利用防砂筛管和覆膜砂制作的井底油水筛分过滤装置

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1、利用防砂筛管和覆膜砂制作的井底油水筛分过滤装置大庆油田含水高达95%，为降低产液含水，在井下油水分离之后，将低含水油采出地面、清水回注其它地层的同井注采技术越来越受到的重视。目前，井下油水分离技术多为利用油水密度差，通过重力沉降进行分离，或水力旋流进行分离。由于这两种方法的分离及水质达标的工艺复杂，几十年的研究成果均不能在生产上推广。目前急需工艺简单、效果显著、成本低廉、维护方便的井底油水分离及污水过滤回注技术。如果在井下发明一种能把石油和水筛分出来、把污水杂质过滤出来的装置，就无疑会使“井下油水分离后同井注采技术”获得成功，北京

2、仁创集团发明的具有透油阻水功能的覆膜砂就使得这种“井下油水筛分过滤技术”成为可能。一、透油阻水覆膜砂简介透油阻水覆膜砂是北京仁创集团发明的一种油井压裂缝支撑剂，该材料是在高温条件下将多种树脂覆裹在砂粒表面，并冷却下来形成的。这种覆膜砂具有亲油憎水特性，使水流过砂缝隙的渗流阻力大于油流过砂缝隙的渗流阻力，从而使其具有透油阻水功能。但目前这种材料只用于油井压裂缝的支撑剂，油井生产过程中，分离出来的水没有合适的出路，只能在强大的压力作用下继续沿着砂缝隙随着原油一起被采出地面，使其油水筛分功能完全丧失，这可通过仁创集团的试验数据判断出来，

3、如下表1所示。表15：5油水混驱透过覆膜砂试验数据驱替液流速（mL/min）驱替压力（Mpa）滤后油水比例油水混驱5：550.025油水体积比6：4100.048油水体积比5.8：4.2上表1记录是仁创集团为验证覆膜砂透油阻水性能所作的实验结果，在表中当驱替液流速从5mL/min增加到10mL/min后，过滤后液中油水体积比由6：4变化为5.8：4.2。这一变化说明，随着流速的降低，过滤后混合液中含油量在上升；流速升高，则滤后混合液中含油量下降。因此，可以设想，如果设计一种装置，10给筛分出来的水一个合适的出口（即回注到其它油层）

4、，并通过控制和调节混合液流经覆膜砂的流速，就可以调节油井产液的含油比例，从而实现油从水中筛分出来的效果。二、井底油水筛分过滤装置简介井底油水筛分过滤装置，其原理是通过埋设在透油阻水覆膜砂里的接液漏斗来收集筛分后的低含水油，并将低含水油采出地面，而未能进入接液漏斗的滤后清水回注到其它油层，覆膜砂是装填在井下常用的防砂筛管里面的，如下图1所示。采油层注水层套管低含水油封隔器回注地层的清水采出地层的混合液埋在覆膜砂里的接液漏斗装填在筛管中的覆膜砂油管密封圈密封圈多级离心注水泵通过井口阀门开度控制产液量图1井底油水筛分过滤装置、筛分后采出

5、及回注示意图10图1所示为采下注上式（只需一个注水泵），下层的采出液向上流动，在流经装填在防砂筛管里的覆膜砂时，油水乳化液立即被破乳，石油立刻附着在覆膜砂表面，而水在界面张力作用下形成的小水珠难以穿过砂缝隙。附着在砂表面的原油会在油管抽吸力作用下，沿着覆膜砂表面流入到埋在砂里的接液漏斗里，并继续沿着油管向上流动，并被采出地面；由于渗流阻力的阻挡作用，分离出来的小水珠是难以进入到接液漏斗里的，只能沿着路径最短、阻力最小的方向垂直向上穿过覆膜砂（并把石油挤入接油漏斗下的低流速区域），进入到上面的注水层位，然后被回注到注水层位里。下图2

6、为采上注下式筛分装置示意图，需同时设注水泵和采油泵。采油层注水层套管低含水油封隔器回注地层的清水采出地层的混合液埋在覆膜砂里的接液漏斗装填在筛管中的覆膜砂油管密封圈密封圈小排量螺杆泵多级离心注水泵图2采上注下式油水筛分装置示意图10三、生产、安装及制作时注意事项根据低流速下透过覆膜砂后，混合液含油比例升高的特性，我们在生产过程中，可通过降低采油泵排量（采上注下式）或井口阀门开度（采下注上式）等措施来降低混合液透过覆膜砂进入漏斗的流速，从而提高采出液的含油比例。在生产安装过程中，本装置的筛管外壁与套管间的缝隙要尽量小，以装填更多的覆

7、膜砂。四、关于油水筛分过滤原理的解释由表1的试验结果可知，当流速降低时，滤后混合液中的含油比例在上升；当流速升高时，滤后混合液中的含油比例在降低。在井底油水筛分过滤装置中，覆膜砂中部（即接油漏斗下部）的流速在人为控制下可以降低，即通过调整采油泵排量或井口阀门开度来降低接油漏斗下部流速，覆膜砂周围的流速可以相应升高。这样在装置中形成了一个中间流速低(υ)、而周边流速高的环境(V)，如下图3所示。在混合液流经初始断面Ⅰ-Ⅰ断面时，水和油几乎是以同样的平均速度向上流动，此时油并没有向中部聚集。随着混合液向上的继续流动，装置中心部分的流速

8、逐步降低到υ，而装置周边部分的流速逐步升高到V，在这个变化过程中，中心部分的含油比例将随流速的降低而逐步升高，而周边部分含油比例将随流速的升高而逐步降低，也就是说，随着混合液向上的流动，原油在逐步向中心位置聚集（截留在砂表面的杂质也将在原油推动下向