井下油水分离采油技术
井下油水分离器淡出油田
０
２ ８ ５ ０ ２ ０
所有采 出水无 需泵送到地 面处理 ，而是 直接
在 井 下 处 理 ， 节 省 了 相 关 费 用 。Ｊ ｈ ｏ ｎＡ
Ｖｅｌ Ｊ ｈ ． ｉｎ 根 据 Ｗ 一 ３ ｉ 和 ｏ ｎ Ｊ Ｑｕｎ ｌ— ｌ ９一 Ｏ
未 知
合 计
３ ５
６
１ ８
表 ｌ ５ ９套 井 下油 水 分 离 器 试 验 效 果评 价
效 果 好 果 中 果 差 总 成 功 率 失败 率 效 效 生产 层 ／ 理层 的 数 量 数 量 数 量 量 （ ） （ ） 处 等 的 数
碳 酸盐 ／ 酸 盐 碳 １ １
２
摘 要 来 自法 国 东 北部 阿 尔贡 地 区 国 家
研 究报 告评 价 了两 种基 本 的井 下油 水 分离 器 ： 机 械 分 离 油 ／ 的 水 力 旋 流 器 和 井 简 中 重 力 分 离 流 水 体 技 术 。 同 时 还 评 价 了 ４ 种 类 型 的 井 下 气 水 分 离 器 ：旁 通 工 具 、 改 进 的 柱 塞 泵 、 电 动 潜 油 泵 （ Ｓ ） 和 螺 杆 泵 （ Ｃ ） ＥＰ Ｐ Ｐ 。 研究 报告共 提供 了 ５ ９套 井 下 油 水 分 离 器 和 ６ ２ 套 气水分 离器装 置的效果 评价数 据 ，并定性 分析 了
部 的 国 家 能 源 技 术 实验 室 准 备 了题 为 “ 下 井 分 离技 术 动 态 ： 与 地 质 状 况 的 关 系” 的研 究
报告 。
碳 酸 盐／ 酸 盐 碳
７
３
０
０
１ ０
７ ０
３ ０
碳酸盐／ 砂岩 煤 ／ 岩 砂
砂 岩 ／ 岩 砂 砂 岩 ／ 知 未
电潜泵采油的工作原理
电潜泵采油的工作原理电潜泵采油是一种在油井井筒内的油层处安装电潜泵，利用电能转换成机械能，将压缩气体带动潜水泵机械部分转动，从而使机械部分带动井筒内的产液管从油层中产出石油的一种采油方式。
电潜泵采油具有简单、操作方便、采收率高的优点，是目前应用较广泛的采油方式之一。
1. 井下部分（电潜泵）电潜泵主要由潜水电机、泵壳、叶轮、密封、电缆和井下连接部分等组成。
电潜泵的工作原理是：在电源的作用下，电潜泵的潜水电机运转起来，带动叶轮旋转，将井中的油水混合物加压，然后将加压后的油水混合物送到井口。
2. 井筒内部分（产液管）产液管是将电潜泵采取的油水混合物从井底输送至井口的管道，它是由一系列的管子组成。
当潜水电机驱动叶轮旋转，将油水混合物加压后，油水混合物就被送入产液管，并通过产液管上升到井口。
3. 地面部分（分离器和油罐）油水混合物到达地面后，必须进行分离处理，以分离出水和油，这样才能将油收集到油罐中。
分离器是用来分离油水混合物的设备，它将经过加压的油水混合物进行沉淀，然后将分离出的油通过管道送入油罐，而将水排出井外。
电潜泵采油工作的基本流程是：在一口油井中，先安置电潜泵，然后接通电源让电潜泵运转起来，接着电潜泵就开始将油水混合物加压送入产液管中，随着连续不断地加压，产液管中的油水混合物不断上升，最终到达地面上的分离器，油和水被分离出来，然后油存放在油罐中，水被排出井外，这样就完成了一次电潜泵采油工作的过程。
电潜泵采油是一种简单、高效的采油方式，它使用电力作为能源，将电能转换成机械能，从而带动潜水泵机械部分运转，从油层中产出石油，为保障全社会的能源供应和经济发展做出了重要贡献。
电潜泵采油的应用：目前，电潜泵采油在油田开发中得到了广泛的应用。
它可以应用于各种不同类型的油井，包括陆上井和海上井，也可以被用于采集不同类型的油，如常规油、非常规油、重油、粘稠油以及稀油等。
1. 提高采油效率利用电潜泵采油可以在油井中创造更高的压力，最终增加产出。
水平井井下油水分离控制底水锥进新方法
主要是根 据生 产实 际情况 ，建立 井下 水平井 油水分 离 技 术 的数学 模 型 ，通 过保 角变 换 和势 函数 理 论 ， 推 导 出井下 油水 分离技 术在 底水驱 油油 藏水平 井 中
新 的临 界 产 能公 式 ，用 于 指 导 现 场 制 定采 油优 化 方案。
正比的，降低压降就等于降低采油速度。许多分析
井下 油水 分离 技 术在水 平 井 中的应 用如 图 １ 所 匀 ，将 达到 最大 的采 收率 。所 以在现场 开采 中保持
示 。该 技术 采 用 了多层 完 井技 术 ｎ ，水平 井 一 支钻 临界产 量是 非常重 要 的 。底水 油 藏开采 的最优 化方 人产 油带 ，水平井 另一 支钻 入水层 中 。产 出 的油通 案就是保 持油 产量 始终在 临界 产量 以下 。
中的一个基 本结论 是 ，如果 采 油速度非 常低 就可 以
避免水 的锥 进 ，而产 出 的只有油 。这个 低 流速 叫做 临界 流速 ，即无 水锥 产生 时的最 大采 油速度 。如果 油 藏在所 有 的时 问 内都 以临 界流速 开采 ，由于没有
１ 应 用 原理
水 锥产 生 ，水 驱 为典 型的活 塞式驱 替 ，油藏驱 扫均
∞ ∞ 一 一
一∞ ∞巩 一 玑 一 一
恒压 越 界 （ 水 界面 ） 油
● 产油 井
０
产承 井
注 水 井
● 注油井
＝
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ｊ｛ ｊ ． ｊ 试验 研 宪 １
水平井井下油水分离控制底水锥进新方法
王政 蓉 王 臣 刘 竟成 汪 涛 。 。
井下油水分离采油技术应用及展望
（ ） 在 经 济 上 ，产 出水 的举 升 、存 储 和 处 理 １ 费用 ，水处 理设备 投 入和操 作 费用等 不 断增加 ； （ ）在 环境 方 面 ，产 出 水 处 理 过 程 中 泄 漏 及 ２ 排 放造 成越 来越 突 出的环保 压力 ，迫使 采 油企业 采 用 新 技 术 以 减 少 产 出水 ，从 而 降 低 环 境 污 染 的
