井下油水分离装置现状与展望

油田进入开发中后期,采出液含水率急剧上升,如何降低含水率并提高采收率是开发后期需要解决的首要问题。井下油水分离技术利用水力旋流技术、重力分离技术或其他油水分离工艺实现在井下对采出液进行预分离,从而采出较低含水率的油水混合液,此项技术对于高含水油田具有很大应用前景。通过对井下油水分离装置的研究现状进行简要分析与总结,并指出目前井下油水分离装置存在的问题与挑战,同时做出展望,为其发展提供一定的参考。

管式井下油水分离技术在海上M油田的应用

针对海上油田部分大液量生产井受平台设备处理限制影响,在高含水阶段产能得不到有效释放的问题,提出了采用管式井下油水分离技术。该技术通过在生产井井下设置油水分离装置,实现油水分离减少井口产出水的目的。以M油田L井为例,通过该技术的应用,油井高峰日产水量减少超1700方/天,有效缓解平台水处理压力及成本,同时,油井生产效率和产能得到有效提升。该技术的成功应用,可为海上类似油田生产井的油水分离提供借鉴。

基于CFD-PBM模型的井下油水旋流分离器结构优选

针对高含水低产量稠油井井下油水分离和同井回注技术,设计了小直径井下油水旋流分离器。基于CFD-PBM耦合模型,对旋流器内液液两相流动规律和油滴破碎机理进行了数值模拟,采用正交试验方法,对旋流器关键结构参数进行了优选,并对优选后的结构进行了处理量变化和油相黏度变化对旋流器分离性能影响的研究。研究结果表明:对旋流分离器溢流口质量效率影响的主要因素由大到小依次为小锥段锥角、溢流管直径、大锥段锥角和尾管长度。处理量变化对旋流器分离性能影响较大,随着处理量增大,油滴破碎概率增加,油水分离效率呈先增大后减小的趋势;油相黏度在40~160 mPa·s范围内,黏度变化对分离性能影响不大,但黏度超过160 mPa·s后,旋流器分离效率快速下降。研究成果可为碳酸盐岩缝洞型油藏开展稠油井井下同井注采工艺提供技术支撑。

海上油田大处理量井下油水分离技术研究及应用

海上油田部分生产井产液量大、含水高,导致平台水处理压力大、海管外输容量受限等问题,影响到油田提液稳产。针对油田减少产出水的需求开发了单级大排量管式井下油水分离器,以海上油田H井为例,开展了管式油水分离器油水分离性能的室内实验研究,并采用Fluent软件以数值模拟方法分析了管式井下分离器入口含油率、分流比和入口流量对分离性能的影响;结合H井注采参数设计要求,确定目标井的管式井下油水分离器结构参数,并设计与井况相适应的“采下注上”的罐装泵式工艺管柱,以解决海上油田大处理量工况需求。研究表明,管式井下油水分离器可实现高效油水分离,分离出的水中含油率低于950 mg/L;罐装泵工艺结构紧凑、功能完善,能满足海上油田大处理量需求;现场试验中井下处理量最高达到2000 m^(3)/d,并可将高含水油井产液中60%以上的含水直接在井下分离并回注,高峰期日减少产出水超1200 m^(3)/d。本项研究可为油水旋流分离技术在海上油田的应用及实践提供借鉴。

海上油田电潜泵井下油水分离回注系统参数设计研究

文章以海上油田一口井的井下油水分离工艺设计为例,研究了井下油水分离系统结构及工作原理,从机理研究出发,采用节点和系统分析方法,形成了海上油田电潜泵井下油水分离回注系统参数设计方法。通过现场试验,降低了井口含水率,同时减少了产出水的地面水处理费用,降低了开发成本,为一井多用工艺参数设计提供了参考意义。

井下油水分离器在Alliance油田的应用

油田开发后期的油井高含水,会造成油井减产、采油费用上升和环境污染。为此,加拿大工程研究中心研制成功了一系列可用于有杆泵、螺杆泵、电潜泵的井下油水分离器,并已将电泵井井下油水分离系统在Alliance油田投入矿场应用。使用结果表明,采用它可使油井增产原油、降低采水和水处理费用,并可保护生态环境。

