CN102996103A - 海上油井大尺寸套管井下油水分离同井采注装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田开采技术领域，是一种井下油水分离同井采注装置，该装置特别适用于大尺寸（95/8寸及以上）套管的油井，可以实现同一井眼内采油、分离、注水三个过程同时进行互不干涉。井下油水分离Y形管柱结构简单，便于内部流道结构的设计，安装操作方便，可靠性高。电泵机组与举升油管平行布置，多级旋流器位于两者下部，径向空间大，可配置大直径水力旋流器，加大了适应范围。布置了底流液监测管，在机组运行过程中将底流注入液引致地面，实时监测底流液的含油浓度。

Description

海上油井大尺寸套管井下油水分离同井采注装置

技术领域

本发明专利涉及油田开采技术领域，是一种井下油水分离同井采注装置，该装置可以实现同一油井井眼内采油、分离、注水三个过程同时进行且互不干涉，特别适用于陆地或海洋油田中具备大尺寸井筒直径（套管尺寸95/8寸及以上）的高含水油井的井下油水分离同井注采。

背景技术

随着陆地及海上油田的开采，采出液的高含水问题已经逐渐显现出来，高含水问题提高了采油成本，限制了生产规模，并且对环境造成了诸多的负面影响。井下油水分离技术可以有效得解决这些问题，该技术可以实现在井下对采出液进行油水分离，将分离出的净化水回注到同一井眼的注水层，只将分离出的浓缩油举升至地面，是一项环保、节能的优势技术。然而，由于井下工作条件恶劣，空间尺寸有限等限制因素使得井下油水分离技术在复杂性与可靠性之间很难取舍——过于复杂的结构使得可靠性降低，安装、操作难度大；装置结构过于简单又会造成相关工艺流程实现得不到保证，分离效率低。本发明提出一种适用于海上或陆地大尺寸套管 （9 5/8寸及以上）的井下油水分离装置，装置结构布置合理，运行可靠度高，运行监测方便，多级分离器串联，分离效率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：电泵机组、多级旋流分离器、举升管柱、注水管柱、底流监测管线的井下布置方式，各部分之间的连接方式以及内部流道结构的设计。

本发明所采用的技术方案是：

如图1所示，本发明装置主要由举升油管（1）、底流液监测管（2）、电泵机组（3）、泵接头（4）、三通（5）、油水分离器接头（6）、多级旋流分离器总成（7）、连接油管（8）、密封插管（9）、***式密封装置（10）、封隔器（11）、注水油管（12）组成。其中，电泵机组（3）由高压电缆（13）、电机（14）、保护器（15）、导流罩（16）、泵（17）组成。

本发明中举升油管（1）、电泵机组（3）、多级旋流分离器总成（7）分别与三通（5）连接，四者呈Y形管柱结构。其中，电泵机组（3）通过泵接头（4）与三通（5）连接；举升油管（1）通过油管扣与三通（5）连接，举升油管（1）向上一直延伸至井口；多级旋流分离器总成（7）通过油水分离器接头（6）与三通（5）连接。

本发明中三通（5）内部设计有两个流道，分别是：原油液流道和溢流液流道。原油液流道连通了泵出口与多级旋流器的入口；溢流液流道连通了多级旋流器的溢流口和举升油管（1）。液流在原油液流道的流动过程：如图3所示，实心箭头代表了原油液流道的液流流向，经过泵增压后的原油液经过泵接头(4)进入到三通（5），然后向下进入到油水分离器接头（6）的环形流道（图3截面D-D所示），最终进入到多级旋流器分离器总成（7）。液流在溢流液流道的流动过程：如图3所示，空心箭头代表了溢流液流道的液流流向，多级旋流分离器总成（7）中的溢流浓缩液经过油水分离器接头（6）进入到三通（5）的中心圆形截面流道（图3截面A-A所示），然后向上进入到举升油管（1）中。原油液流道与溢流液流道被分隔，并通过O型圈1（B1）、O型圈2（B2）、O型圈（B3）进行密封。

本发明中多级旋流分离器总成（7）包括水力旋流器、壳体、交叉流道体、支撑装置等。其中，可根据需要配置多级水力旋流器，多级旋流器采用串联连接方式，即某一级底流口与下一级入口相连；壳体与交叉流道体共同形成多级旋流分离器（7）的必要流道。运行过程中，原油液经过多级旋流器分离后，各级的溢流液混合液进入到三通（5）的溢流液流道，底流液进入到连接油管（8）中。

如图1、图2所示，多级旋流分离器总成（7）下部是连接油管（8）和密封插管（9），两两之间通过相应油管扣连接。密封插管（9）外部加工有O型密封圈槽，密封插管（9）***到***式密封装置（10）中，通过O型圈实现密封。

本发明中底流液监测管（2）采用耐腐蚀耐高温高压软管或不锈钢管，向上一直延伸至井口，下端连接了多级旋流分离器总成（7）的底流引出孔（如图2局部放大图Ⅲ所示），连通了多级旋流分离器总成（7）的底流液流道，底流液可通过底流液监测管（2）被引至地面。