收率 等 优 点 ，国外 已 进 人 大 规 模 商 业 开 发 阶 段 口２。我 国大部 分 油 田 已 进 人 中 、高 含 水 阶段 ， ｜ ］
综 合含水 质 量分 数 已达 到或 超 过 ８ ％ ，因此 从 ２ ０ Ｏ 世 纪末 开始 ，有部 分高 校和 石油企 业 联合进 行 了井 下油水 分离项 目研 究 ，并分 别在 辽河 、胜利 等油 田
摘 要 针 对 油 井产 出水 处 理 问题 ，探 讨 了 井 下 油 水 分 离 （ ｏ ｎ ｏ ｉ Ｗａ ｒＳ ｐｒｔ ｎ Ｄ ｗ ｈ ｌ Ｏ ｌ ｔ ｅ ａａ ｏ ， ｅ ／ ｅ ｉ
ｂ ｗｓ ｏ ）采 油技 术 出现 的背景 、分 离系 统 的 两大基 本 类 型 、原 理及 现 场 试 验 情 况 。评 述 了应 用 此
实 现油水 分离 。
１ ．重 力式 Ｄ ＷＳ Ｏ
究 中 心 于 １９ ９ １年 率 先 提 出 “ 下 油 水 分 离 井
（ ｏ ｎ ｏ ＯｌＷａ ｒ Ｓ ｐ ａ ｏ ， Ｄ ＷＳ） 的 设 Ｄ ｗ ｈｌ ｉ ｅ ／ ｔ ｅａ ｔｎ ｅ ｒ ｉ Ｏ ”
重力 式 Ｄ ＷＳ以有 杆 泵 与井 筒 重 力 沉 降 分 离 Ｏ 组合 系统 为代表 。它 利用 油水 密度差 在 重力作 用下 使油水 在 油套环 形 空间进 行分 离 。沉在 下部 的水被
井下油水分离技术在曹妃甸油田的应用
井下油水分离技术在曹妃甸油田的应用
田楠 范海 燕 马 团校 中 海石油有限公司天津分公司
摘 要 ：井 下 油水 分 离是 近年 来发展 起 来 的一项 新技 术 ，这 项技 术 通过 在 井 下对 油水进 行 分 离 ，分 离后 的 水 不被 举 升 到 地 面 ， 而是 直接 注 入 合适 的地 层 ，分 离后 的 富油 流被 举 升 到 地 面 。
油 水 重 力 差 ＞ ％， 黏 度 （ 下 ）＜３ ｐ ５ 地 ０ｃ ；④ 电泵
还 可 以通 过 变 频 器 和 油 嘴 调 节 水 力 旋 流 器 分 离 效 率 ，当注入 层 注入 能力 下 降时 ，还 可 以通过 药剂 管 线 注入 药剂 对地 层进 行增 注处 理 。
工 作 ３ 以上 ，超 过 电泵 的运 行 周期 ；⑤ 具 有较 高 年
分 离 效 果 。分 离 器 人 口压 力 等 于下 部 电 泵 出 口压 应用 井下 油水 分 离器 。 （ ）井筒 的完 整性 。为 了防止流体在 管外 流 ８ 力 ，分 离器 富油 流体 出 口压 力等 于上 部 电泵 人 口压 力 ，分离 器 排 出水 出 口压力 可 以 由环空 内传 感器 随 动 ，备选 井 的井 筒必 须有 封 隔器 把 注入 层和 生产 层 时监 控 。上 部 电泵采 用 小排 量 的 电泵 ，给油 管 中富 封 隔开 ，同时具有 良好 的 固井 质量 。 油 流体提 供 举升 动力 ，通过 地 面变频 器对 其 排量 进 行 大 范 围调 节 。分离 器 出 口压力 等 于上部 电泵人 口 压力 ，通过 地 面变频 器 和油 嘴 可 以调节 水力 旋 流器 分离 效率 。 曹妃 甸 油 田井 下油 水分 离 系统 不仅 可 以通过 地
大庆油田井下油水旋流分离器分离性能
ＭＰ ． ａ 对井 下 油水旋 流分 离器 内部 流场进 行数 值模 拟 ， 质物理 参数 ： 的密度 为 ９ ８ ２ｋ ／ ， 力 黏度 介 水 ９ ． ｇ ｍ。动 为 ｌ０ ３ｍＰ Ｓ 体积 比为 ９ ～９ ； 的 密度为 ８ ９ｋ ／ ， ０ ａ・ ， ５ ８ 油 ８ ｇ ｍ。动力 黏度 为 ３０ ０ｍＰ Ｓ ６ ａ・ ． 确定 单体 处 理 量 为 ４ｍ。 ｈ的 井 下 油水 ／
合液 （ 油较 高 的井液 ） 升至 地面 ， 含 举 实现 在 生 产 井筒 内 注水 与采 油 工 艺 并 行． 工 艺 不 但 能控 制 无 效 产 该
液 ， 少 油井产 出水 量 ， 减 有效 缓解 后 续水处 理 压力 ， 且 可使 ９ ％左 右 的特 高含 水 率条 件 下 的生 产井 实 现 而 ８
式， 扩散 项采 用 中心差 分格式 ， 力 一速度耦 合采 用 ＳＭＰ Ｅ算 法 ， 力插值 格式 采用 Ｐ Ｅ Ｔ 压 Ｉ Ｌ 压 Ｒ Ｓ Ｏ！格 式．
１ ２ 分 流 比 的 影 响 ． 在 分 流 比 为 ２ ． 、４ ２ 、４ ４ 、４ ６ 、４ ８ 、 ５ ０ ｏ ２ ． 、 ５ ４ 、 ５ ６ 、 ５ ８ 、 ４ ０ ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． ２ ． Ｖ 、 ５ ２ ２． ２． ２．
区域 的漩 流 最剧 烈 ， 入 口区域 网格 加密． 将 单元 网格 的设 置在 轴 向 、 向布置较 稀疏 ， 周 沿 径 向布 置较 密集． 壁 面处 ， 在 为满 足无滑 移边
截面 Ｉ
图 １ 井 下 油 水 旋 流分 离 器 结 构 示 意（ 位 ： ｍ） 单 ｍ
同井注采技术与油藏工程一体化应用及效果评价
随着我国油田开发的不断深入，主力油田相继进入高含水开采期，当生产井含水率超过98%，就不具备经济开采价值[1-2]。
大庆油田主力区块综合含水率超过95%，部分油井含水率超过97%，大量产出水无效循环，地面水处理规模呈级数增长，导致能耗大幅度上升，开发效益变差，举升、集输及处理设备投入成本和运行费用不断增加，环保问题日益突出。
油井因含水率上升接近经济开采极限，造同井注采技术与油藏工程一体化应用及效果评价彭永刚李巍巍周广玲郑学成马志权（大庆油田有限责任公司采油工程研究院）摘要：以“井下油水分离、注采一体化”为理念，自主研发了井下油水分离同井注采技术，在井下对高含水采出液进行油水分离，分离后的油举升至地面，分离出的水直接回注到地层，可大幅降低地面采出液量，节约开采成本。
