CN112049613B - 一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,该润滑元件由导流部件和外壳部件组成;所述导流部件固定于外壳部件旋流腔内部,设有中间棒连接并固定中心锥、稳流锥和导流叶片,油水混合液通过导流叶片将轴向速度部分转变为切向速度进行旋流分离,中心锥将混合液中分散的油相聚集并形成向上流动的柱状油核,作为环状流的中心流体,水相被甩至旋流管壁进行向上旋转流动,部分水通过条形出水孔在排水腔进行聚集后,从排水腔底部的排水口排出后回注至地层,剩余的水包裹油流作为水环,起流固界面润滑作用,实现稠油冷采;本发明属于静态元件,集油水分离、控水和液环形成三种功能于一体,既降低了重质原油采输能耗,也减少了地面水处理设施。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,属于重质原油采输减阻的技术领域。
背景技术
稠油作为一种特殊原油,由于含有大量的胶质和沥青质,并且具有密度大、黏度高、流动性差等特征,导致其开采和集输过程中的管路压损大,工艺流程繁琐,与之配套的处理设施冗杂,维护和运行成本高。在油藏环境下,含水稠油的流动性较为良好,但稠油流至井筒中以后,在稠油举升的过程中温度会逐渐降低,导致稠油流动阻力增大而难以举升,造成采输上的困难。含水稠油举升至地面后,会增加地面水处理设施的建设和管理费用,造成经济上的亏损。
目前,国内外关于稠油采输减阻的工艺有加降黏剂、掺稀油、掺污水、电加热和低黏液环输送等方法。但是,传统的稠油减阻工艺存在一些不足:加降黏剂成本较高,油田需要结合自身实际情况进行配制;掺稀油需要消耗稀油资源,并且油井含水达到一定量时,采出液会发生反相乳化,导致其达不到理想的降黏效果;掺污水会导致采出液无法形成均匀的水包油乳状液,达不到理想的降黏效果,并且污水含杂质,掺入量过多会污染油层,影响油井产量,造成油田亏损;电加热的操作成本高,易受各方面因素的影响,井筒内加热深度受到一定限制,并且高矿化度的地层水会缩短电加热工具的使用寿命。
从宏观效果上看来,改善含水稠油在井筒内的流动特性方法中,低黏液环输送的重质原油流动减阻效果明显,并且旋流分离对于降低采出液含水量的效果也很有效。因此,结合油水旋流分离、控制排出水流量和低黏液环输送三种功能于一体,设计出一种润滑元件,可以通过控制排出水流量,使井筒内含水稠油分离出的部分水回注地层以后,剩余水形成适当厚度的低黏液环,包裹着稠油形成环状流进行减阻输送,既能降低稠油采输过程中的阻力,又能避免上述传统稠油采输方法的弊端。
发明内容
本发明结合油水旋流分离和形成低黏液环两个过程,提供一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件。
本发明提供一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,包括:由中间棒、导流叶片、中心锥和稳流锥组成的导流部件,由进液管、旋流管、出水管、排水腔、排水管和成环管组成的外壳部件。具体地说,进液管外观呈漏斗状,直径较大的一端连接旋流管,直径较小的一端连接上游采输管;旋流管的中间部位有一段管道直径渐缩,既能够防止导流部件在组装过程中滑入排水管,也能够提高油水分离效率;导流部件由稳流锥、中间棒、导流叶片和中心锥组成,稳流锥使入口来液均匀稳定地进入被导流叶片划分出的4个腔室内,中间棒用于固定连接4个导流叶片,叶片彼此间隔90°分布在流道内,导流叶片采用圆弧段和直线段相结合,叶片圆弧段处先对入口来液进行变向,叶片直线段处则稳定流体流动方向,利用离心力将油水分离,油相沿中心轴线处聚集,水相沿旋流管壁旋转向上流动,中心锥位于叶片出口轴线处,其顶部锥尖与出水管底部在同一水平面,中心锥底部与中间棒固定连接,有利于消除空气柱,并且使分离出的油相聚集,形成稳定的柱状油芯,油芯被环状水流包裹;出水管外观呈圆台形,四周均匀分布4个条形出水孔,排出采出液的大部分水;排水腔外观呈圆柱状,位于出水管外部并包裹住出水管,排水腔下侧边缘处连接排水管,排水管上连接控水阀,用于调节排水口流量,从而控制环状流出口的低黏液环厚度;排水腔收集并稳定出水管来液后,将聚集的水相通过排水管从排水口排出;从出水管上方出来的水环包裹中心油核形成稠油-水环状流进行润滑减阻输送。该润滑元件共有1个进液口、1个排水口和1个以水为外环、稠油在中心的稠油-水环状流出口。
本发明具有的有益效果包括:
1.导流叶片两端的渐缩管道有利于固定导流部件,防止其在润滑元件运行工作时发生抖动滑移,保持工况稳定。
2.采用本润滑元件,应用于含水稠油采输减阻中,可形成以水为外环,稠油在中心的稠油-水环状流,并且能够在管道内保持良好的流动稳定性,由于稠油不与管道内壁直接接触,可有效降低稠油在采输过程中的流动阻力,提高稠油采收率。
3.润滑元件分离出的大部分水排出并回注地层,减少地面水处理设施,降低地面集输成本。
4.同时具有井下油水分离和低黏液环润滑的作用,加工成本低,值得在含水原油的采输中进行应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为图1中的A-A剖面示意图;
图3为图1中的B-B剖面示意图;
图4为图1中的导流部件示意图;
