CN109252853B - 一种井下油水分离同井注采系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下油水分离同井注采系统及方法，属于油田采油工艺技术领域。该系统包括依次连接的采出系统、井下油水分离系统和注入系统；所述采出系统和所述注入系统可独立运行。本发明实施例提供的该系统和方法可以在井下进行油水分离，使得在降低采出液含水率的同时，将分离出的水直接回注地层，缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本。同时本发明实施例提供的该系统和方法可通过地面设备分别控制该采出系统和注入系统，使该注采系统独立可调，提高井下油水分离设备的可调配性，保证了井下油水高效分离。

Description

一种井下油水分离同井注采系统及方法

技术领域

本发明涉及油田采油工艺技术领域，特别涉及一种油水分离同井注采系统及方法。

背景技术

目前，我国主力油田相继进入高含水开采期。由于含水不断增加，造成举升费用过高、采收率下降，油井开采接近甚至到达经济开采极限。当生产井含水超过98％，就不具备经济开采价值。

当油田进入特高含水开采期，随着采出液含水量的不断增加，不但提高了举升费用，而且需要相应增加地面处理设施，以应对增加的大量油井采出液的处理要求，这样使得原油开采成本大幅增加，经济效益显著降低。

因此，提供一种井下油水分离同井注采工艺适应油井高含水开采期的生产显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种井下油水分离同井注采系统及方法，采用该系统和方法可以在井下进行油水分离，在降低采出液含水率的同时，将分离出的水直接回注地层。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种井下油水分离同井注采系统，包括依次连接的采出系统、井下油水分离系统和注入系统；

所述井下油水分离系统为井下水力旋流器；

所述采出系统包括螺杆泵，所述螺旋泵位于所述井下水力旋流器的上方；

所述注入系统包括倒置注入电泵，所述倒置注入电泵位于所述井下水力旋流器的下方；所述采出系统和所述注入系统可独立运行。

优选地，所述采出系统还包括油管和位于所述油管的内部的抽油杆；所述螺杆泵包括连接在油管的下方的螺杆泵定子和位于所述螺杆泵定子的内部的螺杆泵转子；所述抽油杆与所述螺杆泵转子连接。

进一步地，在所述抽油杆的上方还设置有光杆；所述光杆与螺杆泵地面驱动装置连接，所述螺杆泵地面驱动装置通过所述光杆驱动所述螺杆泵。

进一步地，所述螺杆泵地面驱动装置通过螺杆泵驱动装置电缆与位于地面上的螺杆泵控制柜连接；所述螺杆泵控制柜用于控制所述采出系统的运行。

优选地，所述注入系统包括连接在所述倒置注入电泵的上方的潜油电机、设置在所述潜油电机的外部的过流外管以及连接在所述倒置注入电泵的下方的封隔器。

进一步地，所述潜油电机通过潜油电缆与位于地面上的电泵控制柜连接；所述电泵控制柜用于控制所述注入系统的运行。

进一步地，所述井下水力旋流器的下方设置有井下含水率测试仪；所述井下含水率测试仪通过测试电缆与所述电泵控制柜连接。

进一步地，所述倒置注入电泵的下方设置有井下多参数传感器；所述井下多参数传感器通过所述测试电缆与所述电泵控制柜连接。

进一步地，在所述井下油水分离系统和所述注入系统之间还设置有油管锚37。

一种使用前述井下油水分离同井注采系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：对待注采油井进行刮削、通井、洗井操作；

步骤二：座封所述封隔器；

步骤三：对所述待注采油井进行试注,测取注入压力与流量的关系曲线；

步骤四：连接所述采出系统、所述井下油水分离系统和所述注入系统，并下放至所述待注采油井的预定位置；

步骤五：根据所述注入压力与流量的关系曲线，设定所述井下油水分离同井注采系统的注入量；启动所述井下油水分离同井注采系统。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种井下油水分离同井注采系统及方法。具体地，该系统包括采出系统、井下油水分离系统和注入系统，本发明实施例通过井下油水分离系统对油井产出液进行井下油水分离，将分离出的水通过注入系统注入注水层，同时将分离出的含油较高的油井产出液通过采出系统被举升至地面。采用该系统和方法可以在井下进行油水分离，使得在降低采出液含水率的同时，将分离出的水直接回注地层，本发明实施例在实现产油量基本不变的前提下，降低了采出液量，解决特高水油田开发中因含水上升带来的举升、集输及处理环节投入和运行费用大幅增加，以及高关井逐年递增、经济稳产形势严峻等问题，缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本。

另一方面，本发明实施例可通过地面设备分别控制该采出系统和注入系统，使该注采系统独立可调，提高井下油水分离设备的可调配性，保证了井下油水高效分离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种井下油水分离同井注采系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种井下油水分离同井注采系统的地面设备安装示意图；

