專利名稱：可實時調控的懸掛式井下油水分離系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種石油開采設備，尤其涉及ー種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統。
背景技術：
油水井下分離是ー種新興的油田采液處理技術，它將油水分離裝置安裝在井底，分離產出液中的絕大部分水直接注入地層，只將富含油的一部分液體舉升到地面，從而極大地減輕了產出液水處理系統的負擔，可以節省相應的巨額費用，延長油井的開采壽命，因此該技術近年來引起了石油エ業界和相關技術領域的高度重視。國外于上世紀90年代開始研究和現場試驗，并逐漸改進和推廣。貝克休斯最新研制的井下油水分離系統，采用兩部密閉式電潛泵，將旋流分離器倒置設在兩個電泵之間，已·成功應用于現場。國內研究和應用較少，僅有中石化進行了井下油水分離技術先導試驗研究，在勝利油田進行了電潛泵井下油水分離同井注采現場試驗，生產狀況穩定。目前的井下油水分離技術由于采取油管、電潛泵機組、分離器同心連接方式，在獨立流動通道建立方面帶來ー些問題，如雙閉式電潛泵這類的技術方案，為建立油水分離器進ロ及兩個出口間單獨流動通道，需將電潛泵機組置于ー密閉罐之內，以便使地層產液與分離器所分理出的水分隔開，而導致エ藝復雜、結構龐大、成本高昂；而目前國內研制的油水分離裝置，由于受井下油水分離器結構限制，需在有限的套管空間中通過多條與分離器進出口相連接的旁通管線建立獨立流動通道，限制了油水分離處理量，僅適用于產液量在300m3/d以下的油井，無法滿足大產液量油井需求。另外，目前的已開發的井下油水分離裝置在井下實時調控方面不夠完善，無法實現對井下油水分離器進出口流量、壓カ的有效調節，從而導致分離器的分離效率及工作穩定性無法保證。
發明內容
針對上述現有技術，本發明提供一種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統，解決了高含水油田單井產液含水率高、成本大的問題，具有工作穩定性高、處理量大等特點，可廣泛應用于油田同井采注エ藝中。為了解決上述技術問題，本發明可實時調控的懸掛式井下油水分離系統予以實現的技術方案是包括設置在井下的套管，所述套管內設有注水油管和采油油管，所述采油油管上、在位于井口處設有流量控制閥；還包括位于井上地面的可視化控制裝置和設在套管內的一懸掛式三通接頭；所述懸掛式三通接頭的上端ロ與所述采油油管連接；所述懸掛式三通接頭的第一下端ロ與一油水分離器的出口端相連，所述油水分離器的入口端懸掛一可變頻控制的電潛泵機組；所述懸掛式三通接頭的第二下端ロ為水相出口、且與注水油管相連通，第一下端ロ連接ー引向井上地面的注入水取樣管，所述注水油管上設有注水壓カ調節裝置；所述電潛泵機組內置有流量、壓カ監測儀器；所述流量控制閥內置有流量、壓カ監測儀器和調節閥門；所述注水壓カ調節裝置內置有流量、壓カ監測儀器和調節水嘴；所述電潛泵機組與所述可視化控制裝置之間、所述注水壓カ調節裝置與所述可視化控制裝置之間、所述流量控制閥與所述可視化控制裝置之間均分別連接有監測儀表電纜和信號傳輸電纜；所述可視化控制裝置通過信號傳輸電纜接收來自流量控制閥、電潛泵機組和注水壓カ調節裝置中分別內置的流量和壓カ監測儀器的實時流量、壓カ信號，轉換為可視化數據后輸出，與此同時，將控制指令反饋至流量控制閥、電潛泵機組和注水壓カ調節裝置，從而實現調控。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明井下油水分離系統可實現在地面完成油水分離器出、入口壓カ及流量的實時監測和調控。即通過可視化控制裝置實時接收相應儀表監測數據并完成數據輸出，達到實時監測和數據分析目的，同時可將人工指令反饋至相應的調控裝置，實現調控動作；從而實現對油水分離器進、出ロ的壓カ實時控制，使油水分離器進出ロ壓差穩定在目標值，達到提高油水分離器工作效率和穩定性的目的。本發明中利用一懸掛式三通接頭裝置建立流動通道，可以保證井筒內有足夠空間建立流動通道和井下測試通道，從而大幅度提高油水處理量，本發明油水分離處理量不低于1500m3/d，同時本發明的系統結構與目前油田采用的 普通電潛泵生產管柱エ藝類似，作業實施方案較為成熟，大大降低了作業及運行風險。
