CN109184657A - 一种井下油水分离管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下油水分离管柱，包括由上而下依次通过油管串接的过电缆封隔器、回注水测调工作筒、X型转换器、油水分离器、罐装泵系统、定位密封和带孔管；形成三个通道：产液层产出液进入油水分离器通道、分离后低含油产出水测调后回注通道和分离后富含油产出液举升通道；在尺寸受限的井下管筒内，利用管柱上部中心通道实现回注水测调，管柱形式简单、操作方便、可靠，解决分离后环空回注水难于监测调控的难题，实现大排量油水分离井下参数调控，保证井下油水分离系统稳定。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油过程分离油水辅助工具，特别涉及一种井下油水分离及监测控制管柱。
背景技术
井下油水分离技术具有可观的应用前景，其应用成功不仅取决于油水分离器自身结构，同时也取决于井下测调技术的应用。对井下参数进行监测和调控，调节分流比(分流比＝回注水流量/地层总产液量)，使分离器在最佳状态下运行，可提高分离效率并降低回注水中含油率。实现上述功能一方面需要利用特有管柱结构建立采液、分离后富含油举升和低含油水回注通道，另一方面要将井下测调系统置于有效位置，需要将两种技术有效的结合在一起，而在尺寸受限的井筒结构中，必须有适合的管柱结构配合，这也是井下油水分离能够成功应用的关键点和难点所在。
在井下油水分离及测调管柱方面，一种可实时调控的悬挂式井下油水分离系统(专利号ZL201210348028.5)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，更适合小于3000m3/d排量的同井注采井，且测调回注通道与电泵产液通道并排，若进行大排量井下油水分离测调空间紧张，信号电缆需要特殊保护，以防止磨坏、失效。另一种针对于产出液最大为3000m3/d的大排量井下油水分离环空测调系统(申请号201510317024.4)，采用环空集流测调的方法，虽然可对大排量回注水进行调控，但在其套管环空下入皮碗或封隔器对回注水进行集流，其外径大，不易下入，容易造成失效风险，其环空测调工作筒同时存在外径大，下入深，信号电缆难于保护和穿越的问题。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，通过地面电潜泵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
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供了一种新型井下油水分离及测调管柱。即利用一种X型转换通道，将分离后低含油产出水转移至管柱上部中心通道，转移到中心通道的目的是方便流量测量与调节，因为利用水力旋流原理刚被分离器分离后的水位于分离器出口远离中心的管壁区域，而分离出的油被推到分离器出口中心区域。在中心通道中利用回注水调控装置对其压力、流量进行监测、回注水流量进行调节，从而保证井下油水分离系统的分离效率，稳定系统工况。在尺寸受限的井下管筒内，利用管柱上部中心通道实现回注水控制，管柱形式简单、操作方便、可靠，解决分离后回注水难于监测调控的难题，实现大排量油水分离井下参数调控，保证井下油水分离系统稳定。
本发明所采用的技术方案是：
一种井下油水分离管柱,由管柱本体构成；所述管柱内部设置有油管，所述油管上部依次串接有过电缆封隔器、回注水测调工作筒、X型转换器、油水分离器、其下部依次串接有罐装泵系统、定位密封和带孔管。
所述X型转换器内部为具有中心通道和环空通道的X型交叉双通道。
所述回注水调控工作筒为桥式结构，其中心通道通过水嘴、横向桥式通道连接套管环空，其纵向桥式通道为纵向贯通回注水调控工作筒的通道；所述水嘴通过信号电缆与地面控制系统连接。
所述X型转换器下中心通道通过螺纹与油水分离器的中心取油管相连，其下环空通道外筒通过螺纹与井下油水分离器外筒相连。
所述X型转换器上中心通道与所述回注水调控工作筒的中心通道连接；X 型转换器上环空通道与所述注水调控工作筒纵向桥式通道连接；所述X型转换器上环空通道外筒与回注水测调工作筒外部通过螺纹相连。
所述管柱设有三个通道：油水分离器通道A、分离后低含油产出水测调回注通道 B和富含油产出液举升通道C。
所述的分离后低含油产出水测调回注通道B依次为井下油水分离器的外筒环空、X型转换器的下环空通道、X型转换器的上中心通道、回注水调控工作筒中心通道、水嘴、横向桥式通道、套管环空构成。
所述的富含油产出液举升通道C依次为井下油水分离器中心取油管、X型转换器下中心通道、X型转换器的上环空通道、回注水测调工作筒纵向桥式通道。
