（機(jī)械工程專業(yè)論文）便攜式自循環(huán)智能洗井裝置研制.pdf

中文摘要 論文題目： 專 業(yè)： 碩士生： 指導(dǎo)教師： 便攜式自循環(huán)智能洗井裝置研制 機(jī)械工程 馬軍_ i l ( 簽名) 周好斌( 簽名) 王俊峰( 簽名) 要 摘要：原油中含有一定的石蠟，原油開采時逐漸被提升離開油層，隨著溫度和受壓降 低，石蠟會不斷析出并沉積在深井泵、抽油桿和管壁上，造成結(jié)蠟現(xiàn)象。這樣會嚴(yán)重影 響油井的出油量，所以要不時對油井進(jìn)行清蠟處理。洗井是清除石蠟、提高原油產(chǎn)量的 重要方法，而目前國內(nèi)的洗井方法有較多缺點(diǎn)。需要設(shè)計出便攜自動可控制的洗井裝置。 本論文主要闡述了便攜式智能洗井裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個設(shè)計過程，以及設(shè)計過程中存在 問題的解決等。根據(jù)現(xiàn)有洗井裝置的使用和工藝特點(diǎn)，查閱大量文獻(xiàn)后設(shè)計出的電氣混 合加熱，油水換熱的能量傳遞方案。電氣混合加熱可以節(jié)能高效的解決加熱問題，油井 有伴生氣的情況下利用伴生氣進(jìn)行加熱，并設(shè)計了油氣分離器，換熱器等裝置的結(jié)構(gòu)， 選用了目前常見的標(biāo)準(zhǔn)件，并系統(tǒng)的設(shè)計出整體的設(shè)計加工方案。本裝置的特點(diǎn)是如遇 到伴生氣不足或者根本沒有伴生氣，則利用電進(jìn)行加熱。利用換熱器進(jìn)行加熱主要取其 安全性，方便性。從而使得該裝置具有便攜，智能化，操作簡單，效率高等特點(diǎn)。經(jīng)過 反復(fù)設(shè)計和論證，并參考大量文獻(xiàn)后，設(shè)計出了一套便攜式智能洗井裝置，其具有操作 簡單、相對便攜、智能化控制以及洗井周期短等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：石蠟；洗井裝置；單片機(jī)；控制系統(tǒng)；熱力洗井 i i 英文摘要 s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r = t h ed e v e l o p m e n to fp o r t a b l ea n d i n t e l l i g e n tw e l l - f l u s h i n gd e v i c e m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g a b s t r a c t t h e r ei ss o m ep m a t hi nc r u d eo i l ，a n dc r u d eo i li s g r a d u a l l yp r o m o t e df r o mo i l r e s e r v o i r s ，t h e nt e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r eo fo i lr e d u c e d t h ep a r a f f i nw i l lb ec o n s t a n t l y s e p a r a t eo u t , a n d i tw i l ld e p o s i tt op u m pa n d p i p ew a l l t h e r ei ss e p a r a t i o no fp a r a f l i ni nw a l l s o fm b i n g ，a n dp a r a f f i np h e n o m e n o n t h i sw i l ls e r i o u s l ya f f e c tt h ew e l l so ff u e l ，s oo i lw e l l a l w a y sd e a lw i t ht h ep a r a f f i n s of l u s h i n gi sa l li m p o r t a n tw a yt oe l i m i n a t eo l e f i na n dt oi n c r e a s et h eo u t p u to fc r u d eo i l ， b u ta tp r e s e n tw e l l w a s h i n ge q m p m e u ti no u rc o u n t r yh a sm a n yd i s a d v a n t a g e s i t sn e c e s s a r y t od e s i g np o r t a b l ea u t o m a t i cc o n t r o l l a b l ew e l lw a s h i n gd e v i c e s of l u s h i n gi sa ni m p o r t a n tw a y t oe l i m i n a t eo l e f ma n dt oi n c r e a s et h eo u t p u to fc r u d eo i l ，b u ta tp r e s e mw e l l - w a s h i n g e q m p m e mi no u rc o u n t r yh a sm a n yd i s a d v a n t a g e s i t sn e c e s s a r yt od e s i g np o r t a b l ea