CN104989369B - 一种大排量井下油水分离环空测调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下油水分离及测调技术，公开了一种大排量井下油水分离环空测调系统，具体为环空测调装置与大排量井下油水分离管柱相结合。大排量井下油水分离管柱将系统分为产液层产出液进入油水分离器通道、分离后低含油产出水环空回注通道和富含油产出液举升通道；环空测调装置通过监测环空回注通道内低含油污水的压力和流量，并进行回注流量调节，从而调节分流比，保证井下油水分离系统稳定。本发明可以保证大排量井下油水分离系统的稳定，提高油水分离效果；测调系统精度高，可为油藏方案设计提供准确的产液流量、回注流量数据，保证方案设计准确性；系统组成结构简单，同时可满足50m³/d至3000m³/d的环空测调流量量程范围。

Description

一种大排量井下油水分离环空测调系统

技术领域

本发明涉及井下油水分离及测调技术，具体的说，是涉及一种井下油水分离环空测调系统。

背景技术

井下油水分离技术是在井下实现油井的油与水分离，将低含油产出水回注地层、富含油产出液举升至地面的技术。以分离器为核心的井下油水分离系统建有三个通道，即产液层产出液进入分离器通道、分离后低含油产出水回注通道和富含油产液举升通道。根据油井产液量、含水率以及注水层吸水能力等的变化，调节分离器进、出口流量、压力及分流比，从而确保分离效率并控制回注水的含油量是实现井下油水分离的关键点和难点。

在井下油水分离监测技术方面，国内主要侧重通过计算的方法进行，但是该方法误差较大，无法精确掌握油井总产液量、回注水量等参数。CN 102828736A的中国专利申请公开了一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统，可以实现对回注通道的实时测调，但该系统受悬挂式三通接头结构以及测调仪器的限制只满足小排量的同井注采井，且测调回注通道为中心通道，而对于产出液最大为3000m³/d的大排量环空回注通道的测调目前尚未有相应的方法。国外在井下压力、温度参数监测方面有所应用，但对于大排量井下流量精准监测、调控方面尚未检索到相关技术，常用方法是通过泵的进出口及分离器水出口设压力传感器，通过变频器和地面油嘴调节水力旋流器分离效率，但由于回注水口大小固定，无法进行注水量的精确调节。

发明内容

本发明要解决的是目前无法对大排量井下油水分离系统流量精准监测和调控的技术问题，提供了一种大排量井下油水分离环空测调系统，即随管柱下入电缆及测调仪器，地面控制器对环空回注通道的测调仪器进行开度控制，在大排量油水分离环空回注过程中可实时监测压力、流量情况，并调节回注水流量，精度高，以保证井下油水分离系统的分离效率及系统工况的稳定性；同时也可为油藏方案设计提供准确的产液流量、回注流量数据。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种大排量井下油水分离环空测调系统，包括设置在套管内的大排量井下油水分离管柱，所述大排量井下油水分离管柱包括由上而下依次通过油管串接的上部罐装泵系统、过电缆封隔器、油水分离器、下部罐装泵系统、插入密封和带孔管；所述插入密封插入于设置在注水层和产液层之间的隔离封隔器，所述隔离封隔器与设置在注水层上方的顶部封隔器通过筛管连接；所述大排量井下油水分离管柱将系统分为三个通道，即产液层产出液进入油水分离器通道A、分离后低含油产出水环空回注通道B和富含油产出液举升通道C；其特征在于，

所述下部罐装泵系统与所述插入密封之间设置有井下环空测调工作筒；所述井下环空测调工作筒为具有中心通道和环空通道的筒体结构，其中心通道上端和下端分别通过油管与所述下部罐装泵系统和所述插入密封连通；所述井下环空测调工作筒下端在其中心通道之外的位置通过套管扣与皮碗封隔器连接，所述皮碗封隔器下端悬空，用于实现套管环空通道的封堵集流，使环空回注水流入所述井下环空测调工作筒的环空通道内；这样，所述井下环空测调工作筒的中心通道成为产液层产出液进入油水分离器通道A的一部分；所述井下环空测调工作筒的环空通道与所述皮碗封隔器和所述油管之间的环空连通，并且成为分离后低含油产出水环空回注通道B的一部分；

所述井下环空测调工作筒的环空通道内设置有可调水嘴、压力传感器和流量传感器，所述井下环空测调工作筒通过调控信号电缆与地面控制器连接，所述地面控制器与工控机连接；所述压力传感器和所述流量传感器分别用于采集所述井下环空测调工作筒的环空通道内的压力信号和流量信号，并将所述压力信号和所述流量信号通过所述地面控制器实时传输给所述工控机，所述工控机用于将所述压力信号和所述流量信号转换为系统参数并显示和存储；同时所述工控机用于根据所述流量信号实时计算回注水流量与总产出液流量的比例，通过所述地面控制器实时传输控制信号给所述可调水嘴，调节所述可调水嘴的开度，直至回注水流量与总产出液流量的比例达到预设值。