将该技术与油藏工程结合应用，通过调整注采层系，重构注采关系，可以改变并增加驱替方向，提高采收率。
井组试验表明，利用该项技术可以实现高关井组复产，4口试验井平均含水率降低4个百分点，累计增油528.5t，恢复了经济开采价值，为探索延长高含水老油田生命周期、拓展开发极限提供一种新的技术手段。
关键词：特高含水油田；同井注采；油藏工程；驱替关系；经济开采DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.10.013Integrated application and effect evaluation of injection-production technology and reservoirs with the same wellPENG Yonggang，LI Weiwei，ZHOU Guangling，ZHENG Xuecheng，MA Zhiquan Production Research &Engineering Institute of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：Based on the concept of "downhole oil-water separation，injection-production integra-tion"，the downhole oil-water separation and injection-production technology in the same well are independently developed．The oil-water separation is carried out in the well，and the separated oil is lifted to the surface，and the separated water is directly reinjected into the formation，which can great-ly reduce the surface produced liquid volume and save the production cost．Combining this technology with reservoir engineering，by adjusting injection-production strata and reconstructing injection-pro-duction relationship，displacement direction can be changed and increased，and oil recovery can be improved．The well group test shows that this technology can realize the resumption of production in Gaoguan well group，the average water bearing of four test wells is reduced by 4percentage points，the cumulative oil production is increased by 528.5t，which restores the economic exploitation value and provides a new technical means for exploring and extending the life cycle of old oilfields with high water bearing and expanding the development limit ．Keywords：ultra-high water bearing oilfield；injection-production with the same-well；reservoirs engineering；displacement relationship；economic exploitation 第一作者简介：彭永刚，工程师，2012年毕业于辽宁石油化工大学（机械设计制造及其自动化专业），从事新型人工举升工艺技术研究工作，138****1902，****************，黑龙江省大庆市让胡路区西宾路九号采油工程研究院举升工艺研究室，163453。
采油技术
1. 注水开采法在注水开发油藏中,因注入水沿高孔隙度、高渗透带、大孔喉或裂缝窜流而使基质、低孔隙度、低渗透带中的油气采出程度低,甚至采不出而成为剩余油,因此要加大采出剩余油的力度。
注水吞吐采油是将水注入产层,注入水优先充满高孔隙度、高渗透带、大孔喉或裂缝等有利部位,关井后,在毛细管力作用下,使注入水与中、小孔喉或基质中的油气产生置换,导致产层中的油水重新分布,然后开井降压,使被置换至高孔隙度、高渗透带、大孔喉或裂缝中的油气随部分注入水一起采出。
因此,注水吞吐采出的油量与岩石物性、润湿性、界面张力、油水黏度和关井时间紧密相关。
注水吞吐采油对不同润湿性油藏都有效,亲水性越强,则越有利于注水吞吐采油。
可以预见,储层条件相同,并具有相同的剩余可采储量,只要改变注入水性质,延长关井时间,亲油储层不但可以实施注水吞吐,而且仍可采出较多石油。
如果加入表面活性剂和防粘土膨胀剂可降低油水界面张力,使岩石向亲水方向转化,并保护了储层,可进一步提高采收率[3 ] 。
多年实践证明,水质的好坏直接关系到油田的开发效果及整体效益。
因此,含油污水的处理至关重要。
尽管各油田采出水水质各异,但一般都具有“四高”特点,即含油量高、悬浮物含量高、矿化度高和腐蚀性高。