圖I是本發明所述的ー種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統的結構示意圖。圖中I-動カ電纜2、17-監測儀表電纜3-注入水取樣管4-流量控制閥5-采油油管6-套管7-懸掛式三通接頭8-油水分離器9-電潛泵機組10-注水油管11-定位封隔器12-分層抽注機構13-分層封隔器14注水壓カ調節裝置15-信號傳輸電纜16-可視化控制裝置
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進ー步詳細地描述。如附圖所示，本發明ー種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統，包括位于井上地面的可視化控制裝置16、設置在井下的套管6，所述套管內設有注水油管10和采油油管5，所述采油油管5上、在位于井口處設有流量控制閥4，所述流量控制閥4內置有流量、壓カ監測儀器和調節閥門；所述套管6內還設有一懸掛式三通接頭7。所述懸掛式三通接頭7的上端ロ與所述采油油管5連接；所述懸掛式三通接頭的第一下端ロ與一油水分離器8的出口端相連，所述油水分離器8的入口端懸掛一可變頻控制的電潛泵機組9，所述電潛泵機組9內置有流量、壓カ監測儀器；所述懸掛式三通接頭的第二下端ロ為水相出口、且與注水油管10相連通，第一下端ロ連接ー引向井上地面的注入水取樣管3，所述注水油管10上設有注水壓カ調節裝置14，所述注水壓カ調節裝置14內置有流量、壓カ監測儀器和調節水嘴。所述電潛泵機組9與所述可視化控制裝置16之間、所述注水壓カ調節裝置14與所述可視化控制裝置16之間、所述流量控制閥4與所述可視化控制裝置16之間均分別連接有監測儀表電纜2、17和信號傳輸電纜15 ;所述可視化控制裝置16通過信號傳輸電纜15和監測儀表電纜2、17接收來自流量控制閥4、電潛泵機組9和注水壓カ調節裝置14中分別內置的流量和壓カ監測儀器的實時流量、壓カ信號，轉換為可視化數據后輸出，與此同吋，將控制指令反饋至流量控制閥4、電潛泵機組9和注水壓カ調節裝置14，從而實現調控。本發明采用懸掛式三通接頭7建立分離后的油相、水相流動通道，懸掛式三通接頭上端油相出ロ與采油油管5相連通，下端共有兩個端ロ，其中一端ロ安裝油水分離器8，油水分離器8的入口端懸掛電潛泵機組9，另一端ロ為水相出ロ，與安裝有注水壓カ調節裝置14的注水油管10相連通。所述電潛泵機組9將地層產液增壓后輸送至油水分離器8(如B向所示)，所述油水分離器8將產液分離為油、水単相液體，分離出油相通過油水分離器8上端ロ排出(如A向所示)，經采油油管5輸送至地面，分離出的水通過油水分離器8側面端ロ排出，經注水油管10回注至注水層(如C向所示)。注水油管10出口與分層抽注機構12內管腔相連通，所述的分層抽注機構內管為注水通道，環空為采液通道，該機構配合定位封隔器、分層封隔器和插入密封實現分層注采。注入水自機構內管注入定位封隔器11與分層封隔器13之間的注水層或廢棄層；生產層產液通過分層抽注機構12內、外管環空，流入定 位封隔器11上端面和套管6組成的環空。所述流量控制閥4內置流量、壓カ檢測儀器和調節閥門，可對地面產液流量、壓カ進行監測和調控。所述的電潛泵機組9中內置有壓力、流量參數監測儀器，可監測相關參數，并可通過變頻控制電機實現油水分離器8入口壓力、流量的調節。所述的注水壓カ調節裝置14內置壓力、流量監測儀器和調節水嘴，可實現對回注水的流量、壓カ參數進行監測和實時調控；同時，懸掛式三通接頭7上安裝有注入水取樣管3，可對分離出的水相水質進行實時監測。所述的可視化控制裝置16可通過監測儀表電纜2、17和信號傳輸電纜15接收來自流量控制閥4、可變頻控制的電潛泵機組9和注水壓カ調節裝置14三處的內置流量和壓カ監測儀器的實時監測信號，轉換為可視化數據后輸出，達到實時監測和數據分析的目的，同時，可在地面將人工指令反饋至相應調控裝置，實現調控動作。通過對油水分離器進、出口的壓力、流量實時控制，使油水分離器進出口壓差、流量穩定在目標值，達到提高油水分離器工作效率和穩定性的目的。下面以目標井為注水層在上而產液層在下(采下注上)情況為例，對本發明作進ー步詳細的描述。如附圖所示，生產層與注入層由分層封隔器13隔開，注入層與井下油水分離裝置所在位置由定位封隔器11隔開。定位封隔器11、分層封隔器13間下入分層抽注機構12，該管柱內管為回注水流通管道，內管通道入口與注水油管10連通，出口與注入層連通；該機構環空通道為產液流通管道，環空管道入口與生產層連通，出口與定位封隔器11和上部套管6組成的環空連通。