[發(fā)明專利]一種井下水力驅(qū)動(dòng)螺旋-旋流耦合管式分離器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011579811.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN112523739B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐洋;李澤良;趙鵬;王遠(yuǎn);倪申童;熊浩宇;王國榮;王金忠;趙金海;何玉發(fā);沈哲民;何胤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué);南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（湛江）
• 主分類號(hào): E21B43/38
• 分類號(hào): E21B43/38;E21B43/40;E21B43/01
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種井下水力驅(qū)動(dòng)螺旋?旋流耦合管式分離器。包括：螺旋破碎分離裝置、液壓馬達(dá)螺桿泵裝置、多級(jí)旋流精細(xì)分離裝置。本發(fā)明上下端與鉆桿連接，螺旋破碎分離裝置上端與液壓馬達(dá)螺桿泵裝置連接，液壓馬達(dá)螺桿泵裝置上端連接多級(jí)旋流精細(xì)分離裝置。最內(nèi)層套管內(nèi)流動(dòng)的鉆井液驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)液壓馬達(dá)螺桿泵工作，進(jìn)一步帶動(dòng)分離螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明具有螺旋和旋流分離耦合原理，且井下分離自帶動(dòng)力的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)水合物固相顆粒的二次破碎和破膠結(jié)，也可實(shí)現(xiàn)常規(guī)石油或水合物采收中高含砂混合流體井下原位實(shí)時(shí)多重分離與回填，較好地解決了井下混合流體采收時(shí)，高含砂量摩阻大難舉升以及對(duì)井筒、設(shè)備等造成嚴(yán)重沖蝕與堵塞的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油和天然氣水合物開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種井下水力驅(qū)動(dòng)螺旋-旋流耦合管式分離器。

背景技術(shù)

當(dāng)前石油和天然氣在全球能源消費(fèi)中，其占比依然遠(yuǎn)超其他能源，石油和天然氣仍然是世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)。

目前我國比較容易開采的輕質(zhì)油藏大部分已經(jīng)被開發(fā)采掘，對(duì)稠油油藏資源進(jìn)行開采成為大多數(shù)石油公司的主要生產(chǎn)來源，目前疏松砂巖油藏分布廣泛是我國油氣生產(chǎn)的主要稠油油藏之一，然而由于疏松砂巖油藏在開采中出砂現(xiàn)象嚴(yán)重，極大地影響了油井的正常生產(chǎn)，針對(duì)疏松砂巖油藏出砂問題目前已經(jīng)有許多開采工藝，但是仍然存在諸多問題：

（1）常規(guī)石油開采時(shí)采用傳統(tǒng)的單一的機(jī)械或化學(xué)防砂開采方式雖然能夠阻止砂粒進(jìn)入井筒但同時(shí)也會(huì)增加地層液流入井筒的阻力；

（2）在采油過程中泵距離石油吸入口遠(yuǎn),流體經(jīng)過管道長,沿程水頭損失大；

（3）當(dāng)?shù)貙右汉拜^多、泥砂呈現(xiàn)較大塊狀時(shí)，極易出現(xiàn)卡泵現(xiàn)象，使泵不能正常工作；

（4）傳統(tǒng)采油工藝將大量的泥砂舉升至地面，因此需要更大的動(dòng)力，并且大量的泥砂會(huì)對(duì)井筒、設(shè)備等產(chǎn)生沖蝕磨損與堵塞。

同時(shí)，作為接替能源天然氣水合物——“可燃冰”在全球資源儲(chǔ)量非常豐富,相當(dāng)于現(xiàn)在全球已經(jīng)探明的煤炭、石油、天然氣等常規(guī)化石能源碳總量的2倍。

目前大部分天然氣水合物其具有埋深淺、弱膠結(jié)、不穩(wěn)定、無致密蓋層、且含砂量高（主要是微米級(jí)極細(xì)-細(xì)粒粉砂與中粗粒粉砂）具有粒徑跨尺度、微米級(jí)極細(xì)等特點(diǎn)，而現(xiàn)有天然氣水合物多類開發(fā)方式中，包括降壓法、注熱法和固態(tài)流化開采法等，出砂量大導(dǎo)致管輸效率低、持續(xù)產(chǎn)能差、采空區(qū)儲(chǔ)層垮塌、設(shè)備堵塞及磨損等生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效率、工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、以及設(shè)備失效等問題，嚴(yán)重阻礙了海洋天然氣水合物開采相關(guān)技術(shù)和裝備發(fā)展，甚至成為實(shí)現(xiàn)水合物商業(yè)開采必須突破的堡壘，目前水合物開采面臨的問題有：

（1）現(xiàn)有的海底天然氣水合物分離方式單一、除砂效果差，而水合物巖層泥砂粒直徑常常達(dá)到微米級(jí)，現(xiàn)有單一的防砂分離裝置根本無法滿足要求；

（2）需要外部提供動(dòng)力，泵安裝在井口處，離水合物吸入口較遠(yuǎn)，距離越遠(yuǎn)、管道越長,過同樣的流量,沿程水頭損失就越大,因此所需要的水泵揚(yáng)程就越高，導(dǎo)致水合物的抽吸不穩(wěn)定，效率低和對(duì)水合物的舉升能力差；

（3）在實(shí)際的開采過程當(dāng)中，在鉆頭或射流破碎水合物層后往往還存在較大塊狀的水合物泥沙混合物，會(huì)造成吸入口和回收通道的堵塞；

（4）由于出砂量大造成所需管輸?shù)乃衔锘旌衔镎扯取⒚芏仍龃螅a(chǎn)生巨大額外的能量損耗，管輸負(fù)荷大及效率低，泥砂對(duì)井筒、設(shè)備等產(chǎn)生沖蝕磨損與堵塞，同時(shí)出砂量大將引起儲(chǔ)層疏松，形成采空區(qū)后井壁不穩(wěn)定，導(dǎo)致水合物儲(chǔ)層坍塌引起海嘯、地震等災(zāi)害。

綜上所述，為解決目前石油和天然氣水合物開采中出砂嚴(yán)重的問題，亟需一種可以實(shí)時(shí)分離泥砂的井下分離器，以實(shí)現(xiàn)常規(guī)石油或水合物采收過程中高含砂混合流體井下原位實(shí)時(shí)分離與回填。

發(fā)明內(nèi)容