CN108756847A - 一种泵前油水分离单机组双泵注采*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泵前油水分离单机组双泵注采***,包括套管和生产管柱,生产管柱包括通过油管连接的过电缆封隔器、罐装电泵注采***、油水分离回注装置、油水分离器、上部封隔器和下部封隔器,上部封隔器内设置定位旁通,下部封隔器内设置***密封;罐装电泵注采***包括罐体,罐体内设置潜油电泵机组和自膨胀封隔器;潜油电泵机组包括上级泵、上级保护器、单电机、下级保护器和下级泵;自膨胀封隔器设置于下级保护器和下级泵吸入口之间,自膨胀封隔器设置油相导管,油相导管下端口与油水分离回注装置连接。本发明实现油水混合液泵前分离,回注水中含油率大幅降低;采用单电机双作用电潜泵注采举升工艺,可实现定比例采出和增压回注。
Description
技术领域
本发明涉及井下油水分离及其采油回注水技术,特别是一种泵前油水分离单机组双泵注采***。
背景技术
井下油水分离回注技术是上个世纪80年代开始研究和矿场试验,并逐渐改进和推广应用。对于油田开发后期高含水高液量的油井而言,井下油水分离技术是一种低成本高效举升工艺技术。特别是海上油田进入高含水开发期,面临单井含水量高、地面产出液处理设备的投入和维修成本逐年增加,当成本高于经济开采成本而被迫关停。
油水混合液经过泵***增压,在泵后流经油水分离***后实现油水分离,由单泵注采。以专利文献CN102828736A为例,提出一种可实时调控的悬挂式井下泵后油水分离单电潜泵注采***,可实现井下油水分离器出、入口压力及流量的实时监测和调控。以专利文献CN105604536A为例,一种井下油水分离器及分离***,能自动识别流体类型,使不同类型的流体沿不同的管路流动,从而调整井下采出液的流量和含水率,并利用罐装***作为动力***,该油水分离效率高,处理量大的特点。
另外油水分离井下的动力***采用泵后分离,双泵注采的方式。用双电潜泵机组、双抽油泵和双螺杆泵进行井下油水分离设计。国外贝克休斯的井下油水分离产品采用两个密闭式的电泵,将旋流分离器倒置两个密闭式泵中间。专利文献CN203285416U为例,提出适用于注水层吸水性较差时的一种双电潜泵机组井下油水分离装置。解决了上电潜泵、下电潜泵、潜油电机及其保护器、旋流分离器总成、旁通管等的井下布置方式以及旋流分离器总成内部流道结构设计等技术问题。专利文献CN106837294A为例,提出一种利用超疏水井下油水分离器和双抽油泵实现井下注采工艺管柱。以专利文献CN106884641A为例,提出一种单吸双排流道布局的双螺杆泵型井下油水分离装置,特别适用于2500m以上的、需要高回注压力的油井。该装置采用新的流道布局,即在对称布置的两个单螺杆泵中间设置油水混合物入口,螺杆泵吸入该处油水混合物后进行增压,从泵的另一端排出,将两个单螺杆泵的排出液集中后,进入下端的旋流器进行油水分离处理。
以专利文献CN101025080A为例,提出一种多杯等流型井下油水分离器实现高含水井同井注采的方法,油水分离后利用单抽油杆双抽油泵各自通过独立的液流通道进行举升和回注。
以上专利文献所描述的***无论是单泵注采***还是双泵注采***(双抽油泵、双电泵和双螺杆泵),油水分离也是在泵后或双泵中间完成。因独立的流动通道建立方法和采用泵后油水分离方式带来一些特定问题,如分离后水中含油仍然较高不满足油田注水需求,工艺复杂。单机组泵注采参数调整需要额外的井下测调工具控制注采分流比,双机组电泵注采***的上、下泵定量注采工艺施工作业成本昂贵等等。同时各种形式的井下油水分离***均是采用流经增压泵增压后再进行油水分离,受电泵离心剪切作用,产出液分子粒径分布均一,不利于油水分离,最终导致井下油水分离效果差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供了一种泵前油水分离单机组双泵注采***,实现油水混合液泵前分离,回注水中含油率大幅降低;采用一种单电机双作用电潜泵注采举升工艺,按预定的分流比选定匹配排量的上级泵和下级泵,对高含水生产井可实现定比例采出和增压回注。具有作业施工简单,稳定性高,可广泛应用于高含水油田单井井下油水分离的注采工艺中。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的泵前油水分离单机组双泵注采***,包括由外而内嵌套设置的套管和生产管柱,所述生产管柱上端和套管之间设置有油管挂,所述生产管柱包括通过油管由上至下依次连接的过电缆封隔器、罐装电泵注采***、油水分离回注装置、油水分离器、上部封隔器和下部封隔器,所述上部封隔器内设置有定位旁通,所述下部封隔器内设置有***密封;所述罐装电泵注采***包括罐体,所述罐体内设置有可变频控制的潜油电泵机组和自膨胀封隔器;所述潜油电泵机组为单电机双作用泵注采举升***,包括由上至下依次连接的上级泵、上级保护器、单电机、下级保护器和下级泵;所述自膨胀封隔器设置于下级保护器和下级泵吸入口之间,所述自膨胀封隔器沿纵向设置有油相导管,所述油相导管下端口与油水分离回注装置连接。