含油污水的“四高”特点和油田注水对水质的特殊要求,决定了含油污水处理的高难度和高投入。
另外在污水处理方面存在一定的难度,这是注水采油一个难以解决的问题。
2 、注气采油法注气法主要有注二氧化碳、氮气驱、烟道气及混合气等。
从技术可行性考虑,一般适用于注气开发的油藏具有以下特点: (1) 储层泥质含量过高,注水开发易引起水敏的油藏; (2) 油层束缚水饱和度高,注水效果不好的油藏; (3) 一般稠油油藏; (4) 裂缝不发育,不易引起气窜的均质油藏; (5) 薄油层。
2. 1 二氧化碳驱机理由于二氧化碳在油中的溶解度大,在一定的温度及压力下,当原油与CO2 接触时,原油体积增加,黏度降低。
海上油田井下油水分离技术研究与应用
72井下油水分离技术最早于20世纪90年代提出，但由于应用的特殊性与局限性，该项技术长期以来未能得到突破性的发展与应用。
随着越来越多的油田进入高含水阶段，以及人类环保意识的逐渐增强，井下油水分离技术近几年来有了一定程度的发展并在国内得到了现场试验与应用，受到了石油工业界和开发技术领域的高度关注。
1 基本原理海上油田机采井主要下入潜油电泵进行生产，地面普遍配有变频设备。
井下油水分离技术在油井现有生产管柱的基础上，增加了井下油水分离器和配套装置，将油层产出油水混合液直接在井下进行分离，分离出的富含油液体通过电泵举升到地面，而分离出的含油率极低的污水则在井下直接回注到同井的目标注入层位。
该工艺可满足“采上注下”或“采下注上”的需求，能够有效解决海上高含水油田产水量过大的问题[1-3]。
2 海上油田井下油水分离技术发展现状近几年来，越来越多的海上油田进入中高含水期，油田产水开始面临越来越多的问题。
其突出表现在地面水处理设备投入与操作费用随油田产水量的增加而不断增加，水处理受限导致油田提液稳产措施的实施受到制约。
由于提液受限，油井将逐渐濒临经济开采极限，无法获得最佳的油田最终采收率[4]。
井下油水分离技术是一项典型的机械式控水工艺，多年的研究成果表明，该项技术对于高含水油井具有较明显的稳油控水效果。
另外，海上油田油井普遍下入244.5mm（9-5/8"）套管，更大的油井径向空间有利于井下油水分离生产管柱的研发，井下油水分离装置配合机采井井下电泵机组及地面配套设备大幅度提升该项工艺性能的稳定性。
因此，通过将该项技术应用于海上油田，解决了由于井下油水分离生产管柱的复杂性、套管尺寸的局限性以及工艺本身的高成本性等原因导致的该项技术长久以来未能在国内得到大规模的应用与推广的问题[5]。
3 现场应用及效果由于井下油水分离技术对于海上油田具有高度的适用性，该项技术最近几年逐渐成为海上高含水油田的一项重要挖潜方向。
油田井下作业抽汲排液关键技术
油田井下作业抽汲排液关键技术油田井下作业抽汲排液是石油开采过程中的重要环节，它直接关系到油田生产效率和成本控制。
而抽汲排液的关键技术对于油田生产具有重要意义。
本文将从技术原理、装备设施、作业流程等方面介绍油田井下作业抽汲排液的关键技术。
一、技术原理1. 井下抽汲排液的原理井下抽汲是指利用泵设备将井中的液体抽出井口，通常是为了排除井下积液或废液。
油田井下作业抽汲排液的原理是通过使用泵设备将井底积液、废液等物质抽出井口。
泵设备包括电泵、柴油泵、气举泵等。
油田井下作业排液的原理是将井下积液、废液等排出井口，以保持井下环境清洁，提高油田生产效率。
通常排液包括大量的含油水、废水、泥浆等有害物质，排液技术需要保证排液的安全、高效。
排液装备主要包括排液裁切器、排液泵、排液管等。
二、装备设施1. 电泵电泵是油田井下抽汲排液的重要设备之一。
它的主要作用是将井下的液体抽至井口，然后通过管道输送出来。
电泵广泛应用于电力供应充足的地区，它具有操作简便、稳定性好、功率可调节等特点。
2. 柴油泵柴油泵是油田井下抽汲排液的另一重要设备。
它主要通过柴油机带动泵机进行工作，适用于电力供应不足或无法供给电力的地区。
柴油泵具有便携式、适应性强、动力可靠等特点。
3. 气举泵气举泵是一种利用气体压力将液体抽出井口的设备。
它常用于低产量、产量波动较大的油井，具有节能、环保、使用寿命长等优点。
4. 排液泵5. 排液裁切器排液裁切器是用于将井下排出的含油水、废水进行分离处理的装置。
它的主要作用是分离油水混合物，并保证排液的安全、环保。
6. 抽汲排液管道抽汲排液管道是将井下抽出的液体输送到地面设施的管道。
它通常采用耐高压、耐腐蚀、耐低温等特殊材料制造，以确保管道的安全可靠。
三、作业流程在进行抽汲排液作业前，需要对井下情况进行调查，了解井底积液、废液的性质和含量。
根据具体情况选择合适的抽汲排液设备，并进行必要的检查和维护。
2. 抽汲作业选择合适的抽汲设备，将其安装至井下，按照规定的程序进行操作，将井底积液、废液抽出井口，并输送至地面。
井下油水分离采油技术运用
井下油水分离采油技术运用摘要：我国是一个地域辽阔的国家，堪称地大物博，然而，在诸多能源形势中，石油却是资源储量较为匮乏的国家之一。
石油是现代人类生产、生活、贸易交往等不能缺少的一种能源，其一直都是自然能源当中关键的一部分，可是，当前我国很多石油开采企业正在面临一个非常艰难的课题，这一难题让油气能源在持续发展的道路上举步维艰，并且现代石油企业的开采作业还对自然环境产生极为严重的不良影响，究其原因是因为当前所使用的采油工艺技术已经不适合含水量不断升高的油井开采活动了。
所以，本文着手于含水比重较高的油井开采作业中出现的问题，论述井下所使用的油水分离工艺技术原理，以及其优点，经过一系列的实验活动来验证其在实际作业中的可操作性。
关键词：油井下；油水分离；采油；工艺技术；运用伴随我国国民经济的不断增长，社会经济也获得不断发展，人们对能源的消耗量也在逐渐提升。