图3为本发明实施例提供的一种刮削、通井、洗井管柱的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种封隔管柱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种试注管柱的结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、采出系统；11、螺杆泵；111、螺杆泵定子；112、螺杆泵转子；12、油管；13、抽油杆；14、光杆；15、螺杆泵控制柜；16、螺杆泵驱动装置电缆；17、螺杆泵地面驱动装置；

2、井下油水分离系统；21、井下水力旋流器；22、井下含水率测试仪；

3、注入系统；31、倒置注入电泵；32、潜油电机；321、潜油电缆；322、电泵地面电缆；33、过流外管；34、封隔器；35、电泵控制柜；36、井下多参数传感器；37、油管锚；38、电泵接线盒；

4、刮削、通井、洗井管柱；41、电泵模拟泵；42、通井规；43、刮削器；

5、封隔工艺管柱；

6、试注管柱；

A、采出层；

B、注入层。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本发明实施例提供一种井下油水分离同井注采系统，如图1所示，该系统包括依次连接的采出系统1、井下油水分离系统2和注入系统3；其中，井下油水分离系统2为井下水力旋流器21；采出系统1包括螺杆泵11，螺旋泵11位于井下水力旋流器21的上方；注入系统3包括倒置注入电泵31，倒置注入电泵31位于所述井下水力旋流器21的下方；采出系统1和注入系统3可独立运行。

需要说明的是，井下油水分离系统2(井下水力旋流器21)位于采出层A位置处，用于对采出液进行油水分离，注入系统3位于采出层A以下的位置，注入系统3设置有封隔区域，注入系统3的底部(注入水的出口)位于注入层B位置处；井下水力旋流器21为静止装置，非动力传递机构。其中螺旋泵11用于将分离出的油举升至地面，倒置注入电泵31对分离出的水进行加压，使其注入注入层B；采出系统1和注入系统3可通过控制地面设备独立运行。

本发明实施例提供的井下油水分离同井注采系统的工作原理为：通过地面操作启动该系统，高含水采出液从采出层A进入井下水力旋流器21，井下水力旋流器21将高含水采出液进行分离，使含油较高的混合液悬浮在上层，含水较高的混合液悬浮在下层；上层的混合液在螺杆泵11的作用下被采出至地面，同时下层的混合液在倒置注入电泵31的作用下被注入到注入层B，从而实现同井注采；另外，该系统可分别独立运行采出系统1和注入系统3；即当注入层B的情况变化需要停注时，可将注入系统3关掉转为采出系统1单独运转，作为油井对采出层A进行独立生产；当采出层A的含水上升至99.5％以上时，分离效果不明显，可将采出系统1关掉转为注入系统3单独运转，作为注水井为周围油井提供注水压力，协助生产。

本发明实施例通过设置井下水力旋流器对油井产出液进行井下油水分离，设置倒置电泵将分离出的水注入注水层，同时设置螺杆泵将分离出的含油较高的油井产出液举升至地面。采用该系统和方法可以在井下进行油水分离，使得在降低采出液含水率的同时，将分离出的水直接回注地层，在实现产油量基本不变的前提下，降低了采出液量，解决特高水油田开发中因含水上升带来的举升、集输及处理环节投入和运行费用大幅增加，以及高关井逐年递增、经济稳产形势严峻等问题，缩短了采出液油水处理流程，大幅降低了油田开发成本。

另一方面，本发明实施例可通过地面设备分别控制该采出系统和注入系统，使该注采系统独立可调，提高井下油水分离设备的可调配性，保证了井下油水高效分离。相比于其他工艺方案，该套工艺系统及方案具有适用性强，注-采液量可分别调整与控制的优点。

在上述的井下油水分离同井注采系统中，采出系统1还包括油管12和位于油管12的内部的抽油杆13；螺杆泵11包括连接在油管12的下方的螺杆泵定子111和位于螺杆泵定子111的内部的螺杆泵转子112；抽油杆13与螺杆泵转子112连接。在抽油杆13的上方还设置有光杆14；光杆14与螺杆泵地面驱动装置17连接，螺杆泵地面驱动装置17通过光杆14驱动螺杆泵11。其中光杆14、抽油杆13、螺杆泵转子112依次由上到下通过丝扣连接，构成抽油杆柱，油管12、螺杆泵定子111由上到下通过丝扣连接，螺杆泵转子112位于螺杆泵定子111内，螺杆泵控制柜15通过螺杆泵驱动装置电缆16与螺杆泵地面驱动装置17连接，螺杆泵控制柜15进一步地与变压器和电网连接，如图2所示，螺杆泵地面驱动装置17与光杆14相连，螺杆泵控制柜15通过螺杆泵地面驱动装置17驱动抽油杆柱旋转，进而控制采出系统1的运行，实现将井下水力旋流器21分离出的含油较高的混合液举升至地面。以上设备及工具组成采出系统1，操作人员可通过操作螺杆泵控制柜15独立控制采出系统1。

