三元复合溶液管流摩擦阻力试验研究

doi:1013969/j1issn11006-6896120101091022
三元复合溶液管流摩擦阻力试验研究
林亮吕创军大庆油田井下作业分公司
摘要:大庆油田进入了后期开发,部分区块采用三元复合驱油技术,强碱化学剂影
响了井液性质,导致井内结垢严重,从而影
响悬点载荷的大小。

在不同流速和含碱量
下,进行了三元复合溶液对杆、管环空内摩
擦阻力影响的室内试验。

试验结果表明,溶
液流速和含碱量对杆管沿程阻力都有一定的
影响。

关键词:三元复合溶液;流速;含碱量;沿程阻力
三元复合驱在大庆油田已经开始了大规模的工业化应用,三元复合驱是三次采油新技术,与聚合物驱、水驱相比,具有低成本,高驱油效率的优点。

但随着三元复合溶液驱油技术在油田的推广应用,在取得明显的增油效果的同时,由于采出井结垢和腐蚀现象严重[1],影响了油井正常生产,使得检泵周期大幅缩短。

因此通过室内试验,对三元复合溶液流速和含碱率与杆、管内的摩擦阻力变化关系进行研究,为抽油机井抽汲参数设计及合理选取抽油机机型提供了指导依据,同时对合理使用三元复合驱技术具有重要意义[2]。

1试验部分
(1)试验原理。

抽油机井管流特性试验装置见图1。

利用两螺杆泵(转速靠变频器调节),在循环罐中按一定比例配置试验介质,经静态混合器充分混合后,流入垂直放置的试验油管内或杆管环空内,并在油管上安装了压差传感器。

当液体以一定的流速流过油管时,产生的沿程阻力损失以压差的形式被传感器采集到,并传输至计算机,保存起来供数据处理[3]。

(2)试验介质。

试验介质主要有水、聚丙烯酰胺、表面活性剂和碱(N aOH)。

试验前按照一定的比例配置聚合物溶液和三元复合溶液,利用抽油机井管流模拟试验装置进行试验。

试验目的主要是测试流体在油管以及杆管环空内流动的摩擦阻力。

(3)试验过程。

根据所配制模拟驱油剂的要求,配制三元复合驱溶液。

三元复合溶液中含聚浓度为500、1000、1500ppm,表面活性剂1500m g/L,碱分别加入1000、3000、5000mg/L。

将配置的溶液按0115、0122、0129、0136、0144 m/s流速流经管径76mm,杆径22mm的杆、管环空内,测试流体在油管以及杆管环空内流动的摩擦阻力,目的是为了弄清三元复合溶液随着流速的不同,沿程摩擦阻力的大小和变化规律。

图1抽油机井管流特性试验装置示意图
1-循环罐;2-数据采集装置;3-压差传感器;
4-接箍;5-溶液配制罐;6-变频电机
2试验结果与分析
由三元复合液流速与沿程阻力关系可知:随着溶液流速的增加,沿程阻力损失是增大的,增加的趋势大致是二次曲线形式;与沿程水头损失公式
h f=K
L
D
v2
2g
(其中K称为沿程阻力系数)的变化趋势稍有区别,即流速在215~315m/s范围内的阻力损失值大于水头损失公式的计算值,这可能是试验误差所引起的。

由聚合物浓度与沿程阻力损失的关系曲线可知:在溶液流速保持不变的前提下,随着含聚浓度的增加,溶液的沿程摩擦阻力损失是增大的,曲线趋势呈近似抛物线型;在聚合物浓度低于900ppm 条件下,沿程阻力损失增速很缓慢;当聚合物浓度大于900ppm之后,阻力损失迅速增大。

因此,如果以减小沿程阻力损失为提高抽油机系统效率目标之一,建议聚合物浓度低于900ppm。

以含聚浓度1500ppm的三元复合溶液为例,研究了含碱量的变化对三元复合溶液沿程摩擦阻力的影响。

从含碱量与沿程阻力关系曲线可知:随着含碱浓度的增加,其沿程阻力损失是降低的,且初
49油气田地面工程第29卷第9期(201019)
doi:1013969/j1issn11006-6896120101091023
新型气-液-固复合分离器压力特性实验研究
杨蕊蒋明虎徐磊陈世琢东北石油大学机械科学与工程学院
摘要:针对油田油气开发的复杂性,结合多种分离技术的特点,提出开发一种新型
气-液-固分离器,并简要介绍其结构和工
作原理。

根据模拟分析结果,利用该分离器
对气液混合液进行了分离实验研究,了解了
操作参数的变化对旋流器内部流场及分离效
率的影响;同时验证了数值模拟结论的合理
性。

实验结果表明,新型气-液-固分离器
具有体积小、处理能力大和脱气效率高的优
点,具有良好的应用前景。

关键词:复合分离器;气液分离;分离效率;压力特性
1引言
目前,我国大部分油田进入中后期开发阶段,采出液携带大量天然气、水和泥砂等物[1]。

产出原油中伴生气的存在会使泵的工作性能降低,影响流量的准确计量,可燃气体还会带来安全问题,所以采出液中伴生气的分离是一个亟待解决的课题[2]。

旋流器是一种利用介质的密度差和离心力的作用分离非均匀相混和物的分级分离设备,可以用来完成液体澄清、固相颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分类,以及两种非互溶液体的分离等多种作业。

该装置由于具有结构简单、分离效率高、处理量大和成本低等优点,近年来已被广泛地应用到油田开发和环保等领域[3]。

2结构
本实验研究所用的分离器以圆柱形旋流分离器为基础,内部进行适当的改进,增加一个锥型体结构;并且在增加的锥体中段布置排液孔,排液孔与锥体内部的流道相通,作为与气、固两相分离之后的液体的主要通道;溢流口处采用与GLCC气液旋流器相类似的结构[4]。

具体结构如图1所示。

图1分离器结构
3原理
混合液经增压泵增压后,从切向入口高速进入
始阶段,含碱浓度的增加,对沿程摩擦阻力的影响较大;随着含碱量的增加,对沿程摩擦阻力的影响没有明显变化,降低的趋势逐渐趋于平缓。

以含聚浓度为1500ppm的三元复合溶液为例,研究了含碱量的变化对三元复合溶液黏度的影响。

从含碱量与溶液黏性关系曲线可知:随着含碱量的增加,三元复合溶液的黏度是逐渐降低的,含碱量在3000mg/L以下时,三元复合溶液的黏性急剧下降,然后进入较平缓的变化趋势状态。

3结语
通过室内试验研究三元复合溶液的溶液流速、聚合物浓度和含碱量与管流摩擦阻力的变化关系,得到以下几方面的结论:
(1)三元复合溶液随着流速的增加,其沿程阻力损失是增大的,且曲线趋势呈二次曲线型。

(2)在流速相同条件下,随着含聚浓度的增加,三元复合溶液的沿程摩擦阻力损失是增大的。

(3)在含聚浓度不变的条件下,对于三元复合溶液,随着含碱浓度的增加,其黏度和沿程阻力损失都是降低的。

参考文献
[1]徐典平,薛家锋1三元复合驱油井结垢机理研究[J]1大庆石油
地质与开发,2001,20(2):98-1001
[2]贾振岐,吕大伟,汪忠兴1三元复合驱油实验区块含水率和产油
量的预测[J]1油气田地面工程,2009,28(3):18-201
[3]张德实1特高含水期水驱及聚驱抽油机井管流特性与泵特性研
究[D]1大庆:大庆石油学院,20071
(栏目主持杨军)
50油气田地面工程第29卷第9期(201019)。