CN108854163A - 一种亲油填料重力分离油水分离装置及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种亲油填料重力分离油水分离装置及方法。主要解决了普通沉降式分离器油水分离效率低的问题。其特征在于：所述每节分离器单元包括装在每个单节中心管上的上定位套、下定位套、多个沉降杯，相邻两节单节中心管间通过中部分离器接头连接，中心管上有若干进液孔。其分离方法包括：（1）油水混合物通过相邻两个沉降杯的间隙进入沉降杯中；（2）分离器有n个沉降杯，通过改变进液孔的直径实现使每个沉降杯的进液量相同，当n足够大，液面下降速度小于油滴上升速度时油水即可分离；（3）油水分离后，油相会沿着沉降杯底向上运动流出沉降杯；分离出的水进入到中心管内。该油水分离装置能够大大提高油水分离效率，提高油水分离效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种亲油填料重力分离油水分离装置及分离方法。
背景技术
随着我国油田油井产出液含水率的增高，造成含油污水处理量不断升高，吨油产出能耗和费用不断增加。目前通常利用同井注采技术来有效改善这种状况。同井注采是指在井下利用油水分离器来分离油水，分离出的水被回注到地层，低含水的油水混合物被举升至地面，在一口油井中实现了既采又注技术。同井注采技术的关键是井下油水分离，目前一般采用普通沉降式分离器进行井下油水分离，但使用普通沉降式分离器分离油水，主要存在井下油水分离效率低油水分离效果差的问题。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的普通沉降式分离器油水分离效率低油水分离效果差的问题，而提供一种亲油填料重力分离油水分离装置。该亲油填料重力分离油水分离装置，能够大大提高油水分离效率，提高油水分离效果。本发明还提供一种利用该亲油填料重力分离油水分离装置进行油水分离的方法。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种亲油填料重力分离油水分离装置，包括上部中心管、下部中心管，所述上部中心管与下部中心管间装有若干单节中心管，所述上部中心管顶部连接抽油泵接头，抽油泵接头下部的上部中心管由上至下依次连接接箍、管柱接头、上部分离器接头；下部中心管底部连接洗井阀；所述上部分离器接头与洗井阀间连接若干节分离器单元，每节分离器单元包括装在每个单节中心管上的上定位套、下定位套、多个沉降杯，每节分离器单元最上端的沉降杯通过上定位套与单节中心管固定连接，每节分离器单元最下端的沉降杯通过下定位套与单节中心管固定连接；所述相邻两节单节中心管间通过中部分离器接头连接，上部中心管与下部中心管、单节中心管上分布有若干的进液孔。
本发明还提供一种利用亲油填料重力分离油水分离装置进行油水分离的方法，包括以下步骤：
（1）将该分离装置连接到同井注采工艺管柱的尾部，并下入到抽油机井筒内；
（2）油井产油层产出的油水混合物进入到井筒后，通过油水分离器相邻两个沉降杯间的间隙进入到沉降杯10中；
（3）分离器有n个沉降杯，通过改变进液孔的直径实现使每个沉降杯的进液量相同，根据多杯等流原理，每个沉降杯的进液量即为油井产液量的1/n，则液体在沉降杯的下降速度就变为普通重力式分离器的1/n；当n足够大，则液面下降速度就足够小，当小于油滴的上升速度时，油水即可分离；
（4）当油水在沉降杯内分离后，油相会沿着上一个沉降杯的斜板杯底向上运动，并最终通过两个沉降杯的间隙流出沉降杯；而分离出的水则会通过中心管上的中心孔进入到中心管内；
（5）分离出的油会在井筒内沿油套环形空间向上运动，并最终通过采出泵泵送至地面，分离出的水会通过中心管流入到注入泵，并泵送到注入层直接回注。
在多杯等流型油水分离器沉降杯内部添加亲油填料，利用相渗原理使高含水液体中的油滴流经亲油填料时，小油滴变为油膜.由于沉降杯内液体下降速度小于油膜上升速度，且沉降杯内液体的流动方向为从外向内径向流动，与油膜垂直向上的流动方向不同，不抵消油膜的上升速度，油膜受到向上的压力梯度大于向下压力梯度，因此油膜在亲油填料内依靠重力驱向上滑动，到达上一个沉降杯底处产生聚集、聚并，形成大油滴快速上浮，达到进一步提高油水分离效率的目的。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：本发明的亲油填料重力分离油水分离装置及方法，多杯等流型重力沉降式分离器利用多杯等流原理使分离装置多个沉降杯同时进液且在纵向上进液量近似相等，降低沉降杯内液体向下的流动速度，提高油滴在分离器内的相对上升速度，实现油气高效分离；同时沉降杯的外表面底部设计为钻石状表面的多棱面斜板结构，油滴在杯底聚集、碰撞进而聚并，形成大油滴快速上浮，进一步提高分离效率。