u t o m a t i c c o n t r o l l a b l ew e l lw a s h i n gd e v i c e t h i st h e s i sm a i n l yt a l k sa b o u ta l lt h ed e s i g n i n gp r o c e s so f t h ep o r t a b l ei n t e l l i g e n tw e l lw a s h i n ge q m p m e m ，a n dt h es o l u t i o nt ot h ep r o b l e m si n v o l v e d d u r i n gt h ep r o c e s s b a s e do nt h ee x t a n tw e l lw a s h i n ge q m p m e m sc h a r a c t e r i s t i ca n dt e c h n i q u e ， ap r o j e c to nb o t he n e r g yt r a n s f e ro fm i x e dh e a t i n go fe l e c t r i c i t ya n dp n e u m a t i ca n dh e a t i n g t r a n s f e ro fo i la n dw a t e ri sd e s i g n e db yc o n s u l t i n gag r e a td e a lo fr e f e r e n c e s e n e r g yt r a n s f e r o fm i x e dh e a t i n go fe l e c t r i c i t ya n dp n e u m a t i cc o u l ds o l v et h eh e a tp r o b l e m si na ne f f i c i e n ta n d e n e r g ys a v i n gw a y i ft h e r ei sa s s o c i a t e dg a si no i lw e l l ，t h e ni tc o u l db eu s e dt oh e a t ；o nt h e c o n t r a r y , i ft h ea s s o c i a t e dg a si sn o te n o u g ho rn e a r l yd o s en o te 】( i 甌t h ee l e c t r i c i t yi su s e dt o h e a t a n dt h ep u r p o s eo fu s i n gh e a tc h a n g e ri st om a k es u r es e c u r i t ya n dc o n v e n i e n c e ，t h u sb y d o i n gs o ，t h ee q m p m e mi sn o to n l ye a s yt oc a r r ya n ds i m p l et oo p e r a t e ，b u ta l s oh a st h e c h a r a c t e r i s t i co fi n t e l l i g e n ta n dh i g h - e f f e c t b yr e i t e r a t i v ed r a f t i n g ，d e s i g n i n ga n dr e a s o n i n g ， as e to fp o r t a b l ea n di n t e l l i g e n tw e l l w a s h i n ge q u i p m e n tw h i c hi se a s yt oh a n d l ea n dc a r r yi s d e s i g n e d w h a t sm o r e ，i ti sa u t o m a t i c a l l yc o n t r o l l e da n dh a sas h o r tp e r i o dt ow a s ht h ew e l l k e y w o r d s ：o l e f m ，w a s hw e l l ，s c m ，c o n t r o ls y s t e m ，t h e r m a lw e l l - w a s h i n g t h e s i s ：a p p f i c a t i o ns t u d y ii i i 第一章緒論 1 1 引言 第一章緒論 目前石油和天然氣仍然非常重要的能源，它們對人類社會的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)， 今天它們?nèi)匀话缪葜匾巧?。每天都有?shù)以萬計的石油從地下開采出來滿足社會對石 油的需求，但是要把深埋在地下的原油開采出又非易事。原油中的物質(zhì)成份很多，有些 是對原油的開采不利的，并且不同油田石油的性質(zhì)也有很大差別，主要是由于其中烴類 及含硫，氮和金屬等的衍生物的結(jié)構(gòu)與比例有差別所致。石油中碳?xì)鋬煞N元素所組成的 化合物，成分很復(fù)雜，并且隨產(chǎn)地不同而異。原油的成分組成見圖l l ： 圖1 - 1 原油成分組成 隨著石油井齡增加，在地層中會出現(xiàn)結(jié)垢、結(jié)蠟，導(dǎo)致油層滲透率降低，出油孔隙 被堵，許多油井因此而產(chǎn)量大大下降【1 1 。烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴這三類烴的結(jié)構(gòu)和所占 比例對于不同產(chǎn)地的石油而言各不相同。石蠟基石油通常以烷烴為主；環(huán)烴基石油以環(huán) 烷烴、芳香烴為主；中間基石油介于二者之間【2 】。 我國原油的主要特點(diǎn)是含蠟較多，凝固點(diǎn)高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量 極少。除個別油田外，原油中汽油餾分較少，渣油占1 3 。我國原油的主要特點(diǎn)是含蠟量 高，凝點(diǎn)高，硫含量低，屬低硫石蠟基原油。所以在從地下抽出原油時，經(jīng)常會發(fā)生結(jié) 蠟現(xiàn)象。油井結(jié)蠟一直以來都是油田油井產(chǎn)量降低的重要因素。原油在從地下流到地面 的過程中，由于壓力和溫度的變化，原油中的蠟會在抽油管的內(nèi)壁上沉積，形成結(jié)蠟現(xiàn) 象。油井中有機(jī)化合物的聚結(jié)主要是蠟、瀝青質(zhì)，它們不斷析出并沉積在深井泵、抽油 桿和管壁上，導(dǎo)致深井泵凡爾漏失。泵效下降，油管內(nèi)流動阻力增大，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致 卡泵或抽油機(jī)損壞，并且當(dāng)原油沿油管流出時，溫度、壓力都降低，蠟就從原油中分離 出來，粘在油管壁上造成結(jié)蠟現(xiàn)象。這樣嚴(yán)重影響了油井的出油量，影響油田原油的生 產(chǎn) 4 1 。所以就產(chǎn)生了油田洗井，所謂的洗井就是利用機(jī)械、化學(xué)、熱力、生物、電磁等 方法清除油井管壁和抽油桿上的結(jié)蠟的過程稱為洗井清蠟，簡稱洗井或清蠟。 目前油田洗井的方法可分為：機(jī)械洗井、熱力洗井、熱化學(xué)等方法。采用清蠟車熱 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 洗井技術(shù)是國內(nèi)各油田在長期油井清防蠟工作中普遍采用的一種技術(shù)。這種清蠟方法工 藝簡單、操作容易，且清蠟效果徹底。但將這種方法用于地層壓力較低的油井，清蠟車 在熱洗過程中難以控制壓力和溫度，加上入井液容易與地層反應(yīng)，往往會導(dǎo)致油層污染、 套管損壞等問題。而采用機(jī)械方式洗井，洗井的成本比較高，同時操作也比較困難。目 前存在的洗井方法中，熱洗井是最常用的。但具有高能耗，污染油層，污染環(huán)境以及洗 井質(zhì)量無法控制的弊端。由于采用手工操作，洗井要依靠操作人員的經(jīng)驗和熟練程度才 能達(dá)到預(yù)期的效果。同時人工洗井的周期長、洗井裝置過于笨拙等、精確度低、人為自 身因素相對較多，熱洗時間越長，油井產(chǎn)量受到的影響越大。對于本課題的研究特別必 要，設(shè)計一種便攜式自動化的洗井系統(tǒng)勢在必行。為了提高洗井的效率及節(jié)省能源，我 們需要依靠油井的結(jié)臘特性來嚴(yán)格的控制洗井液體的流量的大小及流出的時間。 1 2 本課題的研究背景 1 2 1 結(jié)蠟原理 碳原子數(shù)在原油中的個數(shù)為1 6 6 4 ，密度為0 8 8 0 - 0 9 9 5 9 e r a 3 ，熔點(diǎn)為4 9 - 6 0 c 【3 4 】 的烷烴稱為石蠟。所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象，既在開采原油的過程中，在氣體的析出和溫度的降 低的情況下，晶體逐漸的析出、長大、并聚集、沉積在管壁上，這種晶體稱為石蠟。由 于采油工藝條件和地質(zhì)的變化，油井的結(jié)蠟機(jī)理也隨之發(fā)生變化。尤其是在油田開發(fā)后 期這種現(xiàn)象比較明顯。能夠造成油井結(jié)蠟，惟一的原因是石蠟分子，這種分子可溶于原 油中并形成固相晶格。 形成石蠟時，原油攜蠟機(jī)理為液滴吸附和薄膜吸附【5 7 】。液滴吸附是在紊流攪動下， 孤立液滴在油水乳化液沿油管向上運(yùn)動時的能量作用下，發(fā)生徑向運(yùn)動并與油管壁相撞。 計算表明，液流中的每一油滴( 在距泵入口2 0 m 的范圍內(nèi)) 與油管壁的接觸多于1 0 0 次。 這時金屬表面的油膜將含有瀝青、膠質(zhì)和石蠟的油滴吸附，具有足夠動能的油滴進(jìn)入油 膜，而石蠟則在油管壁上沉積。不同的油田儲層，含蠟量不同，即使幾口油井處于同一 個儲層，其結(jié)蠟量也不同。各個油田應(yīng)該根據(jù)結(jié)蠟的特點(diǎn)、自身油田結(jié)垢，采取最合適 的洗井方式。 薄膜吸附是當(dāng)油油管和設(shè)備與水乳化液表面接觸時，通常形成兩種定向?qū)樱杭从H水 定向?qū)雍驮魉ㄏ驅(qū)?。一方面，油管或設(shè)備表面將烴類中的油溶表面活性劑吸附，形成 一層原油薄膜和具有憎水傾向的定向?qū)?；另一方面，不含表面活性劑的水與該原油薄膜 接觸時破裂，在原油表面上形成親水定向?qū)印N類中大量表面活性劑( 未被金屬表面吸 附的) 開始以憎水基吸油、親水基吸水的方式吸附在這一新的油水界面上，由此，在金 屬表面形成由雙層表面活性劑分子組成的憎水層，油膜薄層則浸潤設(shè)備表面和油管并向 周圍延伸。當(dāng)溫度降至低于石蠟結(jié)晶溫度時，油膜的表面便形成不斷長大的蠟的晶格網(wǎng) 絡(luò)，并形成沉積。在這一循環(huán)往復(fù)過程中可使結(jié)蠟層不斷增厚。 