电潜泵井下水力旋流油水分离系统匹配设计

摘要

现在，随着油井开采难度的逐渐增大，注水技术被大量地使用。该技术的使用也带来了地面污水处理、能源浪费等一系列问题，井下油水分离技术应运而生。井下油水分离技术的实质是在同一井眼内同时实现油和水的分离、低含水原油的举升和分离水的回注。 目前，井下油水分离系统有许多类型，本文采用了电潜泵水力旋流式井下油水分离系统。系统采用倒置式双流道电潜泵，解决了以前旁通管下入的难题；应用三交叉流道双级串联水力旋流器，提高了油水分离程度；为配合倒置式电潜泵系统，采用倒置式电机保护器等。针对该系统，进行同井管柱设计，利用丢手接头、封隔器、打压球座、反向球座、密封插管、滑套开关等工具实现管柱的下入，保证了该系统机组下入的可行性。 目前，井下油水分离技术仍然处于试验阶段，其主要原因是低含水原油的举升和高纯度水的注入难于同时实现。鉴于此，本文研究了一套可以使机组同时实现举升和注入的方法。论文采用井底流入动态关系计算井底流压和油层产量之间的关系，利用奥齐思泽斯基方法进行井筒多相管流压降计算，利用节点系统分析法分析压力协调、流量协调等，综合得出井筒内各处的压力、流量，并利用在水力旋流器尾管后安装底流节流嘴或在溢流口后安装溢流节流嘴的方法来实现压力、流量的匹配，同时根据节流嘴压降特性，得出配套安装的溢流节流嘴或底流节流嘴的口径大小，总结出了一套井下机组匹配设计的方法和流程。同时，本文还建立一套方法来通过地面监测数据计算或推测井下工况，以利于通过井口参数的调节来实现井下工况的合理和优化。根据以上理论研究，利用VisualBasic语言编制了井下油水分离系统匹配与监测的软件，能够方便地实现井下油水分离系统的参数匹配以及地面监测，为以后该系统的应用提供了一定的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 井下油水分离系统使用原因

1.1.1目前大部分油井所暴露的问题

1.1.2井下油水分离技术介绍

1.1.3井下油水分离技术的优点

1.2井下油水分离系统研究现状

1.2.1井下油水分离技术的提出

1.2.2井下油水分离系统的发展

1.3井下油水分离系统基本类型

1.3.1 按照油水分离的分离方法分类

1.3.2 按照提供能量的泵的种类分类

1.4课题的研究内容

第二章本研究的井下油水分离系统方案

2.1 井下油水分离系统方案设计

2.2井下油水分离系统工作流程

2.3主要组件介绍

2.3.1潜油离心泵

2.3.2水力旋流器

2.3.3潜油电机

2.3.4电机保护器

第三章井下油水分离系统同井管柱设计

3.1井下油水分离系统同井管柱设计

3.1.1工艺管柱简介

3.1.2井下座封管柱示意图

3.1.3管柱组成及工具简介

3.2工艺管柱下入施工过程

3.2.1检查工具

3.2.2井筒准备

3.2.3下入卡封管柱

3.2.4下入注水管柱

3.2.5起出管柱

第四章井下油水分离系统匹配研究

4.1井下油水分离系统主要组成部分

4.2井底流入动态关系

4.2.1单相流体流入动念

4.2.2气液两相流体流入动态

4.2.3油、气、水三相渗流时的动态预测

4.3井筒压力分布计算

4.3.1 井筒压力分布计算流程

4.3.2 原油物性参数的计算

4.3.3 奥齐思泽斯基方法

4.3.4沿程阻力系数计算

4.4井下油水分离系统节点分析

4.4.1 节点系统分析方法

4.4.2 本系统的节点分析

4.5井下机组匹配研究

4.5.1注水层吸水性能对井下机组匹配的影响

4.5.2井下机组匹配过程

4.5.3 改进的旋流器溢流嘴设计

4.5.4 改进的旋流器底流嘴设计

4.5.5节流嘴压降特性

4.6井下机组的地面监测

4.6.1井下机组地面监测步骤

4.6.2井下机组地面调整步骤

第五章 井下油水分离系统匹配软件开发

5.1软件开发语言及适用环境

5.1.1 软件开发平台Visual Basic 6.0简介

5.1.2软件的适用环境

5.2软件可实现的功能

5.3软件主要模块和操作步骤

5.3.1 数据输入模块

5.3.2井底流入动态计算模块

5.3.3机组匹配设计模块

5.3.4地面监测计算模块

5.3.5曲线绘制模块

5.3.6其他模块

5.3.7关闭软件

5.4软件应用实例

结 论

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致 谢