而能源在社会发展当中具有极为关键的地位，其是社会、经济获得发展的关键性物质前提。
石油是现代人类生产、生活当中必不可少的一种能源类型，在国民经济增长中具有较为突显的作用，可以带动国家以及各个地区经济贸易、经济等的发展。
当前我国用来进行石油开采的工艺技术手段还有很多需要改进的地方，需要有关工作者不断进行探索研究，以推动各项技术的发展与研发。
伴随油田开采进度的不断推行，开采出来的原有中含水量也在不断增加，于石油能源的开发成效与监管等工作来讲，都产生了程度不同的负面效应，所以，在石油开采作业过程中应用先进技术是极为关键的。
本文中对油井下的油水分离工艺技术手段进行探究论述，以期能够为推动油田企业的持续发展。
1、原油含水量高给现代油田企业开采作业带来的影响我国现代非常重视油田开采过程中所使用的节能工艺技术手段，以及其未来长远、持续的发展，自从有了油田开采企业至今，一直在不断从多个层面上进行探索研究，其中包含技能型技术的探究，能源节约工程项目的建设，能源节约工程项目的专项投资等，这些工作的有效落实，都推动了我国油田企业油田节能工艺技术手段的创新发展。
井下油水分离技术油藏数值模拟
的。对于高含水井 ，水平井段水淹面积大 ，不适合
图 １ 目标 井 单 井 模 型 表 １ 油 藏 构造 输 入 数 据
使用 调流 控水技 术 。遥控 分采 控水技 术 主要适用 于 误钻 穿水 层而导 致油 井进 水 的情况 ，不适 用于 底水 脊进 出水 的水平 井 ；同时该 技 术操作 难度 大 ，需 要 在控 制信 号 、调 换水 嘴作业 、防砂 和分层 能力 方面
关键 词 ：井下 油水 分离 ；底水 ；水 锥 ；数值 模拟 ；采 收率
ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ０ — ８ ６２ １ ．．１ ｏ： ． ９ｊｓ ． ６ ６ ９ ．０ １ ０ ３ １ ９ ．ｓ ０ ４
在 油 田开 发 中具有底 水 的油 藏较 多 ，避 免底水 锥 进 因素及 有效 控制 水锥 的方 法是 非 常必要 的。本 锥 进是 开 发 活跃 底 水 油藏 提 高采 收率 的技 术 关 键 ， 文 主要 通过 计算 机模 拟计 算来 确定 对井 下油 水分 离 因为一旦 底水 突破 ，将 造成 生产 井大 量产 水 ，产油 技 术在 目标 井 中的实 施效 果 。研究 表 明 ，对 于处 于 量 大幅度 降低 ，大 量生 产井 因为 含水 高造 成油 井低 高 含水 期 的水 平井 ，该 方 法能 有 效地 降低 含水 率 ， 产或 者停 产 。 目前 ，国内油 田控制 水 锥 的方法 主要 提 高 产 量 ，使 濒 临工 程 报 废 的水 平 井 重新 恢 复 生 有 ：① 避 射 ；② 在 油水界 面 上部 注入凝 胶 等物 质来 产 ，对油 田的高效 开采 有重要 意 义 。 制造 人工 隔板 ；③保 持采 油 速度 ；④ 关井 压锥 。但 这些措 施 只能在 一定 时期 内保 持油 水界 面 的相对 稳 定 ，极 大地 限制 了油 井 的产 能 ，不 能从 根本 上解 决
国内外井下油水分离采油技术进展
图1：旋流分离器原理示意图
3.4、重力分离技术
重力式DOWS使得进入井筒的油滴上升，在井 内形成一个分散的油层。这种DOWS有两个吸入 口：一个在油层内,另一个在水层中。随着抽油杆 上下移动,油被举升到地面,水被回注地下。
3.5、DAPS的结构
DAPS结构简单，它与DOWS系统的关键区别 在于有两个吸人口。DAPS井下部分结构固定阀I 为偏心固定阀，固定阀Ⅱ和Ⅲ构成下部固定阀总 成。管式泵采用堵塞式柱塞，能将举升液与注入 水分隔开来。杆式泵柱塞总成、连杆和管式泵柱 塞总成合称游动系统。
油水分离器
实心抽油杆 空心抽油杆 内泵筒 内柱塞 外柱塞
切向入口 漩流分离器
封阁器
4.3、多流道泵与管式泵串联管柱示意图
低含水原油 原油提升泵
固定单向阀
游动单向阀 分离后原油 油层
漩流分离器 水层
水
抽油杆 提升泵柱塞 游动单向阀 连杆
固定单向阀 高含水原油
切向入口 封隔器
下配流盘
双液流泵固定单相阀
一个DOWS系统包括许多组成部分， 最重要的部分是一套油水分离系统和至少 一台用于将油举升到地面并将水回注到井 下的泵。两种基本类型的DOWS已被研制 出来：一种是机械分离，应用水力旋流分 离器实现油水分离：另一种是在井筒中靠 重力分离。
3.3、水力旋流分离技术
该旋流分离器是由一组或多组具有直壁 和曲壁剖面的逐渐缩径的圆筒形和锥形部 件组成；流体经有杆泵升压后通过上部侧 向切入口进入旋流分离器，在逐渐变细的 旋流分离器中产生使油水分离的离心力， 使油流上升到采集系统；分离水则向下或 向上注入到回注层，从而实现原油、污水 的有效分离。分离器原理见下图1。
4.1、分抽泵及配套生产工艺管柱
一种井下油水分离同井注采系统及方法
一种井下油水分离同井注采系统及方法Underground oil-water separation and injection-production system is a crucial process in the oil and gas industry. 井下油水分离和注采系统对于石油和天然气行业来说至关重要。
First of all, the design and implementation of such a system must take into consideration the complex geological conditions and the varying compositions of the extracted fluids. 地下油水分离和注采系统必须考虑复杂的地质条件和不同地层流体的组成。