2 第一章緒論 1 2 2目前國內(nèi)外各洗井方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 目前國內(nèi)常用的有機(jī)械洗井，化學(xué)洗井，熱力洗井以及其它特殊洗井方法。 機(jī)械洗井目前常采用抽油井機(jī)械式自動清蠟裝置。油井自動清蠟器主要是由步進(jìn)簧、 換向齒、連刀體等部件構(gòu)成，并配合上換向器和下?lián)Q向器、安全節(jié)成套使用。清蠟原理 是：清蠟器主體隨抽油桿的上下往復(fù)運(yùn)動，自動運(yùn)行于上、下?lián)Q向器之間，安裝刀口部 位會自動刮除抽油桿和油管壁上的蠟質(zhì)、膠質(zhì)、水垢等粘結(jié)物，對桿、管同時清蠟，周 而復(fù)始達(dá)到連續(xù)清蠟的目的。即在不增加其它輔助設(shè)施的情況下依靠抽油桿的上下往復(fù) 運(yùn)動進(jìn)行自動清蠟。其優(yōu)點(diǎn)是洗井周期短，管理方便簡單，不影響油井的產(chǎn)量。缺點(diǎn)是 洗井的裝置尺寸一定受到限制，不適合稠油井，且成本高。故目前國內(nèi)外很少采用這種 方式清蠟【引。 抽油機(jī)的洗井目前應(yīng)用最廣泛的是熱力洗井。即利用熱洗泵把地面罐中油或水抽出 來，先利用加熱爐給其加溫，再從油井套管直接進(jìn)入套管的環(huán)形空間，最后利用被深井 泵將油吸出地面。熱力洗井方便控制，洗井徹底，目前國內(nèi)外均采用此方法。近幾年國 內(nèi)出現(xiàn)了許多新的熱洗技術(shù)，如：從1 9 9 6 年至2 0 0 5 年，康榮超等人針對勝利油田臨盤 采油廠油井結(jié)蠟造成的管柱卡，油井修理周期短等問題，在部分油田推廣實施油井重力 自流熱洗1 9 1 。 化學(xué)洗井主要是應(yīng)用化學(xué)清防蠟劑，其主要有水溶性和油溶性兩大類。目前國內(nèi)外 的一些油田及科研院所對含蠟油田的蠟沉積及蠟清除開展了廣泛的研究，研制和開發(fā)出 了多種的清防蠟產(chǎn)品。國內(nèi)油田經(jīng)常采用的油井清蠟方法之一是化學(xué)藥劑清蠟。其原理 是向油套環(huán)形空間加入清蠟劑，清蠟劑溶解在油水混合物中從油套環(huán)進(jìn)入油桿環(huán)空，最 后抽出井口。在這個過程中，清蠟劑與油桿環(huán)空中集結(jié)的蠟反應(yīng)，從而起到清蠟的作用。 大多數(shù)類型的油井適用于這種方法，但其也存在不足：第一是藥劑在井下僅循環(huán)一次， 與管桿接觸的時間不足，清蠟不太徹底；第二是藥劑入井后易腐蝕油管和套管，加速油 管穿孔和套管損壞；最后是清蠟劑費(fèi)用高，生產(chǎn)成本增加【l o 】。 目前國內(nèi)較為科學(xué)有效的洗井方法為自能熱油洗井法。自能熱油洗井是利用加熱后 的油流分離出的伴生氣及套管氣為燃料。油井井口產(chǎn)出的液體先經(jīng)過自能熱油洗井裝置 加熱，然后沿著套管進(jìn)入油套環(huán)空，再依靠深井泵將其舉升至地面。這樣液體經(jīng)過不斷 地循環(huán)往復(fù)，井筒溫度將逐步提高。當(dāng)溫度超過蠟的熔點(diǎn)，井筒內(nèi)的蠟就會溶解在井筒 由美國人研究的微生物洗井方法。自然界中的一些微生物它們以石油為食物，同時 起到分解石油的目的。可以通過人工選擇和培養(yǎng)的方法獲得大量的所需要微生物種類， 然后把它們投放到油井中。他們會將形成石蠟沉積的長鏈烷烴( l c a ) ，分解成不易沉積 的短鏈烷烴，最終達(dá)到清除油井中沉結(jié)蠟的目的。 2 0 0 4 年石油大學(xué)( 華東) 研制了低密度氮?dú)馀菽淳夹g(shù)1 1 2 1 ，其原理是根據(jù)泡沫流 體在常壓下密度最低可達(dá)0 0 3 0 0 4 克立方厘米且密度低的特點(diǎn)，利用地層壓力與較低 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 的井筒液柱壓力高之間的差值，對堵塞物形成了一個“推動”作用，而且泡沫流體的粘度 高，切力較大、并具有良好的分散性及乳化性，對附著在套管內(nèi)壁、井下設(shè)備和油管通 道上的結(jié)蠟有較好的清除作用。 電爆沖擊洗井技術(shù)主要基于電工學(xué)上的液電效應(yīng)。當(dāng)電容上的高電壓突然加到液體 中的間隙上時，產(chǎn)生強(qiáng)大脈沖電流，由于巨大的能量瞬間釋放于放電通道內(nèi)，通道中的 液體就迅速汽化、膨脹并引起爆炸，爆炸所產(chǎn)生的沖擊壓力可達(dá)1 0 1 5 大氣壓。這就是 所謂的液電效應(yīng)。讓液電效應(yīng)在井下周期性地發(fā)生，則液電爆炸引起的沖擊波就會對周 圍地層( 影響半徑o 5 1 m ) 產(chǎn)生沖擊振動，使地層裂縫增加，滲透率提高，油井產(chǎn)量也 得以重新上升，從而達(dá)到洗井解堵的目的。 1 2 3 國內(nèi)外常用的洗井裝置 圖1 2 國內(nèi)的熱洗井裝置 如圖1 1 所示，油田撬裝移動式洗井車，屬于車載式可移動水處理及洗井設(shè)備。該 車主要用于油田注水井的清洗，具有清洗效果好，污水不外排，節(jié)省大量水資源，降低 注水管網(wǎng)壓力，是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的油田作業(yè)設(shè)備。其工作原理為：注水井口油 管返出的液體首先進(jìn)入旋流除砂器，將大顆粒的泥沙除去；隨后進(jìn)入旋流除油器及斜管 除油器，去除其中的大部分油及懸浮物；最后進(jìn)入核桃殼、纖維球過濾器除去其中更小 的油及懸浮物；處理后的水進(jìn)入清水箱，水箱中的濾后水再由三柱塞泵輸送進(jìn)入注水井 井口套管，形成循環(huán)洗井作業(yè)。