所述下部封隔器和***密封将生产层和注水层分开,通过定位旁通和上部封隔器实现生产管柱和井下分层工具的定位,并建立环形回注水注入通道。
所述油水分离回注装置内设置有油相通道、水相通道和回注水通道,所述油相通道出口与油相导管下端口连接;经油水分离器分离后的水相流经水相通道,在下级泵增加后流经回注水通道进入油套环空,油套环空内的高压回注水通过上部封隔器和定位旁通建立的环形回注水注入通道注入到注水层;经油水分离器分离后的油相流经油相通道和油相导管,在上级泵增压后举升至井口。
采用单电机双作用电潜泵注采举升工艺,利用地面变频控制方法对上级泵和下级泵进行调参。
与现有技术相比,本发明的技术方案所带来的有益效果是:
(1)本发明中,在下级保护器和下级泵吸入口之间增加自膨胀封隔器,利用油水分离回注装置实现油水分离后的水相和油相隔离,为泵前分离建立油水注采通道。
(2)本发明中,潜油电泵机组为单电机双作用泵注采举升***,实现单电机双作用泵注采举升工艺,为泵前分离后的水相回注和油相采出提供可行的注采举升工艺
(3)本发明采用单电机双作用电潜泵注采举升工艺,按预定的分流比选定匹配排量的上级泵和下级泵,利用地面变频控制方法对上级泵和下级泵同时进行变频调参,准确调控注采参数,对高含水生产井可实现定比例采出和增压回注。
(4)本发明中,利用油水分离回注装置和单电机双作用泵注采举升工艺,可确保井筒内有足够空间建立流动通道,从而大幅度提高油相和水相的处理量。
(5)本发明中,油水分离回注装置内设置有回注水通道、水相通道和油相通道,为泵前油水分离建立油水注采通道;分离后的水相经下级泵增压后流经油水分离回注装置的回注水通道注入注水层,分离后的油相经上级泵增压后举升至井口。实现泵前油水分离的水相回注和油相采出的目的。
(6)本发明所实现的泵前油水分离技术具有回注水中含油率大幅降低、分离效率高的特点,分离后水中含油量满足油田回注水指标要求。
(7)本发明中,下部封隔器和***密封将生产层和注水层分开,通过上部封隔器和定位旁通实现生产管柱和井下分层工具的定位,并建立环形回注水注入通道。
(8)本发明与目前海上油田采用的普通电泵生产管柱工艺和罐装电泵注采***举升工艺相类似,作业实施方案成熟,大大降低了作业及运行风险。
附图说明
图1是本发明泵前油水分离单机组双泵注采***的结构示意图;
图2是本发明中油水分离回注装置的剖视图。
附图标记:1、油管挂;2、套管;3、油管;4、过电缆封隔器;5、罐装电泵注采***;6、电泵电缆;7、上级泵;8、上级保护器;9、单电机;10、下级保护器;11、下级泵;12、自膨胀封隔器;13、油水分离回注装置;14、回注水通道;15、水相通道;16、油相通道;17、油水分离器;18、定位旁通;19、上部封隔器;20、***密封;21、下部封隔器;22、油相导管;23罐体;A、注水层;B、生产层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示,本发明的泵前油水分离单机组双泵注采***,包括由外而内嵌套设置的套管2和生产管柱,所述生产管柱上端和套管2之间设置有油管挂1,所述生产管柱包括通过油管3由上至下依次连接的过电缆封隔器4、罐装电泵注采***5、油水分离回注装置13、油水分离器17、上部封隔器19和下部封隔器21。所述上部封隔器19内设置有定位旁通18,所述下部封隔器21内设置有***密封20,所述下部封隔器21和***密封20将生产层B和注水层A分开,通过上部封隔器19和定位旁通18实现生产管柱和井下分层工具的定位,并建立环形回注水注入通道。
所述罐装电泵注采***5包括罐体23,所述罐体23内设置有可变频控制的潜油电泵机组和自膨胀封隔器12。所述潜油电泵机组为单电机双作用泵注采举升***,包括由上至下依次连接的上级泵7、上级保护器8、单电机9、下级保护器10和下级泵11,所述单电机9连接有电泵电缆6,实现单电机双作用泵的注采举升工艺,为泵前分离后的水相回注和油相采出提供可行的注采举升工艺。所述自膨胀封隔器12设置于下级保护器10和下级泵11吸入口之间,实现油水分离后的水相和油相隔离,为泵前分离建立油水注采通道。
