CN1036481C - 一种井下油水分离采油装置 - Google Patents

一种井下油水分离采油装置

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一种井下油水分离采油装置，它有套管，抽油电潜泵等，其特征在于：在抽油电潜泵下有注水电潜泵以及测量油水介面及液面高度的各传感器，在井上有由中央控制计算机等组成的机电一体化测控部分和给电潜泵供电并调整其工况的可变频电源变换器。含油层渗出的油水混合液在两电潜泵之间分离，抽油电潜泵只把分离出的石油提升到地面，而水分被注水电潜泵重新注入油层下，可以大大减少提升能量，达到节能的目的。

Description

一种井下油水分离采油装置
一种井下油水分离采油装置，它属于石油开采设备，可用于油田的不能自喷的采油井中，特别适用于做高含水油井的采油设备。
在现有的油田采油井中，大部分是不能自喷需要抽提的油井。在这些不能自喷的油井的开采中，必须使用抽取的方法把石油抽取上来。由于有的油井属于高含水油井，从井中抽取的石油混合液中，含有大量的水分，有的含水量高达80％～90％。对于这样的油井开采，现在都是采用把含水混合液抽到井上，然后使用专用的油水分离器，利用重力沉降分离方式使石油与水分分离，从而收集分离出的石油以供输出，而把分离出的水分重新注入地下含油层下的含水层，以保持油层压力和一定的油层位置。在现代油田油井的开采中，多使用电潜泵做抽油机械，虽然这样比使用活塞抽油机效率高，但还是要消耗大量的电能。由于抽取的混合液中，含有一定的水分，因而所消耗的电能并不是完全用于抽取石油，特别是当混合液中的含水量很高时，所消耗电能大部分用于抽取无用的水分，因而效率很低。在一定的含水率下，抽取混合液所消耗的电能会超过可以分离出的石油所含的能量，从而得不偿失。
本发明的目的是发明一种可进行井下油水分离的抽油装置，它应能完成在井下使高含水混合液中油与水分离，只对分离出的石油进行提升，而分离后剩于的水分在井下直接注回油层下的含水层中，使本发明所消耗的能量基本与含水量无关，达到节能的目的。
本发明的结构如图1所示。它有在油层段带有筛孔的井壁套管1、输送管道2、抽油电潜泵3和传输控制电缆4，其特征在于：在抽油电潜泵3下部一定距离有注水电潜泵5，在注水电潜泵5外部有与井壁套管1接触密封的隔环6，井壁套管1与隔环6接触部位以及其下部一定距离的套管是无筛孔的，在抽油电潜泵3与注水电潜泵5之间装有介质介电常数传感器9，并在抽油电潜泵3下端和上端一定位置处装有压力传感器7和8，在油井上地面处装有标准工业控制介面17以及给抽油电潜泵3和注水潜泵5供电的可变频电源变换器10和11，在标准工业控制介面17中插有与可变频电源变换器10和11相连并对其进行控制的控制适配模块12和13，还插有与介电常数传感器8相连并转换其测量信号的测量适配模块14以及与压力传感器7和8相连并转换其测量信号的测量适配模块15和16，标准工业控制介面17通过标准串行通讯接口与其它设备其有的中央控制计算机18相连。
在本发明中，抽油电潜泵3的入液口与在其下面装有的注水电潜泵5之间的一段井壁套管1空间形成了一个油水分离的沉降分离段。由于油和水的比重不同，油水混合液在该段停留一段时间后，就会在重力作用下发生分离。在沉降分离段所对应的井壁套管1是带有筛孔的，其位置正好与地下含油层对应，因而含油层中的油水混合液会通过筛孔进入沉降分离段，并在沉降分离段内分离，石油向上聚集，而水份向下聚集。在该沉降分离段中装有介质介电常数传感器9，由于水和油的介电常数显著不同(相差40倍左右)。因而当油和水之间的介面位置不同时，会使介质介电常数传感器9测量电极浸入油和水中的面积比发生变化。在油水介面位置变化过大超出介电常数传感器9的测量电极范围时，还会使其完全浸入油或是水中。通过测量介电常数传感器9的输出，就能得到油水介面的位置或是判断出油水介面是在传感器9的上面还是下面。在抽油电潜泵3下端装有压力传感器7，并在距压力传感器7上部一段距离处装有压力传感器8，由压力传感器7和8测得的压力差可以反映出在两压力传感器8之间的油柱高度。随着油水的不断分离，抽油电潜泵3把上部已分离出的石油提升到地面，而注水电潜泵5则把分离出来的水重新压入含油层下面的含水层中，保持一定的地下油层压力和相对稳定的油层位置。通过不断的抽油和注水保持混合液的不断流出。在注水电潜泵5外部与井壁套管1之间有隔环6，隔环6使沉降分离段和下面的注水区隔离，保持有一定的压力差，使注水区的压力大于沉降分离段的压力，以利于含油层中混合液的渗出。
