CN102828736A - 可实时调控的悬挂式井下油水分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统，包括井下的套管、注水油管、采油油管和井口处的流量控制阀；井上地面设有可视化控制装置，套管内设有与采油油管、油水分离器和注水油管相连的悬挂式三通接头；油水分离器连接有电潜泵机组，注水油管上设有注水压力调节装置；电潜泵机组内置有流量、压力监测仪器；流量控制阀内置有流量、压力监测仪器和调节阀门；电潜泵机组、注水压力调节装置、流量控制阀与可视化控制装置之间均分别连接有监测仪表电缆和信号传输电缆；可视化控制装置将接收到的实时流量、压力信号转换为可视化数据后输出，并调控整个系统的工作。本发明稳定性高、处理量大，可广泛应用于油田同井采注工艺。

Description

可实时调控的悬挂式井下油水分离系统

技术领域

本发明涉及一种石油开采设备，尤其涉及一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统。

背景技术

油水井下分离是一种新兴的油田采液处理技术，它将油水分离装置安装在井底，分离产出液中的绝大部分水直接注入地层，只将富含油的一部分液体举升到地面，从而极大地减轻了产出液水处理系统的负担，可以节省相应的巨额费用，延长油井的开采寿命，因此该技术近年来引起了石油工业界和相关技术领域的高度重视。

国外于上世纪90年代开始研究和现场试验，并逐渐改进和推广。贝克休斯最新研制的井下油水分离系统，采用两部密闭式电潜泵，将旋流分离器倒置设在两个电泵之间，已成功应用于现场。国内研究和应用较少，仅有中石化进行了井下油水分离技术先导试验研究，在胜利油田进行了电潜泵井下油水分离同井注采现场试验，生产状况稳定。目前的井下油水分离技术由于采取油管、电潜泵机组、分离器同心连接方式，在独立流动通道建立方面带来一些问题，如双闭式电潜泵这类的技术方案，为建立油水分离器进口及两个出口间单独流动通道，需将电潜泵机组置于一密闭罐之内，以便使地层产液与分离器所分理出的水分隔开，而导致工艺复杂、结构庞大、成本高昂；而目前国内研制的油水分离装置，由于受井下油水分离器结构限制，需在有限的套管空间中通过多条与分离器进出口相连接的旁通管线建立独立流动通道，限制了油水分离处理量，仅适用于产液量在300m³/d以下的油井，无法满足大产液量油井需求。另外，目前的已开发的井下油水分离装置在井下实时调控方面不够完善，无法实现对井下油水分离器进出口流量、压力的有效调节，从而导致分离器的分离效率及工作稳定性无法保证。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统，解决了高含水油田单井产液含水率高、成本大的问题，具有工作稳定性高、处理量大等特点，可广泛应用于油田同井采注工艺中。

为了解决上述技术问题，本发明可实时调控的悬挂式井下油水分离系统予以实现的技术方案是：包括设置在井下的套管，所述套管内设有注水油管和采油油管，所述采油油管上、在位于井口处设有流量控制阀；还包括位于井上地面的可视化控制装置和设在套管内的一悬挂式三通接头；所述悬挂式三通接头的上端口与所述采油油管连接；所述悬挂式三通接头的第一下端口与一油水分离器的出口端相连，所述油水分离器的入口端悬挂一可变频控制的电潜泵机组；所述悬挂式三通接头的第二下端口为水相出口、且与注水油管相连通，第一下端口连接一引向井上地面的注入水取样管，所述注水油管上设有注水压力调节装置；所述电潜泵机组内置有流量、压力监测仪器；所述流量控制阀内置有流量、压力监测仪器和调节阀门；所述注水压力调节装置内置有流量、压力监测仪器和调节水嘴；所述电潜泵机组与所述可视化控制装置之间、所述注水压力调节装置与所述可视化控制装置之间、所述流量控制阀与所述可视化控制装置之间均分别连接有监测仪表电缆和信号传输电缆；所述可视化控制装置通过信号传输电缆接收来自流量控制阀、电潜泵机组和注水压力调节装置中分别内置的流量和压力监测仪器的实时流量、压力信号，转换为可视化数据后输出，与此同时，将控制指令反馈至流量控制阀、电潜泵机组和注水压力调节装置，从而实现调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明井下油水分离系统可实现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。即通过可视化控制装置实时接收相应仪表监测数据并完成数据输出，达到实时监测和数据分析目的，同时可将人工指令反馈至相应的调控装置，实现调控动作；从而实现对油水分离器进、出口的压力实时控制，使油水分离器进出口压差稳定在目标值，达到提高油水分离器工作效率和稳定性的目的。本发明中利用一悬挂式三通接头装置建立流动通道，可以保证井筒内有足够空间建立流动通道和井下测试通道，从而大幅度提高油水处理量，本发明油水分离处理量不低于1500m³/d，同时本发明的系统结构与目前油田采用的普通电潜泵生产管柱工艺类似，作业实施方案较为成熟，大大降低了作业及运行风险。