本发明的有益效果是：

(一)本发明的大排量井下油水分离环空测调系统可实现对最大为3000m³/d环空回注流量进行实时监测与流量的智能调节，保证特定分流比，使大排量井下油水分离系统工况稳定，提高油水分离效果。

(二)本发明的大排量井下油水分离环空测调系统选用高精度的传感器，适用于最大产液3000m³/d大排量条件下实现高精度的流量监测，精度达2‰；且可调水嘴在地面控制器控制下连续可调，能够保证高精度的调控回注水量及分流比；同时可为油藏方案设计提供准确的产液流量、回注流量数据。

(三)本发明的大排量井下油水分离环空测调系统井下部分由测调工作筒和皮碗封隔器组成，系统组成结构简单，适用范围广；同时可满足50m³/d至3000m³/d的环空测调流量量程范围，适用性广。

附图说明

图1是本发明所提供的大排量井下油水分离环空测调系统的结构示意图。

图中：1、工控机；2、地面控制器；3、调控信号电缆；4、上部罐装泵系统；5、过电缆封隔器；6、油水分离器；7、下部罐装泵系统；8、井下环空测调工作筒；8a、可调水嘴；8b、压力传感器；8c、流量传感器；9、皮碗封隔器；10、油管；11、顶部封隔器；12、筛管；13、隔离封隔器；14、插入密封；15、带孔管；A、产出液通过中心管进入油水分离器通道；B、低含油产出水环空回注通道；C、富含油产液举升通道。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例公开了一种大排量井下油水分离环空测调系统，该系统主要包括设置在套管内的大排量井下油水分离管柱和环空测调装置，其针对同井注采产出液最大为3000m³/d的大排量油水分离过程，通过监测环空回注通道内低含油污水的压力和流量，并进行回注流量调节，从而调节回注流量与总产液流量的比例，即分流比，保证井下油水分离系统稳定。

大排量井下油水分离管柱包括外层分层封隔管柱和内层油水分离及举升管柱。外层分层封隔管柱包括设置在注水层上方的顶部封隔器11和设置在注水层和产液层之间的隔离封隔器13，顶部封隔器11和隔离封隔器13之间通过筛管12连接。内层油水分离及举升管柱由上而下依次通过油管10串接的上部罐装泵系统4、过电缆封隔器5、油水分离器6、下部罐装泵系统7、插入密封14和带孔管15。插入密封14插入到隔离封隔器13中进行密封封隔，两者配合实现注采的分层封隔。大排量井下油水分离管柱将系统分为三个通道，即产液层产出液进入油水分离器通道A、分离后低含油产出水环空回注通道B和富含油产出液举升通道C。

环空测调装置包括井下环空测调工作筒8、皮碗封隔器9、地面控制器2与工控机1。

井下环空测调工作筒8为具有中心通道和环空通道的筒体结构，其中心通道上端通过油管10与下部罐装泵系统7的下端连接，中心通道下端通过油管10与插入密封14的上端连接。井下环空测调工作筒8下端在中心通道之外的位置设置有套管扣，用于与皮碗封隔器9连接。

皮碗封隔器9由基管和套装在基管外部的皮碗密封圈构成，皮碗封隔器9的基管顶端设置有与井下环空测调工作筒8下端的套管扣相匹配的套管扣，从而使皮碗封隔器9上端与井下环空测调工作筒8固定连接，同时皮碗封隔器9的下端悬空。皮碗封隔器9可实现套管环空通道的封堵集流，使环空回注水流入井下环空测调工作筒8的环空通道内。

这样，井下环空测调工作筒8的中心通道通过其上、下的油管10分别与下部罐装泵系统7和插入密封14连通，并成为产液层产出液进入油水分离器通道A的一部分；而井下环空测调工作筒8的环空通道与皮碗封隔器9和油管10之间的环空连通，并成为分离后低含油产出水环空回注通道B的一部分。

井下环空测调工作筒8的环空通道内设置有可调水嘴8a、压力传感器8b和流量传感器8c，可调水嘴8a可实现对回注水流量的控制，压力传感器8b和流量传感器8c则可实现可调水嘴8a前后压力和流量的监测。井下环空测调工作筒8的可调水嘴8a、压力传感器8b和流量传感器8c均通过调控信号电缆3与地面控制器2连接，地面控制器2与工控机1均位于地面并采用电缆方式传输。压力传感器8b和流量传感器8c分别采集井下环空测调工作筒8的环空通道内的压力信号和流量信号，将该压力信号和该流量信号通过地面控制器2实时传输给工控机1，工控机1将压力信号和流量信号转换为系统参数，并可显示和存储。同时工控机1还根据该流量信号和富含油产液到达地面的流量数据进行实时判断，当回注水流量与总产出液流量的比例不在预设值范围内，则工控机1实时通过地面控制器2传输控制信号给可调水嘴8a，调节可调水嘴8a的开度，直至回注水流量与总产出液流量的比例符合预设值的要求。另外，地面控制器2还对井下环空测调工作筒8进行供电。工控机1通过串口与地面控制器2进行通讯，且其内部安装有测调软件，可实现系统参数的显示、存储与回放，以及发出调节水嘴8a的命令，并提供远程计算机访问接口，使与其联网的其他计算机可以通过测调软件实现对系统参数进行查看以及调节操作。