本发明中,可利用地面变频控制方法对上级泵7和下级泵11同时进行变频调参,实现地面准确调控注采参数。利用油水分离回注装置13和单电机双作用泵注采举升工艺,可确保井筒内有足够空间建立流动通道,从而大幅度提高油相和水相的处理量。
所述自膨胀封隔器12沿纵向设置有油相导管22,所述油相导管22下端口与油水分离回注装置13连接。所述油水分离回注装置13可采用授权公告号CN102423549A中所公开的“一种管道式导流片型油水分离器的除水装置和油水旋流分离器”。如图2所示,所述油水分离回注装置13内设置有油相通道16、水相通道15和回注水通道14,为泵前油水分离建立油水注采通道,实现水相回注和油相采出的目的,所述油相通道16出口与油相导管22下端口连接,油相导管22上端口延伸至自膨胀封隔器12上端空间。
本发明所实现的泵前分离技术具有回注水中含油率大幅降低、分离效率高的特点,分离后水中含油量满足油田回注水指标要求。本发明***与目前海上油田采用的普通电泵生产管柱工艺和罐装***举升工艺相类似,作业实施方案成熟,大大降低了作业及运行风险。
本发明的泵前油水分离单机组双泵注采***工作流程及方法为:
本发明的泵前油水分离单机组双泵注采***是通过下部封隔器21和***密封20将生产层B和注水层A分开,通过定位旁通18和上部封隔器19实现生产管柱和井下分层工具的定位,并建立回注水注入通道。
生产层B产出液流经油管输送至油水分离器17,油水分离器17利用旋流原理将生产层B产出液在泵前分离为油、水单相液体。经油水分离器17分离后的水相流经油水分离回注装置13的水相通道,在下级泵11增加后流经油水分离回注装置13的回注水通道14,经回注水通道14进入油套环空,油套环空内的高压回注水通过上部封隔器19和定位旁通18建立的环形回注水注入通道注入到注水层。经油水分离器17分离后的油相流经油水分离回注装置13的油相通道16和油相导管22,在上级泵7增压后举升至井口。实现泵前油水分离的水相回注和油相采出。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (4)
1.一种泵前油水分离单机组双泵注采***,包括由外而内嵌套设置的套管(2)和生产管柱,所述生产管柱上端和套管(3)之间设置有油管挂(1),其特征在于,所述生产管柱包括通过油管(3)由上至下依次连接的过电缆封隔器(4)、罐装电泵注采***(5)、油水分离回注装置(13)、油水分离器(17)、上部封隔器(19)和下部封隔器(21),所述上部封隔器(19)内设置有定位旁通(18),所述下部封隔器(21)内设置有***密封(20);所述罐装电泵注采***(5)包括罐体(23),所述罐体(23)内设置有可变频控制的潜油电泵机组和自膨胀封隔器(12);所述潜油电泵机组为单电机双作用泵注采举升***,包括由上至下依次连接的上级泵(7)、上级保护器(8)、单电机(9)、下级保护器(10)和下级泵(11);所述自膨胀封隔器(12)设置于下级保护器(10)和下级泵(11)吸入口之间,所述自膨胀封隔器(12)沿纵向设置有油相导管(22),所述油相导管(22)下端口与油水分离回注装置(13)连接。
2.根据权利要求1所述的泵前油水分离单机组双泵注采***,其特征在于,所述下部封隔器(21)和***密封(20)将生产层和注水层分开,通过定位旁通(18)和上部封隔器(19)实现生产管柱和井下分层工具的定位,并建立环形回注水注入通道。
3.根据权利要求1所述的泵前油水分离单机组双泵注采***,其特征在于,所述油水分离回注装置(13)内设置有油相通道(16)、水相通道(15)和回注水通道(14),所述油相通道(16)出口与油相导管(22)下端口连接;经油水分离器(17)分离后的水相流经水相通道(15),在下级泵(11)增加后流经回注水通道(14)进入油套环空,油套环空内的高压回注水通过上部封隔器(19)和定位旁通(18)建立的环形回注水注入通道注入到注水层;经油水分离器(17)分离后的油相流经油相通道(16)和油相导管(22),在上级泵(7)增压后举升至井口。
4.根据权利要求1所述的泵前油水分离单机组双泵注采***,其特征在于,采用单电机双作用电潜泵注采举升工艺,利用地面变频控制方法对上级泵(7)和下级泵(11)进行调参。
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