附图说明

图1是本发明所述的一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统的结构示意图。

图中：

1-动力电缆          2、17-监测仪表电缆    3-注入水取样管

4-流量控制阀        5-采油油管            6-套管

7-悬挂式三通接头    8-油水分离器          9-电潜泵机组

10-注水油管         11-定位封隔器         12-分层抽注机构

13-分层封隔器       14注水压力调节装置    15-信号传输电缆

16-可视化控制装置

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如附图所示，本发明一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统，包括位于井上地面的可视化控制装置16、设置在井下的套管6，所述套管内设有注水油管10和采油油管5，所述采油油管5上、在位于井口处设有流量控制阀4，所述流量控制阀4内置有流量、压力监测仪器和调节阀门；所述套管6内还设有一悬挂式三通接头7。

所述悬挂式三通接头7的上端口与所述采油油管5连接；所述悬挂式三通接头的第一下端口与一油水分离器8的出口端相连，所述油水分离器8的入口端悬挂一可变频控制的电潜泵机组9，所述电潜泵机组9内置有流量、压力监测仪器；所述悬挂式三通接头的第二下端口为水相出口、且与注水油管10相连通，第一下端口连接一引向井上地面的注入水取样管3，所述注水油管10上设有注水压力调节装置14，所述注水压力调节装置14内置有流量、压力监测仪器和调节水嘴。

所述电潜泵机组9与所述可视化控制装置16之间、所述注水压力调节装置14与所述可视化控制装置16之间、所述流量控制阀4与所述可视化控制装置16之间均分别连接有监测仪表电缆2、17和信号传输电缆15；所述可视化控制装置16通过信号传输电缆15和监测仪表电缆2、17接收来自流量控制阀4、电潜泵机组9和注水压力调节装置14中分别内置的流量和压力监测仪器的实时流量、压力信号，转换为可视化数据后输出，与此同时，将控制指令反馈至流量控制阀4、电潜泵机组9和注水压力调节装置14，从而实现调控。

本发明采用悬挂式三通接头7建立分离后的油相、水相流动通道，悬挂式三通接头上端油相出口与采油油管5相连通，下端共有两个端口，其中一端口安装油水分离器8，油水分离器8的入口端悬挂电潜泵机组9，另一端口为水相出口，与安装有注水压力调节装置14的注水油管10相连通。所述电潜泵机组9将地层产液增压后输送至油水分离器8（如B向所示），所述油水分离器8将产液分离为油、水单相液体，分离出油相通过油水分离器8上端口排出（如A向所示），经采油油管5输送至地面，分离出的水通过油水分离器8侧面端口排出，经注水油管10回注至注水层（如C向所示）。注水油管10出口与分层抽注机构12内管腔相连通，所述的分层抽注机构内管为注水通道，环空为采液通道，该机构配合定位封隔器、分层封隔器和插入密封实现分层注采。注入水自机构内管注入定位封隔器11与分层封隔器13之间的注水层或废弃层；生产层产液通过分层抽注机构12内、外管环空，流入定位封隔器11上端面和套管6组成的环空。所述流量控制阀4内置流量、压力检测仪器和调节阀门，可对地面产液流量、压力进行监测和调控。所述的电潜泵机组9中内置有压力、流量参数监测仪器，可监测相关参数，并可通过变频控制电机实现油水分离器8入口压力、流量的调节。所述的注水压力调节装置14内置压力、流量监测仪器和调节水嘴，可实现对回注水的流量、压力参数进行监测和实时调控；同时，悬挂式三通接头7上安装有注入水取样管3，可对分离出的水相水质进行实时监测。所述的可视化控制装置16可通过监测仪表电缆2、17和信号传输电缆15接收来自流量控制阀4、可变频控制的电潜泵机组9和注水压力调节装置14三处的内置流量和压力监测仪器的实时监测信号，转换为可视化数据后输出，达到实时监测和数据分析的目的，同时，可在地面将人工指令反馈至相应调控装置，实现调控动作。通过对油水分离器进、出口的压力、流量实时控制，使油水分离器进出口压差、流量稳定在目标值，达到提高油水分离器工作效率和稳定性的目的。