在本发明中，采用了标准工业控制介面17，中央计算机18加各种适配模块这种机电一体化的控制模式。中央控制计算机18可以采用定时中断扫描的方式定时给出选通与介电常数传感器9、压力传感器7和8相连的测量适配模块14、15和16的地址选通信号。该信号通过标准串行通讯接口传送到标准工业控制介面17后，标准工业控制介面17根据地址选通信号选通相应的测量适配模块14、15和16。当相应的测量适配模块14、15或16被选通后，该模块把与之相连的传感器9、7或8测量得到的物理量转换为数字量，通过标准工业控制介面17从标准串行通讯接口送回到中央控制计算机18。中央控制计算机18通过定时采集、处理这些测量数据，可以不断的得到井下油水介面位置，已分离出石油量(井下液面位置)的信息，通过所得到的信息与控制模型进行比较，对抽油电潜泵3和注水电潜泵5的运行工况进行控制。例如，在井下液面位置过高(或过低)时，中央控制计算机18通过标准串行通讯接口发出与可变频电源变换器10相连并对其进行控制的控制适配模块12的地址选通信号给标准工介控制介面17，标准工业控制介面17根据接收到的地址信号选通控制适配模块12。选通后，中央控制计算机18再通过标准串行通讯接口给出抽油电潜泵3需改变的转速(工况)值被控制适配模块12接收并锁存。控制适配模块12在收到中央控制计算机18给出的转速数字量后，通过D/A变换变为可变频电源变换器10所需要的模拟控制信号对其进行控制。可变频电源变换器10根据控制信号的大小改变输出频率，从而改变抽油电潜泵3的工况。同理，当中央控制计算机18把所得到的信息与控制模型进行比较，得到井下油水介面过高(或过低)时，使用与控制抽油电潜泵3的工况同样的方法。中央控制计算机18通过送出选通控制适配模块13的地址选通信号选通该模块，然后送出改变注水电潜泵5工况的数字量，经控制适配模块13锁存并转换后，控制可变频电源变换器11的输出频率，从而改变注水电潜泵5的工况。
本发明由于采用了直接在井下形成一个沉降分离段并增加一个注水电潜泵的方法，把含油层渗出的油水混合液在井下直接分离，抽油电潜泵只把所分离出来的石油提升到地面，因而不用消耗提升混合液中水分的能耗。同时，通过井下的注水电潜泵直接把分离出的水再注入含油层下面的含水层中，这样可以保持地下含油层的压力不变和含油层位置不变，并减少注水井数量。注水电潜泵加压所消耗的能量与提升同样流量水分到地面所消耗的能量要少得多。因而本发明可以达到节能的目的，特别是对于一些高含水油井，节能效果显著，在开采同样多的石油时只花费原来能量的几分之一，甚至十分之一。本发明采用中央控制计算机、标准工业介面加各种适配模块这种机电一体化的测控模式，通过定时测量井下液面的位置和油水介面位置数据来不断调整抽油电潜泵和注水电潜泵的运行工况，保证本发明的工作稳定，并可以适应不同参数的油井和油井参数的变化。
在本发明中，沉降分离段的长度可以根据油井产油参数(产油率，含水量等)来确定，根据斯托克公式计算两相分离所需的停留时间，从而确定该段的长度。沉降分离段的长度一般在20～50米，产油率高，含水量小的一般取大一些，反之则取小一些。
在本发明中，压力传感器7和8之间的距离，可以根据油井产油率以及抽油电潜泵的控制精度和测控定时间隔大小来定，使抽油电潜泵3在一般情况下不会抽空，同时也不使含油层混合液渗出背压过大。一般在10～30米之间。
在本发明中，抽油电潜泵3和注水电潜泵5都可以是电机装于进液口端的形式，注水电潜泵5可以采用小增压比的电潜泵，而抽油电潜泵则根据井深，可以是多级的，电潜泵3和5以及各传感器7、8和9的电缆可以是分开的，也可以合在一起。在本发明中的电潜泵可以使用普通交流电潜泵，也可也使用如专利号为9120001的“一种变工况电潜泵”。以适应较大的工况范围。
在本发明中，用来驱动电机转动的可变频电源变换器10可以使用日本富士公司的G5系列或G7系列逆变器，也可以使用如专利号为CN89209067的“一种大功率数控调压与交流装置”。
在本发明中，标准工业控制介面17可以选用美国ME公司(MECHATRONICEQUIPMENT INC.)的I/O32，或是美国OPTO22公司的PB16AH。中央控制计算机18可以选用美国OPTO22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司的PCS-1工业过程控制工作站，还可以选用普通PC计算机。适配模块14、15和16可以采用OPTO22公司的AD3或类似的A/D转换模块。适配模块12和13可选用OPTO22公司的DA3或类似的D/A转换模块。