所述所述X型转换器可以将所述油水分离器中心取油管、外筒环空两个出口通道沿液流方向进行中心与环空位置互换，让密度低的油液通过所述富含油产出液举升通道C举升至地面；让密度高的液体水通过所述分离后低含油产出水测调回注通道B注入到地层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)为单管一趟管柱形式，回注水调控系统位于管柱上部中心通道，其管柱形式简单、操作方便可靠、实施风险低，解决分离后环空回注水难于集流监测调控的难题，实现大排量油水分离井下参数调控，保证井下油水分离系统稳定。
(2)系统组成结构简单，适用范围广，同时可满足0m3/d至3000m3/d的分离后低含油产出水流量调控范围，适用性广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：A、产出液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。1、管柱；2、过电缆封隔器；3、信号电缆；4、回注水测调工作筒；41、中心通道；42、水嘴、43、横向桥式通道；44、纵向桥式通道； 5、X型转换器；511、下中心通道；512、下环空通道；513、上中心通道；514、上环空通道；52、螺纹；6、油水分离器；61、螺纹、62、中心取油管；63、螺纹；64、外筒；65、环空通道；7、油管；8、罐装泵系统；9、顶部封隔器；10、筛管；11、定位密封；12、隔离封隔器；13、带孔管；14、地面控制系统；15、油管；16、套管；17、取样管线；18、地面流量计；45、变扣；46、油管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种新型井下油水分离及监测管柱，为单管一趟管柱结构，包括由上而下依次通过油管7串接的过电缆封隔器2、回注水测调工作筒4、X型转换器5、油水分离器6、罐装泵系统8、定位密封11和带孔管13；所述定位密封11插入于设置在注水层和产液层之间的隔离封隔器12；所述隔离封隔器12 与设置在注水层上方的顶部封隔器9(即，第二封隔器)通过筛管10连接。
一种新型井下油水分离及监测管柱形成三个通道：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测调回注通道B和富含油产出液举升通道C；所述的井下油水分离器6具有螺纹61、中心取油管62、螺纹63和外筒64；所述的井下油水分离器对水油混合液进行油水分离。所述的回注水调控工作筒4 具有桥式结构，其中心通道41通过水嘴42结构、横向桥式通道43与套管16 环空连通，其纵向桥式通道44实现将X型转换器5上中心通道513与上部管柱连通。所述X型转换器5内部为具有下中心通道511、下环空通道512、上中心通道513、上环空通道514的X型交叉双通道，其特点为X型转换器5下中心通道511与下环空通道512可以进行空间转换，下中心通道511下端通过螺纹 61与井下油水分离器6中心取油管62相连，下环空通道512外筒通过螺纹63 与井下油水分离器6外筒64相连，上中心通道513上端连接回注水测调工作筒 4中心通道41，上环空通道514上端外部与回注水测调工作筒4外部螺纹相连，其上环空通道514与回注水调控工作筒的纵向桥式通道44连通；具有X型转换结构转换器5特点为，其下端与井下油水分离器6相连接，上端与回注水测调工作筒4相连，通过X转换器将分离后集中于管道中心的富含油产出液由下中心通道511转移至上环空通道514，油水分离器6出口外筒64管壁附近的低含油产出水由下环空通道512转移至上中心通道513。所述上中心通道513连接回注水测调工作筒4的中心通道41、水嘴42、横向桥式通道43，所述的回注水测调工作筒水嘴42为可调结构，可通过地面控制系统、电缆对回注水压力、流量进行监测、调节可调水嘴42对回注水量进行控制。
所述的分离后富含油产出液举升通道C依次为井下油水分离器6中心取油管 62、X型转换器5下部中心通道511、X型转换器5的上部环空通道514、回注水测调工作筒4纵向桥式通道44、上部油管构成。
所述的分离后低含油产出水测调回注通道B依次为井下油水分离器6的外筒环空通道65、X型转换器5的下部环空通道512、X型转换器5的上部中心通道 513、回注水调控工作筒4中心通道41、水嘴42、横向桥式通道43、套管16构成通。
所述的回注水测调工作筒4为可调结构，可通过地面控制系统14、信号电缆3对回注水压力、流量进行监测、调节可调水嘴42对回注水量进行调控。
所述的取样管线17能够将流经回注水调控工作筒4水嘴42之后的回注水连接到地面进行取样，以便从地面监测回注水含油率，可通过综合调整罐装泵的排量、水嘴42、地面油嘴大小来取得较好的油水分离效果。
本发明的工作原理：
