[发明专利]井下油-水-固体的分离

说明书

本申请基于并要求2010年6月30日提交的美国临时申请No.：61/359,875的优先权，该临时申请通过引用包括在此。

技术领域

本发明涉及一种井下装置、一种在井下分离流体和固体的方法以及一种配备井下流体和固体分离系统的方法。

背景技术

油井生产可涉及泵送包含部分油和部分水、即作为油/水混合物的井流体。当油井的油衰竭时，具有更大百分比的水，且随后被生产到地面。“生产”的水有时可达到生产出的总的井流体体积的80％以上，从而产生严重的操作问题。例如，生产出的水可能需要处理和/或再注入地下储层中，以处置水和帮助保持储层压力。生产出的水的处理和处置花费很高。

一种应对这些问题的方式是，通过采用井下装置分离油和水，并将分理出的水再次注入，从而减少了生产到地面的不希望的水。降低生产到地面的水可使得降低所需的功率，降低液压损失和简化地面设备。而且，许多与水处理有关的成本可减少或省去。

然而，成功地在井下分离油和水、然后再注入水是相当棘手的，且是一种具有许多影响这种操作的效率和可行性的变量和因素的敏感过程。例如，各个井的油/水比率可不同，且可随着井的寿命而明显地变化。所需的注入压力也可随着井的寿命而变化。例如，分离出的水所需的注入压力往往随着时间而增大。

当井流体包括有时混合在井流体中的固体、例如沙和其他颗粒时，会出现另外的问题。固体往往比油重，且从水析出。然而，水流中的固体的存在可产生复杂的井下状况，例如阻塞。在一些应用场合中，固体与被再次注入的水流分离且往往阻塞再次注入的位置。井流体/水中的固体比例也可随着时间变化，这在井下处理固体时会产生更大的困难。

发明内容

总体而言，井下油-水-固体分离的多个方面提供了一种用于在井下分离流体和固体和处理已被分离出的固体的系统和方法。该技术方案利用具有分离器的分离系统，所述分离器具有井流体入口、油流输出通道、水流输出通道和固体输出通道。分离器用于将井流体大致分离成油、水和固体组分，且这些组分被引导到相应的通道。限流器可与分离器配合使用，以便于分离井流体组分。

附图说明

下面，将参看附图描述井下油-水-固体分离的某些实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件，附图包括：

图1是根据一个实施例的使用与分离系统协作的潜入式电力泵送系统的井系统的前视图；

图2是根据一个实施例的分离系统的一个示例的剖视图；

图3是井系统的一部分的剖视图，示出了根据一个实施例的限流器的一个示例；

图4是与图3类似的剖视图，但示出了从根据所述实施例的井系统的所述部分移除的限流器；

图5是与根据一个可选的实施例的分离系统组合的井系统的一个可选示例的前视图；

图6是根据实施例的可用于井系统的方向改变装置的一个示例的剖视图；

图7是根据一个实施例的与用于井系统中的限流器组合的方向改变装置的剖视图；

图8是根据一个实施例的可应用于井系统的限流器系统的一个示例的剖视图；

图9是根据实施例的包括一个传感器或多个传感器的限流器系统的剖视图；以及

图10是根据一个实施例的分离系统的另一示例的剖视图，其中，井流体被分成三种组分，所述三种组分主要包括油、水和固体。

具体实施方式

在下面的描述中，给出了众多细节，以便理解本发明。然而，本领域的技术人员可以理解，本发明也可在不具备这些细节的情况下实施，且可对所描述的实施例进行众多变化或修改。

在说明书和权利要求书中，术语“向上”和“向下”、“上”和“下”、“向上地”和“向下地”、“上游”和“下游”、“上方”和“下方”以及其他表示给定点或给定元件上方或下方的相对位置的类似术语在该说明书中用于更清楚地描述本发明的一些实施例。然而，对于用于斜井或水平井中的设备和方法来说，如果合适，这种术语可指从左向右、从右向左或其他关系。