其缺點(diǎn)是裝置笨重，可控性差，這種電加熱自循環(huán)油井 熱洗清蠟裝置多數(shù)為手動控制，加熱功率、加熱時間和熱洗時間均由工人經(jīng)驗決定，勞 動強(qiáng)度大，清蠟效果隨意性大，不利于節(jié)能和提高產(chǎn)量。 c x 型抽油井自能熱洗機(jī)清蠟技術(shù)【l3 1 ，它利用油井自產(chǎn)液體和天然氣作為抽油井熱洗 的洗井液和能源，達(dá)到清蠟，節(jié)約能源，保護(hù)油層和安全生產(chǎn)的目的。該技術(shù)具有設(shè)備 操作簡單，清蠟成本低，不污染油層，良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。x c 型抽油井自能熱洗井 4 第一章緒論 機(jī)組成為：采氣器，油氣分離器，氣體除油器，加熱爐以及計量儀，連接管線組成。它 采用車載式，整套設(shè)備裝備在一輛拖車上，洗井時拉運(yùn)到井場，用管線與井口相連，組 成抽油井自能熱洗井系統(tǒng)。抽油井白能熱洗系統(tǒng)包括兩組流程：洗井流程和燃?xì)饬鞒獭?g l 溘超導(dǎo)自動熱洗清蠟【l 訓(xùn)，該裝置已油井產(chǎn)出井液為熱循環(huán)介質(zhì)，利用抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 抽出井液，經(jīng)過超導(dǎo)裝置快速加熱后，注入到油環(huán)形空間，是油管和井內(nèi)液體溫度升高。 經(jīng)自身多次循環(huán)，使油管內(nèi)壁和抽油桿結(jié)蠟完全溶解，并隨產(chǎn)出液提升到地面，達(dá)到洗 井的目的。超導(dǎo)熱洗流程：采油井口- 超導(dǎo)清蠟裝置_ 套管_ 深井泵_ 油管_ 采油井口。 該裝置安全可靠，操作簡單，并可以采用p l c 自動控制系統(tǒng)，儀表儀器在設(shè)定的溫度壓 力指標(biāo)內(nèi)，燃燒器自動監(jiān)測溫度和自動起停。洗井效率高，清潔環(huán)保，并且洗井費(fèi)用相 比鍋爐車蒸汽洗井費(fèi)用低。 利用現(xiàn)代電子技術(shù)控制抗蠟石蠟析出器【1 5 1 ，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度按某一規(guī)律進(jìn)行周期性 的變化，產(chǎn)生共振。共振就是將一個和石蠟分子自然振動頻率相同的頻率施加于井中， 從而石蠟分子發(fā)生共振，石蠟分子團(tuán)便成為單個的極性石蠟分子，石蠟的活性便得到提 高，它失去了附著在內(nèi)管壁的能力，這樣石蠟分子將懸浮在石油中，不易結(jié)晶析出，從 而達(dá)到防蠟的目的。由于石蠟的溫度、粘度、p h 值等在不同條件下不同，其內(nèi)部的自 然頻率就不同，所以其共振頻率也不可能相同。因此，只有采用變頻技術(shù)，才能確保使任 何油質(zhì)條件下的石蠟分子產(chǎn)生共振，從而達(dá)到防蠟、除蠟的效果。變頻是手段，共振是 目的。變化的頻率覆蓋了所有蠟質(zhì)的自然頻率，變頻的過程，實際上市尋找石蠟中的自 然頻率的過程。 環(huán)保型油井熱洗車，以水為洗井液，工藝流程力求簡捷，與美國k e w a y 車相比，增 加了從地表吸水及取井下?lián)剿δ?，大大方便用戶。系統(tǒng)中采用臥式常壓水管車載鍋爐 將熱洗清蠟解堵流程變?yōu)橄燃訜岷蠹訅?。加壓采用大排量、高揚(yáng)程高壓解堵泵，克服國 產(chǎn)熱洗車解堵壓力不夠、清蠟流量不足等缺點(diǎn)。同時采用一臺特殊齒輪泵完成裝載洗井 液、系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)、掃線和井下無壓時向井下大排量輸送洗井液等功能【1 6 1 。 將一定長度的空心抽油桿及配套洗井漏塞到油井結(jié)蠟點(diǎn)以下，在熱洗、清蠟過程中， 熱洗液僅在空心桿和泵上油管之間流動，洗井管線一端連接在空心光桿上端的單流閥， 另一端則連接在熱洗泵車出口，洗井液從空心桿進(jìn)入，不進(jìn)入油套環(huán)空間，直接從油管 流出，有效避免了熱洗液進(jìn)入地層造成污染，熱損失小，能有效清洗油管壁上的結(jié)蠟， 并及時返排出來【i7 。 裝置的組成由天然氣燃燒機(jī)、真空加熱爐、加熱爐微處理控制器、油氣分離器、多 級離心輸油泵、自耦降壓啟動柜、撬裝底座等幾部分組成。 工藝原理：利用油井套管氣作為燃料，通過真空加熱爐將油井自身所產(chǎn)的原油加熱 到適當(dāng)溫度，然后用多級離心輸油泵把加熱的原油打人套管內(nèi)。再經(jīng)過抽油泵返回油罐， 熱洗過程可多次循環(huán)，以確保達(dá)到所需的溫度，使集結(jié)在油管壁、抽油桿、抽油泵上的 蠟品脫落，從而達(dá)到清蠟的目的。 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 技術(shù)特點(diǎn)：具有體積小、質(zhì)量輕、移動方便、易操作、熱效率高、熱洗效果好、經(jīng) 濟(jì)1 8 1 。 1 3 低能油井的狀況分析 近幾年來，隨著油田大量開發(fā)、生產(chǎn)時間的延長，低產(chǎn)、低能、低含水的油井不斷 增多。在清除砂、蠟、鹽的洗井過程中，洗井液返不出來，或返出較少，并且洗井后可 對油層造成嚴(yán)重污染，并且使得產(chǎn)液降低、含水量上升、油氣產(chǎn)量下降，從而直接影響 了這部分低能油井的正常生產(chǎn)。