The primary goal of an underground oil-water separation and injection-production system is to efficiently separate oil and water, and then effectively inject the separated water back into the reservoir to enhance oil recovery. 井下油水分离和注采系统的主要目标是高效地分离油和水，然后有效地将分离后的水注入到油藏中，以提高原油采收率。
In this process, the equipment and materials used should be corrosion-resistant and able to withstand the high pressure and temperature conditions experienced underground. 在这个过程中，使用的设备和材料应具有耐腐蚀性，并能够承受井下的高压和高温条件。
井下油水分离系统国内外研究现状
井下油水分离系统国内外研究现状作者：陈小安来源：《中国科技博览》2018年第29期[摘要]井下油水分离技术是油田进入高含水期后提高油田开发综合效益、减轻地面污水处理压力、减少举升能耗的一项新技术。
产出水几乎影响到石油开采的各个方面比如：法规、从储量采收率、操作费用、腐蚀、投资开支以及环境等问题。
分析井下油水分离系统国内外研究现状，有助于研制便于操作、环保、高效的油水分离装置。
[关键词]油水分离现状装置中图分类号：TE931.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0306-011 前言目前己开发油田总的来说己进入髙采出程度和高含水阶段。
我国三大石油公司所隶属的许多油田含水率已经达到 90%，更甚至有些将超过 95%，每年产出采油废水量达 4亿吨以上，是油田含油污水的主要来源。
由以上统计数据可以看出，不仅我国就全球大多数油田企业来说，含油污水的增多成为阻碍油田发展的关键性因素。
因此，对含油污水进行有效且经济的净水处理，使其达到回注标准，对油田产业的经济发展有着举足轻重的战略性意义。
研制便于操作、环保、高效的油水分离装置，从根本上降低含油污水的产生是当前油田开发的重要任务。
2 国外研究现状1991年，加拿大C-FER（The Centre for Engineering Research Inc.）提出的一种可行性研究计划，通过减少举升至地面的产水量来减少含油污水的处理费用，该研究就是井下油水分离技术DOWS，即将重力分离装置或静态旋流分离器与传统采注系统配套使用来实现井下油水分离及含油污水的同井回注。
此相技术是想通过将泵体与分离装置联合使用，在井下的采油套管内部完成采出液中油水分离，将富油流通过采出泵举升至地面，其余符合回注标准的富水注至油井的回注水层中。
井下油水分离系统结构简图如图所示。
自井下油水分离（DOWS）技术提出后，国内外有大量的科研工作者对其进行了不同方面的深入研究和分析，不断在井下油水分离系统研究领域取得了重大突破。
井下油水分离技术综述
井下油水分离技术综述 编译:邵建萍 牛宝荣(新疆哈密石油基地勘探开发研究院)审校:张兴平(大庆油田工程有限公司) 摘要 井下油水分离(DOWS)技术就是在井下将水分离出去,然后注入到井下合适的层位,而含有微量水的原油则被采到地面。
自90年代介绍DOWS后,对这项技术进行了试验应用的测试。
通过对DOWS可行性的信息进行的收集,介绍了井下分离技术的状态,并提供了粗略的参考数据。
主题词 油气生产 油水分离 DOWS 系统 矿场试验一、引言产出水是指在油气生产过程中从烃类地层中开采到地面的水,它包括地层水、注入水、以及添加到井下中的任何化学剂。
常规生产过程是将油、水开采到地面,然后在地面将其分离。
地面分离采用的是分离和脱水设备,其中包括撇油池、板式组合装置和水力旋流器。
某些情况下,在油水分离之前采用交叉流隔膜过滤器来降低水相中的含油量,改善排放前水的质量。
在油藏成熟期及油气产量高峰期通常是含水量相对较高,从而使原油举升和水处理成本提高。
含水量的增加要求对井下生产设备进行必要的维护,并需要对井下腐蚀、细菌和结垢现象进行处理。
尽管生产井在水处理和再次使用方面一直有不同的选择,但是人们越来越关注废物处理这个公众问题。
产出水处理对环境的影响对人类来说已经成为一个主要问题,特别是由于不当的注入操作而造成的饮用水地下污染或溢出造成的地面污染。
未来,迫切期望出台与产出水管理相关的环境法规,并要求有新的措施和技术来管理产出水。
DOWS技术是90年代引入石油界的。
1999年美国能源部着手研究及评价其可行性。
DOWS不像常规分离过程,它是在井底将产出水与油气分离,并将分离出的产出水注入其它地层。
注入层通常比生产层深,而油气则泵送至地面。
二、DOWS系统DOWS系统基本上由2个系统组成,既分离系统和泵送/注入系统。
根据使用的分离系统已研发了2种基本的DOWS类型。
一种是重力分离,另一种是使用水力旋流器分离油水。
而第三种分离系统是仍在研发的隔膜分离技术,对于其在油田中的应用是通过模拟研究来进行调查的。
三作用泵井下油水分离系统分析
２０ ０ ８年 第 ３ ７卷 第 ９期 第 ４ ３页
ＯＩ Ｆ Ｅ Ｌ Ｉ ＬＤ ＥＱＵＩ Ｍ Ｅ Ｐ ＮＴ
石 油 矿 场 机 械
２０ ３ （ ）４ ～ ４ ０ ８， ７ ９ ： ３ ５
文 章 编 号 ：１ １ ３ ８２（ ０ Ｏ０ － ４ ２ ０８） － ４ — ０９ ００ ３ ０３