井下油水分离同井回注技术探讨

井下油水分离同井回注技术是将含水油井的产出液在井下直接进行分离 ,然后将浓缩油液举升到地面 ,而将分离出的水在井下回注到另一地层中。介绍了井下油水分离系统的工作原理及分类 ,并对重力式油水分离分流比的确定进行了试验研究。试验结果表明 ,在 1 39.7mm套管和 73mm油管的井筒环空内 ,油井产液量小于 50m3/d时 ,分流比可小于 0 .7,分离效果较好。另外 ,还介绍了此项技术应用时的选井条件 。

井下油水分离旋流器大锥角参数优化

利用Fluent软件,将油相体积分数为2%、油滴粒径为40μm的混合介质作为研究对象,对主直径为28mm、小锥角为1.5°的不同大锥角的井下油水分离水力旋流器内部流场进行数值模拟,得到不同大锥角时切向速度、轴向速度、油相体积分数分布以及压力降与分离效率的关系.结果表明,当大锥角为26°时,外涡流区最大切向速度最靠近中心点,内涡流区切向速度沿径向的速度梯度变化不大,可降低液滴的剪切破碎;旋流器轴心处油相体积分数最大,混合介质中油相体积分数达到95.0%,在壁面附近油相体积分数很小,此时水力旋流器的分离效果较好,可为井下油水分离旋流器的结构优化设计提供指导.

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。

井下油水分离采油技术应用及展望

针对油井产出水处理问题,探讨了井下油水分离(Downhole Oil/Water Separation,DOWS)采油技术出现的背景、分离系统的两大基本类型、原理及现场试验情况。评述了应用此技术的优点及存在的主要问题,介绍了当前井下油水分离技术的最新进展情况。最后,就今后井下油水分离技术研究的方向提出了4个方面的设想。

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。

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。

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 。

采出液含砂对井下油水分离器壁面磨损的影响

目前针对轴入式结构旋流器磨蚀方面的研究相对较少。鉴于此,基于Fluent中的离散相模型(DPM),针对采出液含砂对同井注采工艺中轴入式井下油水分离器壁面磨损情况,进行数值模拟分析。分析结果表明:在井下油水分离器的螺旋流道内最大磨损位置发生在方位角108°~144°范围内,且随着入口流速的增加,壁面磨损率逐渐增大;当砂相粒径小于0.30 mm时,旋流器壁面磨损率受粒径影响较大,砂相粒径大于0.30 mm时,壁面磨损率受粒径影响较小;同时砂相质量分数在0.1%~3.0%范围内,随着采出液含砂量的增加,旋流器壁面磨损率逐渐增大。研究结果可为轴入式井下油水分离器的现场应用提供参考。

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。

重力式井下油水分离确定分流比的实验研究

为深入研究井下油水分离同井回注技术,根据水力学相似原理,在几项基本假设的前提下,开展了油水分离室内管流模型实验和室内井筒模型实验,对自然重力式井下油水分离确定分流比进行了实验研究。实验结果表明,在分离效果一定的情况下,分流比随油井产流量、含油量的增加而增大;在φ139.7 mm(5(1/2)英寸)套管和φ73 mm(2(7/8)英寸)油管的井筒环空模型中,产液量小于50 m^3/d时,分流比可小于0.7,分离效果较好,而当注入液量大于130 m^3/d时,油水几乎不能分离。

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。

井下油水旋流分离两级串联管柱优化

在对水力旋流器井下油水分离效果的研究中,关于管柱溢流流道对分离效果的影响尚未见文献报道。为此,通过对两级旋流器串联工艺进行研究,分析溢流流道对旋流器出口总产油量的影响,并提出了4种流道结构优化方案,即不等径环空流道结构优化、两级汇总处相贯结构优化、两级汇总处喷管结构优化以及两级连接处结构优化。利用数值模拟方法,通过与原始结构的流道进行对比,分析流道结构优化后出油率、油相质量分率以及流场分布情况。研究结果表明,改进后的流道流场更稳定,更有利于油液的排出,有助于提高原油产出量。通过参数优选,可获得更好的旋流分离效果。