图1中,1-出水管、2-排水腔、3-旋流管、4-中间棒、5-进液管、6-进液口、7-环状流出口、8-成环管、9-条形出水孔、10-排水管、11-排水口、12-中心锥、13-导流叶片、14-稳流锥、15-控水阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明提供一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,包括:由中间棒(4)、导流叶片(13)、中心锥(12)和稳流锥(14)组成的导流部件,由进液管(5)、旋流管(3)、出水管(1)、排水腔(2)、排水管(10)和成环管(8)组成的外壳部件。具体地说,进液管(5)外观呈漏斗状,直径较大的一端连接旋流管(3),直径较小的一端连接上游采输管;旋流管(3)的中间部位有一段管道直径渐缩,既能够防止导流部件在组装过程中滑入出水管(1),也能够提高油水分离效率;导流部件由稳流锥(14)、中间棒(4)、导流叶片(13)和中心锥(12)组成,稳流锥(14)使入口来液均匀稳定地进入被导流叶片(13)划分出的4个腔室内,中间棒(4)用于固定连接4个导流叶片(13),叶片彼此间隔90°分布在流道内,导流叶片(13)采用圆弧段和直线段相结合,叶片圆弧段处先对入口来液进行变向,叶片直线段处则稳定流体流动方向,利用离心力将油水分离,油相沿中心轴线处聚集,水相沿旋流管壁旋转向上流动,中心锥(12)位于导流叶片(13)出口轴线处,其顶部锥尖与出水管(1)底部在同一水平面,底部与中间棒(4)固定连接,有利于消除空气柱,并且使分离出的油相聚集,形成稳定的柱状油芯,油芯被环状水流包裹;出水管(1)外观呈圆台形,四周均匀分布4个条形出水孔(9),排出采出液的大部分水;排水腔(2)外观呈圆柱状,位于出水管(1)外部并包裹住出水管(1),排水腔(2)下侧边缘处连接排水管(10),排水管(10)上连接控水阀(15)来调节排水口(11)流量,从而控制环状流出口(7)的低黏液环厚度;排水腔(2)收集并稳定出水管(1)来液后,将聚集的水相通过排水管(10)从排水口(11)排出并回注地层;从出水管(1)上方出来的水环包裹中心油核形成稠油-水环状流进行润滑减阻输送。该润滑元件共有1个进液口(6)、1个排水口(11)和1个以水为外环、稠油在中心的稠油-水环状流出口(7)。
利用上述润滑元件降低稠油采输阻力,包括以下基本步骤:
1.将进液口(6)与上游采输管道连接,将排水口(11)与回注水管连接,将稠油-水环状流出口(7)与下游采输管道连接;
2.打开控水阀(15)和上下游采输管道阀门,含水稠油从进液口(6)进入;
3.含水稠油通过稳流锥(14)稳流进入,经由导流叶片(13)分隔开的4个腔室后,通过导流叶片(13)进行油水旋流分离,润滑元件顶部环状流出口(7)形成以水为外环、稠油在中心的稠油-水环状流,调节控水阀(15)开度,使环状流出口(7)处的低黏液环厚度适中,也使分离出的水从位于排水腔(2)底部的排水口(11)进入回注水管;
4.若需要停止含水稠油采输,先关闭上游采输管道阀门,一段时间之后依次关闭控水阀(15)和下游采输管道阀门。
Claims (6)
1.一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,包括:由中间棒(4)、导流叶片(13)、中心锥(12)和稳流锥(14)组成的导流部件,由进液管(5)、旋流管(3)、出水管(1)、排水腔(2)、排水管(10)和成环管(8)组成的外壳部件;进液管(5)外观呈漏斗状,直径较大的一端连接旋流管(3),直径较小的一端连接上游采输管;稳流锥(14)将入口来液均匀稳定地流入被导流叶片(13)划分出的4个腔室内,中间棒(4)侧面固定连接4个导流叶片(13),叶片彼此间隔90°分布在流道内,导流叶片(13)采用圆弧段和直线段相结合,中间棒(4)上方固定连接中心锥(12);出水管(1)外观呈圆台形,四周均匀分布4个条形出水孔(9);排水腔(2)外观呈圆柱形,位于出水管(1)外部并包裹住出水管(1),排水腔(2)下侧边缘处连接排水管(10),排水管(10)上连接有控水阀(15);从出水管(1)上方出来的水环包裹中心油核形成稠油-水环状流进行润滑减阻输送;该润滑元件通过进液口(6)流入油水混合液,最后由排水口(11)将油水混合液分离出的水排出,由环状流出口(7)流出以水为外环、稠油在中心的稠油-水环状流。
2.根据权利要求1所述的一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,其特征在于,所述的导流叶片(13)的圆弧段与直线段高度之比为4:1。
3.根据权利要求1所述的一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,其特征在于,所述的进液口(6)和环状流出口(7)直径相等。
4.根据权利要求1所述的一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,其特征在于,所述的4个条形出水孔(9)宽度为2mm~3mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,其特征在于,所述的中心锥(12)位于旋流管(3)中心轴线处,其顶部锥尖与出水管(1)底部在同一水平面。
6.根据权利要求1所述的一种用于井筒内含水稠油采输减阻的润滑元件,其特征在于,所述的润滑元件将油水分离、控水和液环形成三种功能有机集成于一体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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