ｐｕ ｐ ｍ ｓ，ｔ ｏｗｅ ａ ｖ ｈｅ ｌ ｒ ｖ ｌ ｅ，ａ ｄ ａ ｐ ｃ ｒ，ｔ ｋｅ ｄ ａ ａ ａ ｉｙ ｓ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ａ ｄ ｗａ ｅ ｎ ｎ ａ ｋｅ ａ ｓ ａ ｖ ｎｔ ｇｅ ｏｆｇｒ ｖ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｆ ｏ ｌ ｎ ｔ ｒ ｉ
ｐ ｏ ｕ ｅ ｌ ｉ ｎ ｌｏ ｉ ｗｉ ｒ ｃ ｓｏ ｔｒｐ ｏ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅｓ ｒａ ｅｗｈ ｌ ｔ ｒｔ ｅｉｊｃ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆｕｄ ａ ｄ ａｌ ｗｓｏ１ ｔ ｔａ ｅ ｆｗａｅ ｒ ｄ ｃ ｄｔ ｈ ｕ ｆｃ ｉ ｗａｅ ｏ ｂ ｎ ｅ — ｈ ｅ
三 作 用泵 井 下 油 水 分 离 系统 分 析
曲 占庆 ， 王 璐 ， 苏 建 ， 袁 玲 ， 管 琳 ， 建 敏 ， 学 云 刘 杨
（ 国石 油 大 学 （ 东 ） 山 东 东 营 ２ ７ ６ ） 中 华 ， ５ ０ １
摘要 ： 三作 用 泵 系统 （ ＴＡＰ ） 用重 力分 异原 理将 井 筒 内产 出液 中的 油 水分 离 ， Ｓ利 并将 富油液 举 升 至
参考文献 ：
［ ］ 马 德 坤 ．牙 轮 钻 头 工 作 力 学 ［ ．北 京 ： 油 工 业 出 版 １ Ｍ］ 石
社 ， ９ ４：０ — ３ ． １ ９ ２ ６２ １
５ 结论
１ 三牙 轮钻 头破 碎 岩石后 得 到 的破碎 坑 可 以 ）
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专利申请号 :01276194. X 公开号 :2530061 申请人 :康杰 范桂德 顾红英
一种油田机械采油用的可坐封稠油泵 ,由上泵 总成 、联通接头 、联接管 、下泵总成组成 ,其中上泵总 成由上泵筒 、上柱塞组成 ,下泵总成由受力管 、下泵 筒 、下柱塞 、出油阀 、进油阀组成 。轴向力由上泵筒 、 受力管承担 ,下泵筒不承受轴向力 ,受力管的刚度和 强度大 ,抗压和抗拉能力强 ,因此 ,可以带长尾管和
(胜利油田有限公司临盘采油厂 ,山东临邑 251507)
摘要 针对油井因含水过高而造成的水处理费用增加 、管线泵站腐蚀严重和油井经济效益过低或根本无效益 而导致的过早关停问题 ,进行了井下油水分离采油技术研究 。运用水力旋流分离技术 ,通过井下抽油注水双作用 泵 ,在抽油机上行程将分离出的原油抽出 ,下行程将分离出的水注入地层 ,可在同一油井内有效地完成采油 、油水 分离和产出水回注 ,从而降低油井产液量及采出水量 ,改善了抽油机运行工况 ,节约了水处理费用 。临盘油田大芦 家区块 L2 - 51 井的矿场试验结果表明 ,对应油井含水率持续下降 3 个多百分点 ,油井产液量下降 10～15 t/ d ,见到 了明显的降水效果 。井下油水分离采油技术可作为高含水油井井组采油注水的有效措施 ,在高含水油田具有广阔 的应用前景 。
1380. 98 m ,1391. 16 m ,1400. 925 m ,1410. 605 m , 1420. 515 m ,1430. 015 m 。 2. 2 设计方案 2. 2. 1 施工目的 实施井下油水分离工艺试验 ,可 减少采出水量 ,补充回注层的能量 。 2. 2. 2 射孔情况 见表 2 。
[2 ] Larry J ,Chrusch. Downhole Oil and Water Separation Potential of New Technology Proceedings , Indonesian Petroleum Association Twentyfift h Silver Anniversary Convention ,1997 - 10
[3 ] 李海金. 井下油水分离技术的发展现状与应用前景. 国外石油机械 ,1998 ,9 (5) :50～59
[4 ] 李玉星 ,冯叔初 ,张劲松. 液液旋流分离器数值模拟技 术研究. 第六届全国非均相分离学术交流会暨均相分 离新型技术推广会论文集 ,2000 :206～212
[ 5 ] 王微. 井下油水分离系统结构及类型概述. 石油机械 , 1998 ,26 (12) :48～51
功图正常 。 2. 2. 6 实施效果 L2 - 51 井实施井下油水分离 采油工艺后 ,产出水回注馆 1 段 ,与回注层相对应的 L2 - 202 井 、L2 - 2 井 2 口油井含水持续下降 3 个 多百分点 ,见图 3 、图 4 。油井液量比原井正常生产
64 时下降 10～15 t/ d ,见到了明显的降水效果 。
Ξ国家专利 :专利号 ,ZL96206668. 0 。
作者简介 :任闽燕 ,1972 年生 。1995 年毕业于石油大学 (华东) 油藏工程专业 ,现从事新技术调研引进与成熟技术推广应用工作 ,工程
师 。电话 :0534 - 8861311 。
任闽燕等 :井下油水分离采油技术
63Βιβλιοθήκη 石油钻采工艺 2004 年 12 月 (第 26 卷) 第 6 期
的投资 ,有显著的经济和社会效益 。 (4) 可以根据现场需要对该工艺进行改进 ,实现
在单井内由一水层采出液 ,直接回注到同井内一油 层 ,以达到提高油层供液能力的目的 ,并且节约大量 的注水管线及水处理费用 ,减少水质对地层造成的 堵塞 。
表 2 L2 - 51 井主要油层参数
油层井段 油层厚度 电测解释 层位
/m
/m
备注
油层 馆 2 1418～1421 3
采油井段
油水同层 馆 1 1383～1386 3 补孔防砂注水井段
2. 2. 3 主要生产参数 见表 3 。
