《管道式油田采液高效处理若干关键技术与装备》

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目前国内大部分油田已进入开采中后期,采出液含水平均高达90%。每年将数十亿吨的产出液从数千米深的井底提升到地面,再经分离计量、气液分离、高温加热、油水重力沉降、高压静电脱水、污水精细处理,整套系统需要多个大型沉降罐以及相应的计量仪、泵、管汇、阀门等,工艺复杂,占地面积大,运行费用高,能耗大,安全和环保性差。因此,级数少、重量轻、占用空间小的采液高效处理新工艺,已成为油气资源特别是海上油气经济开采的迫切需求。

该项目利用多相流的基本原理,创造性地提出了以管道为结构特征的油田产液处理新理念,研制出管道式油气水分离装置与计量仪器,建立了相应设计理论与方法,为油田的经济高效开发提供了新技术方案,主要技术发明点有:

1)双同向旋流井下油水分离技术:利用轴向启旋的导流片产生双同向对称稳定高速旋流场,通过在管壁切向开设排水孔组,实现了油水稳态分离。该分离器体积小、处理量大、分离效率高、能耗低、无运动部件、易于井下操作维护,可在几千米深的井底分出70%的含水直接回注地层,能大幅节省采液处理费用并增加油井产量和油田采收率。在渤海平台进行了井下油水分离生产实际应用,效果显著。不仅打破了国外技术垄断,性能还优于国外同类产品。

2)往复隔离式油气水三相计量技术:采用滑动活塞将复杂的多相动态流动转化为油气水混合液隔离静止状态,通过测量总流量和油气水分相含率,得到油气水各相流量,避免了传统多相流量计难以解决的多相流分相速度、含率等测量难题。新研制的油气水三相计量仪可代替庞大的计量站和测试分离系统,实现了高精度油气水多相流量的实时在线混相计量。经辽河油田现场中试试验,各相测量误差均小于3%。

3)复合管道式油气水分离技术:利用油气水运动过程中的速度滑移和动态分层与沉降、以及强旋流场的相分离作用,研制出集T型多分岔管道和柱状旋流为一体的小型、高效的油气水管道式分离器。该技术突破了传统的采用大型储罐进行分离的做法,使分离效率成倍提高,特别适用于海上平台作业,且为深海海底油气水分离等领域的拓展应用提供了无可比拟的技术优势。

该项目以油田采液处理为背景,从井下产液预分离到井口采液混相计量,再到油气水三相分离,研制了若干关键技术与装备,形成了管道式油田采液高效处理工艺链,可极大减化工艺流程,减少占地空间,节省设备投资和操作费用,是一场改变油田采出液处理领域的技术变革。

该项目已获国家发明专利16项,申请国际PCT专利I项。井下油水分离器在渤海油田已成功使用三年,油气水三相计量仪在辽河油田产业化中试成功,复合管道式分离器已在我国多个陆上、海上油田进行了推广应用,相关设备由惠博普公司销售至伊拉克、伊朗、哈萨克斯坦等多个国家。近三年,技术服务和设备销售新增销售额超过1亿元,每年在辽河油田三家采油厂和中海油渤海油田由节能增产带来的经济效益超过1亿元。

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