室内实验表明该分离器与普通沉降式分离器对比可提高油水分离效率1400倍左右。多杯等流分离器沉降杯内部充填具有亲油性质的填料，利用相渗原理使高含水液体中的油滴流经亲油填料时，使井下采出液中的油滴在亲油填料表面成膜，在重力驱作用下实现油水分离，室内实验表明亲油填料重力分离油水分离器与普通沉降式分离器对比可提高油水分离效率2000倍左右。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明分离器沉降杯的结构示意图。
图中：1-抽油泵接头；2-接箍；3-管柱接头；4-上部中心管；5-洗井阀；6-分离器单元；7-上部分离器接头；8-分离器上定位套；9-分离器下定位套；10-分离器沉降杯；10-1-沉降杯杯底；11-亲油填料；12-中部分离器接头；13-进液孔；14-下部中心管；15-单节中心管。
具体实施方式：
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种亲油填料重力分离油水分离装置，包括上部中心管4、下部中心管14，所述上部中心管4与下部中心管14间装有若干单节中心管15，所述上部中心管4顶部连接抽油泵接头1，抽油泵接头1下部的上部中心管4由上至下依次连接接箍2、管柱接头3、上部分离器接头7，下部中心管14底部连接洗井阀5，所述上部分离器接头7与洗井阀5间连接若干节分离器单元6，每节分离器单元6包括装在每个单节中心管15上的上定位套8、下定位套9、多个沉降杯10，每节分离器单元6最上端的沉降杯10通过上定位套8与单节中心管15固定连接，每节分离器单元6最下端的沉降杯10通过下定位套9与单节中心管15固定连接；所述相邻两节单节中心管15间通过中部分离器接头12连接；如图2所示，所述沉降杯10内装填有一个亲油填料11，所述亲油填料11是直径为0.01mm~1mm的细丝或颗粒，利用热成形或介质容器的方法将亲油填料11固定在沉降杯10内；沉降杯10的杯底10-1为多棱面状；上部中心管4与下部中心管14、单节中心管15上分布有若干的进液孔13，每个进液孔13与沉降杯顶部及底部的距离比为5:4；所述亲油填料11为尼龙丝或覆膜石英砂颗粒；进液孔13直径由上至下递减。
该亲油填料重力分离油水分离装置的使用方法为：
（1）将装置连接到同井注采工艺管柱的尾部，并下入到抽油机井筒内；
（2）油井产油层产出的油水混合物进入到井筒后，通过油水分离器沉降杯底与下一个沉降杯顶的杯间的间隙进入到沉降杯10中；
（3）分离器有n个沉降杯，通过改变每个进液孔13的直径实现每个沉降杯的进液量相同，根据多杯等流原理，每个沉降杯的进液量就是油井产液量的1/n，则液体在沉降杯的下降速度就变为普通重力式分离器的1/n；当n足够大，则液面下降速度就足够小，当小于油滴的上升速度时，油水即可分离；所述进液孔13直径由上至下递减。
（4）在沉降杯10内，充填具有亲油性质的多孔介质11，利用相渗原理使高含水液体中的油滴流经亲油多孔介质时，小油滴变为油膜，提高油相上升速度，有利于油水分离。
（5）沉降杯的外表面底部10-1设计为钻石状表面的多棱面斜板结构，油滴在杯底聚集、碰撞进而聚并，形成大油滴快速上浮，进一步提高分离效率。
（6）当油水在沉降杯内分离后，油相会沿着上一个沉降杯的斜板杯底向上运动，并最终通过两个沉降杯的间隙流出沉降杯；而分离出的水则会通过分离器中心管上的进液孔13进入到中心管内。
（7）分离出的油会在井筒内沿油套环形空间向上运动，并最终通过采出泵泵送至地面，分离出的水会通过中心管流入到注入泵，并泵送到注入层直接回注。
本发明相邻两个沉降杯间的间隙为2.5mm-0.5mm；沉降杯内液体的流动方向为从外向内流动，与油膜垂直向上的流动方向不同，不抵消油膜的上升速度，油膜受到向上的压力梯度大于向下压力梯度，因此油膜在多孔介质内依靠重力驱向上滑动。
本发明适应于Ф139.7mm套管，井下液量范围30-150m3/d之间的同井注采管柱，井下工作寿命1.5年以上，含水98%时井下油水分离后水中含油20ppm。
萨尔图油田南一区中块高160-483井，应用同井注采技术将亲油填料重力分离油水分离装置连接到管柱回注泵下部，深度1017米。亲油填料重力分离油水分离装置沉降杯采用外表面底部为钻石状表面的多棱面斜板结构、相邻两个沉降杯间距为0.5mm，沉降杯内充填具有亲油性质的多孔介质，共采用1080个沉降杯，装置总长度16.8米。应用后该井产油量基本保持不变，日产液量由68.7t/d下降到9.2t/d，下降了86.6%；含水由98.3%下降到74.9%，下降了23.8%，取得良好的效果。