表 3 L2 - 51 井主要生产参数 泵径 冲程 冲次 泵深 日产液 日配注量
53
回注泵 1500
14
80
2 现场试验
临盘油田大芦家区块 L2 - 51 井组有 3 口油 井 ,分别是 L2 - 51 井 、L2 - 202 井和 L2 - 2 井 ,其 中 L2 - 51 井生产馆 2 段 ,L2 - 202 井 、L2 - 2 井生 产馆 1 + 馆 2 段 ,正常生产时 3 口油井综合含水都 高于 90 % ,其中 L2 - 51 井综合含水高达 96. 2 %。 因此选择该高含水井组进行井下油水分离矿场试 验 ,于 2001 年 7 月对 L2 - 51 井实施井下油水分离 采油工艺 ,采下注上 ,产出水回注馆 1 段 ,为 L2 202 井和 L2 - 2 井注水 。通过近 23 个月的试验证 明 ,该技术基本达到同一油井内有效地进行井下的 油水分离回注水的目的 ,对应油井的产液量和含水 也呈持续下降趋势 。 2. 1 L2 - 51 井基本数据
关键词 井下油水分离 采油 高含水 回注 降水
油田开发进入中后期后 ,油井采出液含水率越 来越高 ,不仅增加了水处理费用 ,严重的甚至会致使 油井经济效益太低或根本无效益而过早关停 ,此外 , 还存在动力设备地面工程投资较大 、管线泵站腐蚀 严重问题 。为降低采油成本 ,提高综合经济效益 ,加 拿大 C - FER 工程研究中心于 1991 年率先提出“井 下油水分离”的设想 ,并进行了可行性研究 。之后 , N PEL 等 40 余家公司 、院校 、研究单位和石油开采 设备供应商参与了该课题的研究 ,形成一个世界性 的 J IP 联合工业研究项目 。有关资料证实[1～2 ] ,井 下油水分离技术具有稳油 、控水 、节能 、提高采收率 等优点 ,国外已进入大规模商业开发阶段 。文献[ 1 ] 介绍了配套的井下油水分离装置与提升装置 ,可在 井下完成对含水原油的提升和对水的回注 ,但由于 其体积较大 、结构过于复杂 、制造成本太高等原因未 能在国内推广应用 。为此 ,研究开发了井下抽油注 水双作用泵 ,并将油水分离的最新技术 ———水力旋 流分离技术应用于传统的抽油泵中 ,在不更换地面 抽油设备的情况下实现采油 、油水分离和产出水同 井回注 。目前 ,胜利 、大庆 、大港 、江汉 、中原等油田 已陆续进入高含水采油期 ,井下油水分离技术的推 广应用将带来采油注水技术的重大突破 。
(供稿 王元荪)
Vol. 26 No. 6 ABSTRACT
85
MENT COUNTERMEASURE IN CHA - 39 BLOCK
图 2 生产管柱示意图
2. 2. 5 现场施工 (1) 通井规通井 ,确保井筒畅通无阻 。 (2) 射孔防砂 ,射开井段 1383. 0～1386. 0 m ,
3. 0 m/ 层 。关井候凝 48 h 。 (3) 钻塞冲砂 ,再次通井刮管 。 (4) 打多级丢手 ,下井下油水分离装置 。 (5) 下泵投产 。 施工一次成功 ,正常开井后测液面为 100 m ,示
(3) 该工艺特别适用于边远无注水区块以及小 断块油藏的开发 ,能够大幅度降低注水和水质处理
参 考 文 献
[ 1 ] Mattews C M ,et al. Application of Downhole Oil/ Water Separation Systems in t he Alliance Field. SPE 35 817 , 1996 :453～462
封隔器生产 。抽油时 ,上柱塞 、连接管 、下柱塞 、出油 阀随抽油杆同时运动 ,下冲程时泵内压力高 ,泵外压 力低 ,由于上柱塞的面积大于下柱塞的面积 ,上柱塞 上端面承受高压的面积大于上柱塞下端面承受高压 的面积 ,在面积差和压力差作用下产生一个向下的 力 ,此力帮助抽油杆下行 ,从而克服稠油对抽油杆的 摩擦阻力 ,使稠油井能正常生产 。
1 有杆泵井下油水分离抽油系统
1. 1 系统结构 有杆泵井下油水分离抽油系统由油水分离器、
注水泵 、抽油泵 3 大部分组成 ,见图 1 。
图 1 井下油水分离抽油系统结构
1. 2 基本原理 井下油水分离采油技术包括有杆泵井下油水分
离抽油系统和分层管柱 2 大部分 ,通过井下油水分 离抽油系统完成采油 、油水分离和产出水同井回注 。 工作时 ,地层产液由油水分离器进液口进入后高速 旋转 ,由于油水密度差异 ,水受离心力作用被运移在 周边 ,并慢慢下沉 ,油被聚集在中心 ,形成油芯上溢 ;
第 26 卷 第 6 期 石 油 钻 采 工 艺 Vol. 26 No. 6 2004 年 12 月 O IL DR ILL IN G & PRODUCTION TECHNOLO GY Dec. 2004
井下油水分离采油技术 Ξ
任闽燕 程 军 张子玉 张安德 蒲 兵 张 健
L2 - 51 井于 1988 年 5 月 24 日完井 ,1988 年 9 月 27 日投产 ,1995 年 9 月 1 日转抽 ,原始人工井底 1755. 0 m ,灰面 1501. 87 m ,油层井段 1418. 0 ～ 1421. 0 m ,油层厚度 3 m ,油井正常生产时日产液 66 t ,日产油 2. 5 t ,综合含水 96. 2 %。油层附近套管接 箍位 置 为 1351. 55 m , 1361. 55 m , 1371. 33 m ,
图 3 试验后 L2 - 202 井含水曲线变化
图 4 试验后 L2 - 2 井含水曲线变化
3 结论
(1) L2 - 51 井的井下油水分离矿场试验证明 , 该工艺可以有效降低采出水量 ,使产液含水率降低 。
(2) 抽油注水双作用泵与水力旋流分离技术组 合应用使得井下油水分离采油工艺技术配套简便 , 易于施工操作 。
/ mm 70/ 44 分抽泵