在上述的井下油水分离同井注采系统中，井下水力旋流器21通过丝扣连接在螺杆泵定子111的下部，构成井下油水分离系统2，井下油水分离系统2用于将油井产出液进行油水分离，以使得分离出的上层的油举升至地面，分离出的下层的水回注到注入层B；进一步地，还可设置井下油水分离系统2包括井下含水率测试仪22，井下含水率测试仪22可通过丝扣连接在井下水力旋流器21的下部，并通过测试电缆221与电泵控制柜35连接，如图2所示，井下含水率测试仪22用于监控油水分离效果，以实时地对系统进行调整，例如，当采出层A含水上升至99.5％以上，井下含水率测试仪22的分离效果不明显时，可通过螺杆泵控制柜15将螺杆泵11关掉，使倒置注入电泵31单独运转，作为注水井为周围油井提供注水压力，协助生产。

在上述的井下油水分离同井注采系统中，可设置注入系统3包括连接在倒置注入电泵31的上方的潜油电机32、设置在潜油电机32的外部的过流外管33以及连接在倒置注入电泵31的下方的封隔器34。优选地，可设置注入系统3在采出层A和注入层B之间，如图1所示，使经井下水力旋流器21分离后的水绕过潜油电机32，并通过过流外管33进入注入电泵31。进一步地，还可设置注入系统3包括油管锚37，油管锚37可通过丝扣连接在井下含水率测试仪22的下部，负责锚定管柱，防止管柱振动及倒扣，在具体操作中，将管柱下放到井中预定位置后，旋转管柱15°，油管锚37张开即可锚定管柱；优选地，过流外管33可通过丝扣与潜油电机32连接，倒置注入电泵31可通过法兰连接在潜油电机32的下部，潜油电缆321与潜油电机32连接，潜油电缆321穿出井口后与电泵接线盒38连接，并通过电泵地面电缆322与电泵控制柜35连接，电泵控制柜35进一步地与变压器和电网连接，如图2所示；优选地，可设置注入系统3还包括井下多参数传感器36，井下多参数传感器36可通过丝扣连接在倒置注入电泵31的下部，且通过测试电缆221与电泵控制柜35连接，用于监控注入压力及注入流量，以便于操作人员对该井下油水分离同井注采系统的注入效果进行分析和评价，实时地对系统进行调整；封隔器34通过丝扣连接在井下多参数传感器36的下部，过流外管33和封隔器34构成的封隔区域，位于油井采出层A与注入层B之间，用于在油井内建立不同功能区(注入区)。以上设备及工具组成注入系统3，注入系统3用于将分离后的水注入注入层B，操作人员可通过操作电泵控制柜35独立控制注入系统3，例如，当注入层B的情况变化需要停注时，可通过电泵控制柜35将倒置注入电泵31关掉，转为螺杆泵11单独运转，作为油井对采出层A进行独立生产。本发明实施例还提供一种使用该井下油水分离同井注采系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：对待注采油井进行刮削、通井、洗井操作；

如图3所示，首先下刮削、通井、洗井管柱4，利用电泵模拟泵41、通井规42和刮削器43组合进行刮削、通井至待注采油井的人工井底，并彻底洗井。

步骤二：坐封封隔器34；

如图4所示，下入封隔工艺管柱5，将封隔器34下放至采出层A与注入层B之间的预定位置处，坐封封隔器34，封隔器34可采用上提下放管柱进行坐封，也可以借助机械打压实现坐封；正转油管数圈后丢手，起出封隔工艺管柱5，完成封隔工艺管柱的施工。

步骤三：对所述待注采油井进行试注,测取注入压力与流量的关系曲线；

如图5所示，下入试注管柱6，由井口向试注管柱6内注水，测取注入压力与流量关系曲线，完成后起出试注管柱6。

步骤四：连接采出系统1、井下油水分离系统2和注入系统3，并下放至待注采油井的预定位置处；

如图1和图2所示，下入井下油水分离同井注采完井工艺管柱：依次将井下多参数传感器36、倒置注入电泵31、潜油电机32、油管锚37下入井内，下入潜油电机32时，使用相序表检查电机的转向，然后在潜油电缆321末端、电泵控制柜35、电泵接线盒38对应接头作相序标记，并完成潜油电机32与潜油电缆321的连接；然后继续下入井下含水率测试仪22、井下水力旋流器21、螺杆泵定子111、油管12至预定位置，旋转油管12，坐封油管锚37，并完成潜油电缆321与电泵接线盒38、电泵接线盒38与连接电泵控制柜35的连接；