Claims (9)
1.一种亲油填料重力分离油水分离装置，包括上部中心管（4）、下部中心管（14），所述上部中心管（4）与下部中心管（14）间装有若干单节中心管（15），其特征在于：所述上部中心管（4）顶部连接抽油泵接头（1），抽油泵接头（1）下部的上部中心管（4）由上至下依次连接接箍（2）、管柱接头（3）、上部分离器接头（7）；下部中心管（14）底部连接洗井阀（5）；所述上部分离器接头（7）与洗井阀（5）间连接若干节分离器单元（6），每节分离器单元（6）包括装在每个单节中心管（15）上的上定位套（8）、下定位套（9）、多个沉降杯（10），每节分离器单元（6）最上端的沉降杯（10）通过上定位套（8）与单节中心管（15）固定连接，每节分离器单元（6）最下端的沉降杯（10）通过下定位套（9）与单节中心管（15）固定连接；所述相邻两节单节中心管（15）间通过中部分离器接头（12）连接，上部中心管（4）与下部中心管（14）、单节中心管（15）上分布有若干的进液孔（13）。
2.根据权利要求1所述的一种亲油填料重力分离油水分离装置，其特征在于：所述沉降杯（10）内装填有亲油填料（11）。
3.根据权利要求2所述的一种亲油填料重力分离油水分离装置，其特征在于：所述亲油填料（11）是直径为0.01mm~1mm的细丝或颗粒，亲油填料（11）材质为尼龙丝或覆膜石英砂颗粒，利用热成形或介质容器的方法将亲油填料（11）固定在沉降杯（10）内。
4.根据权利要求1所述的一种亲油填料重力分离油水分离装置，其特征在于：所述沉降杯（10）的外表面杯底（10-1）为钻石状多棱面斜板结构。
5.根据权利要求1所述的一种亲油填料重力分离油水分离装置，其特征在于：每个进液孔（13）与沉降杯顶部及底部的距离比为5:4。
6.根据权利要求1所述的一种亲油填料重力分离油水分离装置，其特征在于：进液孔（13）直径由上至下递减。
7.一种利用权利要求1所述的亲油填料重力分离油水分离装置的分离方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将该分离装置连接到同井注采工艺管柱的尾部，并下入到抽油机井筒内；
（2）油井产油层产出的油水混合物进入到井筒后，通过油水分离器相邻两个沉降杯间的间隙进入到沉降杯中；
（3）分离器有n个沉降杯，通过改变进液孔的直径实现使每个沉降杯的进液量相同，根据多杯等流原理，每个沉降杯的进液量即为油井产液量的1/n，则液体在沉降杯的下降速度就变为普通重力式分离器的1/n；当n足够大，则液面下降速度就足够小，当小于油滴的上升速度时，油水即可分离；
（4）当油水在沉降杯内分离后，油相会沿着上一个沉降杯的斜板杯底向上运动，并最终通过两个沉降杯的间隙流出沉降杯；而分离出的水则会通过中心管上的中心孔进入到中心管内；
（5）分离出的油会在井筒内沿油套环形空间向上运动，并最终通过采出泵泵送至地面，分离出的水会通过中心管流入到注入泵，并泵送到注入层直接回注。
8.根据权利要求7所述的利用该亲油填料重力分离油水分离装置进行油水分离的方法，其特征在于：所述沉降杯内充填具有亲油性质的多孔介质，利用相渗原理使高含水液体中的油滴流经亲油多孔介质时，小油滴变为油膜，油滴在沉降杯杯底聚集、碰撞进而聚并，形成大油滴快速上浮。
9.根据权利要求7所述的利用该亲油填料重力分离油水分离装置进行油水分离的方法，其特征在于：相邻两个沉降杯间的间隙为2.5mm-0.5mm；沉降杯内液体的流动方向为从外向内流动，与油膜垂直向上的流动方向不同，不抵消油膜的上升速度，油膜受到向上的压力梯度大于向下压力梯度，因此油膜在多孔介质内依靠重力驱向上滑动。
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| CN111140216A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-05-12 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种适用于乳化原油的井下油水分离管柱 |
| CN113818860A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-21 | 东北石油大学 | 井下油水分离装置及油水分离方法 |
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