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10、带孔管13和油管15进入罐装电泵系统8，再进入油水分离器6进行分离，分离出的富含油产出液通过取油管62进入X转换器5的下中心通道511，经转换通道进入X转换器5的上环空通道514，再进入回注水测调工作筒4的纵向桥式通道 44，再由上部举升通道C至地面；分离出的低含油产出水进入X转换器5的下部环空通道512，经转换通道进入X转换器5的上中心通道513，再进入回注水测调工作筒4中心通道41，并通过地面控制器14、信号电缆3控制回注水测调工作筒水嘴42作用，调节回注水量，经调节后的回注水进入通道B,进入注水层。
2)举升至地面的富含油产出液量可在地面通过地面流量计18测出，如果回注水流量与总产出液流量(总产出液流量＝回注水流量+举升至地面的富含油产出液流量)的比值——即分流比——不在油水分离器6最优工作取值范围(分流比的最优工作取值范围一般为0.5～0.9)内，则需要通过地面控制器14发送调节指令，最终调节井下测调工作筒4的可调水嘴42大小，增大或者减小进入注水层的流量，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实例进行了描述，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，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种井下油水分离管柱,由管柱(1)本体构成，其特征在于：所述管柱(1)内部设置有油管(7)，所述油管(7)上部依次串接有过电缆封隔器(2)、回注水测调工作筒(4)、X型转换器(5)、油水分离器(6)、其下部依次串接有罐装泵系统(8)、定位密封(11)和带孔管(13)。
2.根据权利要求1所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于：所述X型转换器(5)内部为具有下中心通道(511)、下环空通道(512)、上中心通道(513)、上环空通道(514)的X型交叉双通道，下中心通道(511)与上环空通道(514)连通，下环空通道(512)与上中心通道(513)连通。
3.根据权利要求1所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于:所述回注水调控工作筒(4)为桥式结构，其中心通道(41)通过水嘴(42)、横向桥式通道(43)连通套管(16)，纵向桥式通道(44)为纵向贯通回注水调控工作筒(4)的通道，纵向桥式通道(44)上方依次连接变扣(45)、油管(46)；所述水嘴(42)通过信号电缆(3)与地面控制系统(14)连接。
4.根据权利要求2所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于:所述X型转换器(5)的下中心通道(511)通过螺纹(61)与油水分离器(6)的中心取油管(62)相连，其外部通过螺纹(63)与井下油水分离器外筒(64)相连。
5.根据权利要求3所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于:所述X型转换器(5)的上中心通道(513)与所述回注水调控工作筒(4)的中心通道(41)连接；其上环空通道(514)与所述纵向桥式通道(44)连接；所述X型转换器(5)上端外部与回注水测调工作筒(4)外部通过螺纹(52)相连。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于：所述管柱设有三个通道：油水分离器通道A、分离后低含油产出水测调回注通道B和富含油产出液举升通道C。
7.根据权利要求6所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于：所述的分离后低含油产出水测调回注通道B依次为井下油水分离器(6)的外筒环空(65)、X型转换器(5)的下环空通道(512)、X型转换器(5)的上中心通道(513)、回注水调控工作筒(4)中心通道(41)、水嘴(42)、横向桥式通道(43)、套管(16)构成。
8.根据权利要求7所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于：所述的富含油产出液举升通道C依次为井下油水分离器(6)中心取油管(62)、X型转换器(5)下部中心通道(511)、X型转换器(5)的上部环空通道(514)、回注水测调工作筒(4)纵向桥式通道(44)及上部油管。
9.根据权利要求8所述的一种井下油水分离管柱，其特征在于：所述X型转换器(5)可以将所述油水分离器(6)中心取油管(62)、外筒环空(65)两个出口通道沿液流方向进行中心与环空位置互换，让密度低的油液通过所述富含油产出液举升通道C举升至地面；让密度高的液体水通过所述分离后低含油产出水测调回注通道B注入到地层。
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