure drop and are very expensive. This study identifies a novel material that allows oil to pass through it but not water. After in-depth investigations, a surprising capability of Xerox bond paper having different basis weight (24 lb, 32 lb) was discovered. This material was found to permeate oil selectively from an oil/ water mixture. The recovery of oil was more than 85%, which is high in separation efficiency. The oil permeation flux through the paper surface was measured as a function of various operating parameters. The permeation of oil flux was possible only at finite pressure difference. The recovery of oil was increased with the increase of oil concentration in the feed mixture. The permeation of flux was affected with filtering medium thickness, feed flow rate, and pressure, but these parameters did not affect the ultimate oil recovery.