本发明的创新性及优点：

①针对大尺寸井筒直径，创新性的提出了井下油水分离Y形管柱结构，采用封隔器封隔采出层与注水层，管柱结构简单，安装操作方便，可靠性高；

②多级旋流器装置位于Y形管柱的下部，具备足够的径向空间配置大直径的水力旋流器，能适应产出液量大的油井；

③机组运行过程中，通过底流液监测管可实时监测底流注入液的含油浓度，有助于诊断井下机组运行工况，从而做出相应调整；

④充分考虑了管柱下入工艺的可操作性，管柱下入、坐封等工艺简单可靠，与相关的油田常规工艺相一致，操作难度小。

附图说明：

图1为装置总体结构示意图；

图2为Y形管柱结构剖视图；

图3为三通局部放大图；

图4（a）为坐封、丢手前管柱结构示意图；

图4（b）为坐封、丢手后管柱结构示意图；

图4（c）为下入Y形管柱后的管柱结构示意图。

在图中,1.举升油管、2.底流液监测管、3.电泵机组、4.泵接头、5.三通、6.油水分离器接头、7.多级旋流分离器总成、8.连接油管、9.密封插管、10.***式密封装置、11.封隔器、12.注水油管、13.电缆、14.电机、15.保护器、16.导流罩、17.泵。

具体实施方式：

本发明装置的工作流程：装置被下入井中后，开泵运行。如图1中箭头所示，采油层的原油液经过套管环空进入到电泵机组（3）的泵（17）中，增压后经过三通（5）的原油液流道进入到多级旋流分离器总成（7）进行油水分离，分离后的底流液经过连接油管（8）进入到注水油管（12）中，最终利用剩余压头被注入到注水层；与此同时多级旋流器的溢流液经过三通（5）进入到举升油管（1）中，利用剩余压头被举升至地面。装置运行过程中，多级旋流分离器总成（7）的底流液可通过底流液监测管（2）被引至地面，实时监测底流液的含油浓度。装置运行过程中，原油液的增压、分离、溢流液的举升、底流液的注入、底流液的监测五个过程可同时进行，互不干涉。

装置下入工艺过程：

①下入卡封管柱：在井口完成卡封管柱的各部分连接，由上至下依次为：油管、***式密封装置（10）、封隔器（11）、注水油管（12）等。连接完成后，依据下入工艺要求，将卡封管柱下入至井底预定位置。

②液压式封隔器坐封：按照液压式封隔器坐封操作工艺要求，完成封隔器坐封；

③丢手：封隔器坐封完毕后，在油管内投入钢球，打压至一定压力后完成丢手工艺，一部分卡封管柱留在井下，另一部分被起出至地面，如图4（b）所示，留在井下部分由上到下依次为：***式密封装置（10）、封隔器（11）、注水油管（12）等；

④下入Y形管柱：Y形管柱的连接方式如图2所示，由上至下依次为：举升油管（1）、底流液监测管（2）、电泵机组（3）、泵接头（4）、三通（5）、油水分离器接头（6）、多级旋流分离器总成（7）、连接油管（8）、密封插管（9）。按照相关下入工艺要求，将Y形管柱下入到卡封管柱的位置，使密封插管（9）***到***式密封装置（10）中，装置下入完毕。

Claims (5)

1.一种井下油水分离同井采注装置，由举升油管（1）、底流液监测管（2）、电泵机组（3）、泵接头（4）、三通（5）、油水分离器接头（6）、多级旋流分离器总成（7）、连接油管（8）、密封插管（9）、***式密封装置（10）、封隔器（11）、注水油管（12）等组成，其特征在于总体管柱由上、下两部分构成，上部分为Y形管柱，下部分为卡封管柱。

2.根据权利要求1所述的井下油水分离同井采注装置，其特征在于举升油管（1）、电泵机组（3）、三通（4）、多级旋流分离器总成（7）总体呈Y形管柱结构，举升油管（1）与电泵机组（3）沿井筒轴向平行布置，多级旋流分离器（7）位于三通（4）下部，三通（4）起到了连接节点的作用。

3.根据权利要求1所述的井下油水分离同井采注装置，其特征在于Y形管柱在上，卡封管柱在下，Y形管柱与卡封管柱通过插合方式连接。

4.根据权利要求1所述的井下油水分离同井采注装置，其特征在于三通（4）上部并排连接了电泵机组（3）和举升油管（1），下部连接了多级旋流分离器总成（7），三通（5）通过泵接头（4）与泵（17）法兰连接，通过油管扣与举升油管（1）连接。

5.根据权利要求1所述的井下油水分离同井采注装置，其特征在于三通（4）内部设计有原油液流道和溢流液流道，原油液流道连通了泵出口和多级旋流分离器总成（7）的入口；溢流液流道连通了举升油管（1）和多级旋流分离器总成（7）的溢流口。

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