下面以目标井为注水层在上而产液层在下（采下注上）情况为例，对本发明作进一步详细的描述。

如附图所示，生产层与注入层由分层封隔器13隔开，注入层与井下油水分离装置所在位置由定位封隔器11隔开。定位封隔器11、分层封隔器13间下入分层抽注机构12，该管柱内管为回注水流通管道，内管通道入口与注水油管10连通，出口与注入层连通；该机构环空通道为产液流通管道，环空管道入口与生产层连通，出口与定位封隔器11和上部套管6组成的环空连通。回注水从分层抽注机构12内管通过，采出液自外面环空通过，以达到采下层注上层目的。生产层的油水混合液由分层抽注机构12环空通道进入定位封隔器11和套管6组成的环空，环空内油水混合液经电潜泵机组9增压后进入油水分离器8（如B向所示），电潜泵机组9内置有压力、流量参数监测仪表，其数据可传输至可视化控制装置16，并通过变频控制电机调节电潜泵出口的压力、流量。进入油水分离器8中的油水混合液在油水分离器中产生旋转，在离心力作用下油水逐渐分离，分离出的水沿油水分离管侧面外壁孔排出，经悬挂式三通接头水相出口流入注水油管10，并通过分层抽注机构12内管回注至注入层（如C向所示）。

注水油管10中安装有注水压力调节装置14，其内安装有流量、压力监测装置及可调水嘴，其压力、流量数据可传输至地面的可视化控制装置16，并可根据可视化控制装置16发出的人工指令来调节水嘴，进行压力、流量控制；同时，悬挂式三通接头7安装有注入水取样管3，可对分离的水相水质进行实时监测。分离出的油经悬挂式三通接头上端口进入采油油管5并回采至地面（如A向所示），在位于地面的采油油管出口位置安装有流量控制阀4，其内置流量、压力检测仪器和调节阀门，可对地面产液流量、压力进行监测和调控。地面可视化控制装置16为中央处理系统，集中接收监测参数并输出可视数据，同时可实现地面控制注水压力调节装置14、电潜泵机组9和流量控制阀4，保证油水分离系统进出口压差恒定在目标值。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，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的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统，包括设置在井下的套管（6），所述套管内设有注水油管（10）和采油油管（5），所述采油油管（5）上、在位于井口处设有流量控制阀（4），其特征在于，

还包括位于井上地面的可视化控制装置（16）和设在套管（6）内的一悬挂式三通接头（7）；

所述悬挂式三通接头（7）的上端口与所述采油油管（5）连接；所述悬挂式三通接头的第一下端口与一油水分离器（8）的出口端相连，所述油水分离器（8）的入口端悬挂一可变频控制的电潜泵机组（9）；所述悬挂式三通接头的第二下端口为水相出口、且与注水油管（10）相连通，第一下端口连接一引向井上地面的注入水取样管（3），所述注水油管（10）上设有注水压力调节装置（14）；

所述电潜泵机组（9）内置有流量、压力监测仪器；所述流量控制阀（4）内置有流量、压力监测仪器和调节阀门；所述注水压力调节装置（14）内置有流量、压力监测仪器和调节水嘴；

所述电潜泵机组（9）与所述可视化控制装置（16）之间、所述注水压力调节装置（14）与所述可视化控制装置（16）之间、所述流量控制阀（4）与所述可视化控制装置（16）之间均分别连接有监测仪表电缆和信号传输电缆；

所述可视化控制装置（16）通过信号传输电缆接收来自流量控制阀（4）、电潜泵机组（9）和注水压力调节装置（14）中分别内置的流量和压力监测仪器的实时流量、压力信号，转换为可视化数据后输出，与此同时，将控制指令反馈至流量控制阀（4）、电潜泵机组（9）和注水压力调节装置（14），从而实现调控。