Claims (1)

1.一种井下油水分离采油装置，它有在油层段带有筛孔的井壁套管1、输送管道2、抽油电潜泵3和传输控制电缆4，其特征在于：在抽油电潜泵3下部一定距离有注水电潜泵5，在注水电潜泵5外部有与井壁套管1接触密封的隔环6，井壁套管1与隔环6接触部位以及其下部一定距离的套管是无筛孔的，在抽油电潜泵3与注水电潜泵5之间装有介质介电常数传感器9，并在抽油电潜泵3下端和上端一定位置处装有压力传感器7和8，在油井上地面处装有标准工业控制介面17以及给抽油电潜泵3和注水潜泵5供电的可变频电源变换器10和11，在标准工业控制介面17中插有与可变频电源变换器10和11相连并对其进行控制的控制适配模块12和13，还插有与介电常数传感器8相连并转换其测量信号的测量适配模块14以及与压力传感器7和8相连并转换其测量信号的测量适配模块15和16，标准工业控制介面17通过标准串行通讯接口与其它设备其有的中央控制计算机18相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1050405C (zh) * 1994-08-22 2000-03-15 北京市西城区新开通用试验厂 一种利用剩余井压的数控采油装置
US7828058B2 (en) * 2007-03-27 2010-11-09 Schlumberger Technology Corporation Monitoring and automatic control of operating parameters for a downhole oil/water separation system
US8302697B2 (en) * 2010-07-29 2012-11-06 Halliburton Energy Services, Inc. Installation of tubular strings with lines secured thereto in subterranean wells
CN102423549B (zh) 2011-08-02 2013-12-18 中国科学院力学研究所 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
IT201600130566A1 (it) * 2016-12-23 2018-06-23 Eni Spa Apparecchiatura e metodo per la rimozione di idrocarburi da un corpo d'acqua
CN110630235B (zh) * 2019-09-26 2020-12-22 温州通昌机械有限公司 一种注采一体式原油开采装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4241787A (en) * 1979-07-06 1980-12-30 Price Ernest H Downhole separator for wells
US4296810A (en) * 1980-08-01 1981-10-27 Price Ernest H Method of producing oil from a formation fluid containing both oil and water

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4241787A (en) * 1979-07-06 1980-12-30 Price Ernest H Downhole separator for wells
US4296810A (en) * 1980-08-01 1981-10-27 Price Ernest H Method of producing oil from a formation fluid containing both oil and water

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