再依次下入螺杆泵转子112、抽油杆13、光杆14，直至螺杆泵转子112完全进入螺杆泵定子111中；

安装螺杆泵地面驱动装置17，用螺杆泵驱动装置电缆16连接螺杆泵地面驱装置17和螺杆泵控制柜15，试螺杆泵驱动装置正反转。完成施工。

步骤五：根据所述注入压力与流量的关系曲线，设定所述井下油水分离同井注采系统的注入量；启动所述井下油水分离同井注采系统。

具体地，根据注入压力与流量的关系曲线，设定井下油水分离同井注采系统的注入量，并且在注采过程中，电泵控制柜35可通过井下多参数传感器36实时地获取注入压力及注入流量，进一步地，可基于获取到的注入压力与流量的关系曲线，对注入系统进行调整，以满足注入需求。

进一步地，操作人员可分别通过螺杆泵控制柜15和电泵控制柜35独立控制采出系统1和注入系统3：当注入层B的情况变化需要停注时，可通过电泵控制柜35将倒置注入电泵31关掉，转为螺杆泵11单独运转，作为油井对采出层A进行独立生产；当采出层A的含水上升至99.5％以上时，分离效果不明显，可通过螺杆泵控制柜15将螺杆泵11关掉，转为倒置注入电泵31单独运转，作为注水井为周围油井提供注水压力，协助生产。相比于其他工艺方案，该套工艺系统及方案具有适用性强，注-采液量可分别调整与控制的优点。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下油水分离同井注采系统，其特征在于，包括依次连接的采出系统(1)、井下油水分离系统(2)和注入系统(3)；

所述井下油水分离系统(2)为井下水力旋流器(21)；

所述采出系统(1)包括螺杆泵(11)，所述螺杆泵(11)位于所述井下水力旋流器(21)的上方；

所述注入系统(3)包括倒置注入电泵(31)，所述倒置注入电泵(31)位于所述井下水力旋流器(21)的下方；所述采出系统(1)和所述注入系统(3)可独立运行；

所述井下水力旋流器(21)的下方设置有井下含水率测试仪(22)，所述井下含水率测试仪(22)通过丝扣连接在所述井下水力旋流器(21)的下部，并通过测试电缆(221)与电泵控制柜(35)连接，所述井下含水率测试仪(22)用于监控油水分离效果，当采出层含水上升，所述井下水力旋流器(21)的分离效果不明显时，将所述螺杆泵(11)关掉，使所述倒置注入电泵(31)单独运转；

所述倒置注入电泵(31)的下方设置有井下多参数传感器(36)；所述井下多参数传感器(36)通过所述测试电缆(221)与所述电泵控制柜(35)连接，所述井下多参数传感器(36)被配置为监控所述倒置注入电泵(31)的注入压力及注入流量。

2.根据权利要求1所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，所述采出系统(1)还包括油管(12)和位于所述油管(12)的内部的抽油杆(13)；所述螺杆泵(11)包括连接在油管(12)的下方的螺杆泵定子(111)和位于所述螺杆泵定子(111)的内部的螺杆泵转子(112)；

所述抽油杆(13)与所述螺杆泵转子(112)连接。

3.根据权利要求2所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，在所述抽油杆(13)的上方还设置有光杆(14)；所述光杆(14)与螺杆泵地面驱动装置(17)连接，所述螺杆泵地面驱动装置(17)通过所述光杆(14)驱动所述螺杆泵(11)。

4.根据权利要求3所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，所述螺杆泵地面驱动装置(17)通过螺杆泵驱动装置电缆(16)与位于地面上的螺杆泵控制柜(15)连接；所述螺杆泵控制柜(15)用于控制所述采出系统(1)的运行。

5.根据权利要求1所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，所述注入系统(3)包括连接在所述倒置注入电泵(31)的上方的潜油电机(32)、设置在所述潜油电机(32)的外部的过流外管(33)以及连接在所述倒置注入电泵(31)的下方的封隔器(34)。

6.根据权利要求5所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，所述潜油电机(32)通过潜油电缆(321)与位于地面上的电泵控制柜(35)连接；所述电泵控制柜(35)用于控制所述注入系统(3)的运行。

7.根据权利要求1所述的井下油水分离同井注采系统，其特征在于，在所述井下油水分离系统(2)和所述注入系统(3)之间还设置有油管锚(37)。

8.一种使用前述任一项权利要求所述的井下油水分离同井注采系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对待注采油井进行刮削、通井、洗井操作；

步骤二：坐封封隔器(34)；

步骤三：对所述待注采油井进行试注,测取注入压力与流量的关系曲线；

步骤四：连接所述采出系统(1)、所述井下油水分离系统(2)和所述注入系统(3)，并下放至所述待注采油井的预定位置；

步骤五：根据所述注入压力与流量的关系曲线，设定所述井下油水分离同井注采系统的注入量；启动所述井下油水分离同井注采系统。

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