回注水從分層抽注機構12內管通過，采出液自外面環空通過，以達到采下層注上層目的。生產層的油水混合液由分層抽注機構12環空通道進入定位封隔器11和套管6組成的環空，環空內油水混合液經電潛泵機組9增壓后進入油水分離器8 (如B向所示)，電潛泵機組9內置有壓力、流量參數監測儀表，其數據可傳輸至可視化控制裝置16，并通過變頻控制電機調節電潛泵出口的壓力、流量。進入油水分離器8中的油水混合液在油水分離器中產生旋轉，在離心力作用下油水逐漸分離，分離出的水沿油水分離管側面外壁孔排出，經懸掛式三通接頭水相出口流入注水油管10，并通過分層抽注機構12內管回注至注入層(如C向所示)。注水油管10中安裝有注水壓カ調節裝置14，其內安裝有流量、壓カ監測裝置及可調水嘴，其壓力、流量數據可傳輸至地面的可視化控制裝置16，并可根據可視化控制裝置16發出的人工指令來調節水嘴，進行壓力、流量控制；同時，懸掛式三通接頭7安裝有注入水取樣管3，可對分離的水相水質進行實時監測。分離出的油經懸掛式三通接頭上端ロ進入采油油管5并回采至地面(如A向所示)，在位于地面的采油油管出ロ位置安裝有流量控制閥4，其內置流量、壓カ檢測儀器和調節閥門，可對地面產液流量、壓カ進行監測和調控。地面可視化控制裝置16為中央處理系統，集中接收監測參數并輸出可視數據，同時可實現地面控制注水壓カ調節裝置14、電潛泵機組9和流量控制閥4，保證油水分離系統進出ロ壓差恒定在目標值。盡管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗g的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發明的保 護之內。
權利要求
1.一種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統，包括設置在井下的套管(6)，所述套管內設有注水油管(10)和采油油管(5)，所述采油油管(5)上、在位于井口處設有流量控制閥(4)，其特征在干，還包括位于井上地面的可視化控制裝置(16)和設在套管(6)內的一懸掛式三通接頭(7)；所述懸掛式三通接頭(7)的上端ロ與所述采油油管(5)連接；所述懸掛式三通接頭的第一下端ロ與一油水分離器(8)的出口端相連，所述油水分離器(8)的入口端懸掛一可變頻控制的電潛泵機組(9);所述懸掛式三通接頭的第二下端ロ為水相出口、且與注水油管(10)相連通，第一下端ロ連接ー引向井上地面的注入水取樣管(3)，所述注水油管(10)上設有注水壓カ調節裝置(14);所述電潛泵機組(9)內置有流量、壓カ監測儀器；所述流量控制閥(4)內置有流量、壓力監測儀器和調節閥門；所述注水壓カ調節裝置(14)內置有流量、壓カ監測儀器和調節水嘴；所述電潛泵機組(9)與所述可視化控制裝置(16)之間、所述注水壓カ調節裝置(14)與所述可視化控制裝置(16 )之間、所述流量控制閥(4 )與所述可視化控制裝置(16 )之間均分別連接有監測儀表電纜和信號傳輸電纜；所述可視化控制裝置(16)通過信號傳輸電纜接收來自流量控制閥(4)、電潛泵機組(9)和注水壓カ調節裝置(14)中分別內置的流量和壓カ監測儀器的實時流量、壓カ信號，轉換為可視化數據后輸出，與此同時，將控制指令反饋至流量控制閥(4)、電潛泵機組(9)和注水壓カ調節裝置(14)，從而實現調控。
全文摘要
本發明公開了一種可實時調控的懸掛式井下油水分離系統，包括井下的套管、注水油管、采油油管和井口處的流量控制閥；井上地面設有可視化控制裝置，套管內設有與采油油管、油水分離器和注水油管相連的懸掛式三通接頭；油水分離器連接有電潛泵機組，注水油管上設有注水壓力調節裝置；電潛泵機組內置有流量、壓力監測儀器；流量控制閥內置有流量、壓力監測儀器和調節閥門；電潛泵機組、注水壓力調節裝置、流量控制閥與可視化控制裝置之間均分別連接有監測儀表電纜和信號傳輸電纜；可視化控制裝置將接收到的實時流量、壓力信號轉換為可視化數據后輸出，并調控整個系統的工作。本發明穩定性高、處理量大，可廣泛應用于油田同井采注工藝。
文檔編號E21B43/40GK102828736SQ201210348028
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者劉敏, 羅昌華, 王勝, 謝雙喜 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司