本发明的大排量井下油水分离环空测调系统可实时监测分离后低含油产出水环空回注通道B中低含油产出水的压力和流量，并对其流量进行调节，结合富含油产出液举升通道C中富含油产液到达地面的流量数据，使工控机1通过地面控制器2实时调节可调水嘴8a的开度，从而改变分流比，保证井下油水分离系统稳定性，使油水分离器6在最佳工况下运行。

本发明的工作原理如下：

1)大排量井下油水分离系统正常生产时，产液层的产出液通过筛管12、带孔管15和油管10进入井下环空测调工作筒8的中心通道，再经下部罐装泵系统7进入油水分离器6进行分离，分离出的富含油产出液通过富含油产出液举升通道C至地面，分离出的低含油产出水则进入分离后低含油产出水环空回注通道B，并进入井下环空测调工作筒8的环空通道，由井下环空测调工作筒8的可调水嘴8a流出，再通过皮碗封隔器9的环空通道，最后回注至注水层；

2)在生产过程中，井下环空测调工作筒8的压力传感器8b和流量传感器8c测出可调水嘴8a前后的压力和流量等数据，通过调控信号电缆3将信号传递至地面控制器2，最终显示在工控机1上，实现实时监测井下回注水的压力和流量；

3)举升至地面的富含油产出液量可在地面测出，如果回注水流量与总产出液流量的比例不在油水分离器6最优工作取值范围内，则需要通过工控机1对地面控制器2发送调节控制信号，最终调节井下环空测调工作筒8的可调水嘴8a大小，增大或者减小流至注水层的流量，从而使反馈的回注流量和分流比达到预设值，保证井下油水分离系统的稳定。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，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，并不是限制性的，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，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大排量井下油水分离环空测调系统，包括设置在套管内的大排量井下油水分离管柱，所述大排量井下油水分离管柱包括由上而下依次通过油管(10)串接的上部罐装泵系统(4)、过电缆封隔器(5)、油水分离器(6)、下部罐装泵系统(7)、插入密封(14)和带孔管(15)；所述插入密封(14)插入于设置在注水层和产液层之间的隔离封隔器(13)，所述隔离封隔器(13)与设置在注水层上方的顶部封隔器(11)通过筛管(12)连接；所述大排量井下油水分离管柱将系统分为三个通道，即产液层产出液进入油水分离器通道A、分离后低含油产出水环空回注通道B和富含油产出液举升通道C；其特征在于，

所述大排量井下油水分离管柱针对同井注采产出液最大为3000m³/d的大排量油水分离过程，通过监测环空回注通道内低含油污水的压力和流量，并进行回注流量调节，从而调节回注流量与总产液流量的比例；

所述下部罐装泵系统(7)与所述插入密封(14)之间设置有井下环空测调工作筒(8)；所述井下环空测调工作筒(8)为具有中心通道和环空通道的筒体结构，其中心通道上端和下端分别通过油管(10)与所述下部罐装泵系统(7)和所述插入密封(14)连通；所述井下环空测调工作筒(8)下端在其中心通道之外的位置通过套管扣与皮碗封隔器(9)连接，所述皮碗封隔器(9)下端悬空，用于实现套管环空通道的封堵集流，使环空回注水流入所述井下环空测调工作筒(8)的环空通道内；这样，所述井下环空测调工作筒(8)的中心通道成为产液层产出液进入油水分离器通道A的一部分；所述井下环空测调工作筒(8)的环空通道与所述皮碗封隔器(9)和所述油管(10)之间的环空连通，并且成为分离后低含油产出水环空回注通道B的一部分；

所述井下环空测调工作筒(8)的环空通道内设置有可调水嘴(8a)、压力传感器(8b)和流量传感器(8c)，所述井下环空测调工作筒(8)通过调控信号电缆(3)与地面控制器(2)连接，所述地面控制器(2)与工控机(1)连接；所述压力传感器(8b)和所述流量传感器(8c)分别用于采集所述井下环空测调工作筒(8)的环空通道内的压力信号和流量信号，并将所述压力信号和所述流量信号通过所述地面控制器(2)实时传输给所述工控机(1)，所述工控机(1)用于将所述压力信号和所述流量信号转换为系统参数并显示和存储；同时所述工控机(1)用于根据所述流量信号实时计算回注水流量与总产出液流量的比例，通过所述地面控制器(2)实时传输控制信号给所述可调水嘴(8a)，调节所述可调水嘴(8a)的开度，直至回注水流量与总产出液流量的比例达到预设值。