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。

旋流式井下二次油水分离同井注采技术适用性分析

针对含水率已达99%、超过经济开采极限的采油井,为进一步降低地面产出液量,在旋流式井下一次油水分离同井注采技术基础上,通过采用井下水力旋流器串联的方式,将采出液在井下再浓缩,形成旋流式井下二次油水分离同井注采技术。室内实验表明,两个水力旋流器串联后,分流比在15%~45%时,最大分离效率达到98.5%。通过现场试验,验证了旋流式井下二次油水分离同井注采技术的可行性,可将地面日产液量降幅提高至85%以上,实现了因特高含水关停的井组再利用,提高了油井采收率,为特高含水油田后期经济、有效开发探索一种新的模式。

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。

井下油/水分离(DOWS)技术前景可待

中国海上油田开发具有重大的战略意义。海上油田开发的高风险和高投入、海上水处理基础设施建设的重要性,决定了应当重视能够实现井下水分离的技术,DOWS(井下油水分离)技术以其积极的效果消除水处理设备有限的“瓶颈”等优点与特点而备受世界各国的关注。面对不断上升的油田含水率和相对走高的国际原油价格,作为一种优势非常明显的新技术,其广泛、深入的应用前景可待。

基于“旋流+亲油疏水膜”工艺的井下油水分离实验研究

文中综合旋流+膜分离技术于一体,设计了一种井下“旋流+亲油疏水膜”分离装置。对这种装置进行了样机实验和相关性能研究,确定了膜的最优结构形式、膜与旋流复合的最优形式。研究结果表明:当将亲油疏水膜与旋流耦合时,膜外不用安装罩时油水分离效果更优;当将旋流油水分离的出油口与膜分离后的出油口连接在一起时,在出水口分流比较小时膜的存在对于促进油水分离效果较明显,出水口分流比较大时膜对于促进油水分离效果较不明显。

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 。

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.

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。

三作用泵井下油水分离系统分析

三作用泵系统(TAPS)利用重力分异原理将井筒内产出液中的油水分离,并将富油液举升至地面,富水液注入注水层段,达到降低产出液含水率和采油成本、提高原油产量、保护环境的目的。通过对三作用泵和普通双作用泵最大注水压力的比较得出,三作用泵系统可以得到更高的注入压力,使有杆泵井下油水分离技术的应用领域拓展到注入层压力较高或渗透率较低的井。

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。

海上油田新型井下油水分离及回注工艺

海上油田进入中高含水期后,产出水的举升、存储和处理难度加大,费用增加,给海上油田节能减排带来巨大压力,部分平台设备负荷无法满足处理要求。通过研发新型井下油水分离器,设计配套工艺管柱,开发出一套适合海上油田的悬挂式井下油水分离及回注工艺。新型井下油水分离器最大外径为130mm,处理量达1200m3/d,整个工艺系统采用悬挂式三通接头装置建立流动通道,可以保证在井筒内建立大流量流动通道;配套的井下参数监测及调控装置可在地面完成油水分离器出入口压力及流量的实时监测和调控,以保证系统分离效率。该系统处理量大、结构紧凑,工艺与目前海上油田采用的电潜泵生产管柱工艺类似,大幅降低了作业及运行风险。

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 。

井下旋流油水分离器仿真研究

针对油田注水开采中存在的采出水过多,增加开采费用且污染环境的问题,提出井下油水分离技术,并对该技术中的井下旋流油水分离器进行了研究。将CFD仿真分析软件作为辅助手段,选择典型的旋流器模型,利用相似准则设计旋流器,对影响其分离效率的多个因素进行仿真模拟。分析结果表明,旋流器的锥段锥角、入口直径、溢流口直径等对其分离效率均有较大的影响,且都不是线性影响,其具体尺寸可通过比较优选后得到;加长尾管段的长度可以提高其分离效率,但是达到一定长度以后继续增加长度对分离效率的影响变弱;当圆柱段的长度与圆柱段的直径相等时,其分离效率最高。

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。