所以說傳統(tǒng)的洗井工藝灌壓油層嚴(yán)重、污染大，且洗井 效率低，不能滿足目前生產(chǎn)力對其的需求。因此改進(jìn)傳統(tǒng)洗井工藝，無論從經(jīng)濟(jì)上還是 從技術(shù)上都顯得非常重要?；谝陨显?，研制并加工了低能油井洗井裝置。 1 4 本文所要研究開發(fā)的洗井裝置和研究的主要內(nèi)容 1 4 1 便攜式智能洗井裝置的研發(fā) 隨著洗井技術(shù)地不斷發(fā)展，研制低能油井洗井裝置，可以改變傳統(tǒng)的洗井工藝，研 發(fā)便攜智能和節(jié)能環(huán)保的洗井裝置，具有很重要的意義和經(jīng)濟(jì)價值。此設(shè)備先對采集上 來的原油進(jìn)行油氣分離，分離出的原油流入到換熱器中受熱升高溫度，分離出的氣用來 作為加熱源的燃料。加熱時先采分離出的天然氣作為燃料加熱水，如果所采集的氣不足 以提供加熱時所需的熱量，然后采用電加熱的方式加熱。通過這種方式可以充分的利用 在洗井時采集出的氣體，從而達(dá)到節(jié)能的效果，降低洗井成本。在換熱時用廉價的水作 為換熱介質(zhì)，同時此水箱是一個自循環(huán)，非常節(jié)約水源。電氣混合加熱裝置先對水進(jìn)行 加熱，加熱到9 0 - - , 9 5 0 c ，然后再通過換熱器將水的熱量傳給原油，從而達(dá)到加熱原油的 目的。采用原油自循環(huán)系統(tǒng)對原油循環(huán)加熱，并將加熱到8 5 0 c 以上的原油注入原油生 產(chǎn)的井中，從而達(dá)到清洗石蠟的目的。 1 4 2 研究的主要內(nèi)容 對于低液量、低地層壓力且易結(jié)蠟油井不能用清蠟車洗井和加清蠟劑清蠟效果不理 想這兩方面情況，油田現(xiàn)場采用了一種電加熱自循環(huán)油井熱洗清蠟裝置，該裝置通過加 熱油井生產(chǎn)出的油水混合物，并返回到井底，實現(xiàn)自身循環(huán)，來達(dá)到熱洗清蠟的目的， 以解決低地層壓力油井不能熱洗的困難。目前現(xiàn)場采用的這種電加熱自循環(huán)油井熱洗清 蠟裝置多數(shù)為手動控制，加熱功率、加熱時間和熱洗時間均由工人經(jīng)驗決定，勞動強(qiáng)度 大，清蠟效果隨意性大，不利于節(jié)能和提高產(chǎn)量。 鑒于以上原因，本文設(shè)計了一種便攜式自循環(huán)智能自動油井熱洗清蠟裝置，既解決 了低液量、低地層壓力且易結(jié)蠟油井不能用清蠟車洗井和加清蠟劑清蠟效果不理想這兩 方面情況，又降低了工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，提高了清蠟效果，有利于節(jié)能和提高產(chǎn)量。本 6 第一章緒論 文從機(jī)械工裝設(shè)計方面給出了重要說明以及各裝置的選用過程，并繪制了加工圖，零件 圖以及工裝圖。這種油田自動洗井系統(tǒng)，能夠自動控制熱洗液的流量和時間，并且根據(jù) 熱洗液的溫度來控制洗井工作的起停，記錄洗井的各個參數(shù)，同時抑制熱洗液倒灌、減 少耗能、達(dá)到無人職守的目的。 1 5 本章小結(jié) 油田洗井裝置被廣泛由于原油的生產(chǎn)，好的洗井裝置不僅能提高油田原油的生產(chǎn)， 而且能降低采油的成本，從而降低油田的成本。本章主要介紹了幾種主要的洗井方法和 一些洗井裝置。同時提出一種新的洗井裝置，并說明它的優(yōu)點(diǎn)和洗井方法。并說明本文 研究的主要內(nèi)容。 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章便攜式智能洗井裝置的總體方案設(shè)計 本裝置設(shè)計之初，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計，并指出各方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從而最 終確定洗井裝置的方案。 通過對現(xiàn)有油田洗井方法和洗井設(shè)備的了解和分析，我們提出了便攜式智能洗井裝 置的設(shè)計。便攜式智能洗井裝置的設(shè)計主要是兩部分，一部分機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，另 一部分是控制系統(tǒng)的設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)是控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。所以本章將先敘述機(jī)械結(jié) 構(gòu)方面的設(shè)計原則，同時將給出最終所選擇的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。在設(shè)計控制系統(tǒng)時，首先 要明確控制的對象和一些控制參數(shù)的選擇。在此裝置中要控制的主要對象有：( 1 ) 為熱 水循環(huán)提供循環(huán)動力的水泵；( 2 ) 加熱水的加熱源地控制，對此能良好的控制非常重要， 它關(guān)系到洗井成本地控制：( 3 ) 原油循環(huán)系統(tǒng)，本控制循環(huán)系統(tǒng)會與采油機(jī)相連。另外 控制系統(tǒng)中重要的參數(shù)：( 1 ) 溫度，此溫度包括原油的初始溫度和最后要注入油井的溫 度，還有加熱水時水的溫度不斷的檢測；( 2 ) 壓強(qiáng)，此壓強(qiáng)包括原油剛抽出時的壓強(qiáng)和 最后注入油井使的壓強(qiáng)，同時也有熱水循環(huán)系形統(tǒng)中的壓強(qiáng)。 