【摘 要】
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随着近些年我国石油工业对稠油开采力度的不断加大,部分稠油井进入产油末期阶段,高含水和低产量等问题已逐渐在高粘稠油井中出现。传统开采方式经济效益下降,但采用井下同井注采方式开采,原有针对常温大处理量和低粘采出液的井下油水旋流分离器结构,不能直接用于当前工况。针对上述问题,本文开展了低处理量和高粘稠油高含水井适用的井下油水旋流分离器研究工作。塔河油田某目标稠油井泵挂深（2000m）、产液量约40m~3
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随着近些年我国石油工业对稠油开采力度的不断加大,部分稠油井进入产油末期阶段,高含水和低产量等问题已逐渐在高粘稠油井中出现。传统开采方式经济效益下降,但采用井下同井注采方式开采,原有针对常温大处理量和低粘采出液的井下油水旋流分离器结构,不能直接用于当前工况。针对上述问题,本文开展了低处理量和高粘稠油高含水井适用的井下油水旋流分离器研究工作。塔河油田某目标稠油井泵挂深（2000m）、产液量约40m~3/d、含水率98%以上。采用井下同井注采工艺时,油水分离旋流器入口井液温度可达80℃。温度升高原油的粘度大幅降低,利于油水分离的进行,但温度升高也导致油水界面张力的下降,会影响旋流器的分离性能。因此本文建立了考虑液滴聚结破碎的CFD-PBM耠合旋流分离器内液-液两相湍流数值计算模型。数值计算结果与文献吻合较好,验证了数值计算模型及计算方法选择的正确性。依据油水混合液处理量40m~3/d及油相粘度为80m Pa·s（井下80℃）的工况条件,按Martin thew的F型双锥油水旋流分离器进行初步设计,并利用所建立的数值计算模型分析了油水间界面张力变化对旋流器内油滴聚并及破碎的影响,得出油滴在旋流场的运动及存在状态受油水界面张力影响较大的结论,在后续旋流器结构和操作参数优选时均考虑油滴聚结和破碎对旋流器分离性能的影响。考虑油滴聚结和破碎的影响,优选出旋流器旋流腔尺寸为40mm,采用四因素四水平正交试验的方法,对影响油水旋流分离器性能的溢流口直径、大锥段锥角、小锥段锥角及尾管长度进行结构参数优选,确定出井下油水旋流分离器结构的最佳参数组合及影响油水分离性能的主次因素。用单一变量的方法对所得最优结构进行操作参数适应性分析,分别针对油水混合液含水率、油水混合液处理量及油相粘度三种操作参数进行适应性分析。得到含水率适应范围为95%以上,处理量适应范围为30m~3/d～45m~3/d,粘度适应范围为200m Pa·s以内。研究成果可为复杂油藏环境下的油水分离研究提供一定参考,为下步开展稠油井井下同井注采工艺奠定基础。
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