在此裝置中溫度是一個非常重要的參數(shù)，它關(guān)系到是否能做到節(jié)能的目的。選擇合 理的水加熱后的溫度和原油最終注入到油井中的溫度值，可以有效的節(jié)約能源，可以為 選擇合理的加熱裝置提供依據(jù)。 2 1 總體方案設(shè)計原則 便攜式洗井裝置總的設(shè)計原則是：節(jié)能、環(huán)保、高效、低成本，能實現(xiàn)全自動化控 制。 熱力學(xué)洗井是一種常用的洗井方式，現(xiàn)在已在各大油田被廣泛使用。此方法是將水 加熱到石蠟融化溫度以上的一定溫度，然后再將這些高溫水注入到油井中，提高油井溫 度，最終凝結(jié)的石蠟融化達(dá)到清蠟的目的。此方法原理簡單，可操作性強(qiáng)，但高溫水注 入到油井會影響地下油層原油的成分，改變地下油層環(huán)境造成油層污染。同時使用這種 方法洗井成本也比較高，使采油成本增加。如采用機(jī)械的方法清蠟，此方法雖然原理簡 單，但操作起來比較復(fù)雜，同時成本也高。如采用化學(xué)的方法清蠟，同樣也會造成油層 污染。 本文所提到的洗井裝置，它通過對抽出的原油經(jīng)過原油分離之后再對其加熱升溫， 然后再將其注入到油井中提高油井溫度，從而達(dá)到融化凝結(jié)的石蠟的目的。采用此方法 是對原油進(jìn)行加熱，然后再注入井中，所以不會造成油層污染現(xiàn)象，達(dá)到環(huán)保的目的。 第二章便堡莖堡壁選莖莖量箜璺堡查壅堡鹽 一 一_ 2 1 方案的選擇 2 1 1 可供選擇的可行方案介紹 方案1 本方案如圖2 - 1 利用了電加熱設(shè)備進(jìn)行直接加熱。適合各種無氣型油田， 設(shè)備便攜耐用，經(jīng)濟(jì)成本低廉。 一一一一 圖2 - 1 方案1 的結(jié)構(gòu)圖 方案2 如圖2 2 利用電磁加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，并利用換熱器進(jìn)行油和水的換熱， 然后將加熱后的油水混合物注入到油井當(dāng)中。 圖2 - 2 方案2 的結(jié)構(gòu)圖 方案3 如圖2 3 利用油田伴生氣進(jìn)行加熱，同樣是利用換熱器進(jìn)行換熱，換熱后 的油水混合物將被注入到油套環(huán)空。 ki一 、 一 l 、一 ，一 _、i_t-_l工- i 一霎暴漲一曩“忤狂澮 一 時衢型 墮室互墊塑主堂垡笙塞 圖2 - 3 方案3 的結(jié)構(gòu)圖 方案4 如圖2 4 本方案是將方案3 的換熱器省略后，直接對油水混合物加熱，并 將加熱后的油水混合物注入到油套環(huán)空。 圖2 - 4 方案4 的結(jié)構(gòu)圖 洲小耄考i 。挈圖2 5 利用油田伴生氣和電混合加熱，如果油田自身存在伴生氣且足夠 則應(yīng)用伴生氣加熱，如果伴生氣不足或沒有就用電加熱，或二者混合加熱! 。口 1 0 第二章便攜式智能洗井裝置的總體方案設(shè)計 b 一 i 謄溫度采集器量i i 、 翔篝 麓煞戴曩。多 蠢0 。 生r i 翟各電磁加熱設(shè)備l 工：r 7 圖2 - 5 方案5 的結(jié)構(gòu)圖 方案6 如圖2 - 6 和圖2 7 本方案是根據(jù)油田具體情況而定，若油田無伴生氣則利用 交流電進(jìn)行加熱，若油田有伴生氣則利用伴生氣進(jìn)行加熱，以電進(jìn)行輔助加熱。方案的 兩個流程圖如下： - 一、一v ，| ，j 。鋈1 ；j 妻：一一一一 卜 ，l 式 熱水 葛 k p 圖2 - 6 無自熱方案 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 _ - 一冷油：_ 。 l 一一一二熱油 、 。 j 舞 2 , 1 1 方案的選擇與論證 圖2 7 有自熱方案圖 每個方案都有每個方案的優(yōu)缺點(diǎn)。方案1 來講方案最為簡單，便捷控制，設(shè)備設(shè)計 安裝簡單易行，具有便攜的特點(diǎn)，且成本較低。缺點(diǎn)是對加熱容器安全要求較高，耗電 量大，不能達(dá)到控制多樣化的特點(diǎn)。 方案2 簡單較安全，設(shè)備設(shè)計簡單，具有便攜式的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是設(shè)備較沉重，環(huán)境 適應(yīng)性差。 方案3 和方案4 兩者優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，利用油田伴生氣加熱，缺點(diǎn)是適用范圍窄。方案 5 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備適用范圍廣，節(jié)能效率較高。 方案6 可以適應(yīng)各種油田，對加熱具有相對便攜的優(yōu)點(diǎn)，需要時可以環(huán)保節(jié)能。設(shè) 備安全可靠，可以達(dá)到自控的要求。 綜上所述，本設(shè)計采用第六套方案。 2 1 2 第六套方案的總體介紹 通過幾種設(shè)計方案的對比和論證，因為第六套方案適應(yīng)性較廣，可以適用于各種油 田，對加熱具有相對便攜的優(yōu)點(diǎn)，可以環(huán)保節(jié)能，設(shè)備安全可靠，可以達(dá)到自動控制的 要求，所以選此方案。本方案是根據(jù)油田具體情況而定，若油田無伴生氣則利用交流電 進(jìn)行加熱，若油田有伴生氣則利用伴生氣進(jìn)行加熱，以電進(jìn)行輔助加熱。 由于此方案的加熱源是油井所產(chǎn)生的半生氣，或通過電加熱的方式提供熱量，所以 1 2 第二章便攜式智能洗井裝置的總體方案設(shè)計 成本會比較低。同時在設(shè)計時融入了便攜的觀念，在使用時也方便靈活。這又降低了， 運(yùn)輸成本。在對油加熱時，使用了換熱器將高溫水的熱量傳遞給原油。換熱器是一種被 廣泛應(yīng)用的設(shè)備，具有很高的換熱效率。 本裝置通過加熱油井生產(chǎn)出的油水混合物，并返回到井底，實現(xiàn)自身循環(huán)，來達(dá)到熱洗 清蠟的目的。系統(tǒng)由抽油機(jī)系統(tǒng)、各種管閥、加熱器、熱交換器、控制柜、流量計、各 種溫度傳感器等組成。在論文的后續(xù)內(nèi)容將做詳細(xì)介紹。 2 2 油井出油溫度計算 油井的出油溫度是油井生產(chǎn)中一個重要參數(shù)，是地面集油的起始熱力學(xué)條件。油井 產(chǎn)出液( 油、氣、水) 從底層到地面的傳熱過程及流體本身復(fù)雜的相變過程與地層環(huán)境、 井筒及其套管的熱物理性相關(guān)。油井出油溫度是與地層條件、井筒特性、流體組成及其 物理性質(zhì)有關(guān)的多變量函數(shù)。略去井筒影響，再按采油廠或分區(qū)進(jìn)行回歸時，決定油溫 的只是油井產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量、和含水率。分析大慶油田的井口參數(shù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣量與井口 溫度無明顯依變關(guān)系，所以產(chǎn)氣量可以忽略。井口出油溫度是油井產(chǎn)液量和含水率的函 數(shù)【2 1 】。 大慶油田原油井口出油溫度計算公式： t ：g ( i + w ) - a ( i - w ) + d f 1 1 g b ( i + r e ) - i - c o 一) 式中：t 為井口出口溫度；g 為單井產(chǎn)液量；w 為含水率；a ，b ，c ，d 為待定系數(shù)。 文獻(xiàn)圈中井口出油溫度計算公式： t = 等黑豫i - d ( 2 ) b - i - c g f l + 形1 。7 采用式( 1 ) 和( 2 ) ，利用最優(yōu)化擬和技術(shù)，編制井口溫度擬和計算機(jī)程序，利用 該程序?qū)Υ髴c某采油廠井1 ：3 溫度擬和。要對原油進(jìn)行加熱就必須知道原油的初始溫度， 不同的井它的出口時原油的溫度和成分會不同的，所以在確定原油的初始溫度時可以依 據(jù)上面的公式進(jìn)行計算。原油再次被注入油井時的溫度，初步設(shè)定為8 5 ( 2 以上。再根據(jù) 要加熱原油的體積，就可以算出加熱原油時所需的能量。知道這些數(shù)據(jù)后就可以更準(zhǔn)確 的選擇設(shè)備和器件。 2 3 控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用單片機(jī)c 8 0 5 1 f 0 2 0 為核心來設(shè)計控制電路。單片機(jī) c 8 0 5 1 f 0 2 0 優(yōu)良的特性，在加上一些外圍電路可完全實現(xiàn)智能化控制。同時，通過液晶 顯示的方式，將整個過程顯示出來，更方便于操作。在此控制系統(tǒng)中，最主要的是對熱 源加熱的控制。 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 1 系統(tǒng)開關(guān)量 在整裝置中需要啟動和關(guān)閉整個裝置，同時在遇到緊急情況下需要有急停開關(guān)，這 些開關(guān)量很好地設(shè)計和控制對整個裝置非常的重要。同時在電路系統(tǒng)中，單片機(jī)供電量 的開關(guān)，和其它一些元器件供電開關(guān)的控制也會影響此系統(tǒng)的控制。所以在設(shè)計控制系 統(tǒng)時，優(yōu)化開關(guān)量地設(shè)計很重要。 2 3 2 電源合理設(shè)計和選用 電源合理的選擇和使用不僅能很好的利用有限的資源，同時也能節(jié)約電能。一般外 部設(shè)備采用2 2 0 v 的交流電源，例如水泵。但控制板不能使用這種電源，一般采用+ 5 v 直流的電源，同時液晶顯示器也使用這種電源。所以在設(shè)計電源電路時，要考慮到控制 板電路所能承受的最大電壓的上限，不能使電壓超過，不然就會燒毀設(shè)備。同時也要考 慮電壓不穩(wěn)時帶來的威脅，設(shè)計保護(hù)電路。一些元件的供電則可以根據(jù)元件具體的用途 和所能承受的最高電壓來選擇供電。 2 3 3 人機(jī)界面 人機(jī)界面( h u m a nm a c h i n ei n t e r f a c e ) 又稱人機(jī)接口，簡稱為h m i 。液晶，是一種 在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)、液態(tài)，又不同于氣態(tài)的特殊物質(zhì)態(tài)，它既具有各 向異性的晶體所特有的雙折射性，又具有液體的流動性。一般可分熱致液晶和溶致液晶 兩類。在顯示應(yīng)用領(lǐng)域，使用的是熱致液晶，超出一定溫度范圍，熱致液晶就不再呈現(xiàn) 液晶態(tài)，溫度低了，出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，溫度升高了，就變成液體；液晶顯示器件所標(biāo)注的 存儲溫度指的就是呈現(xiàn)液晶態(tài)的溫度范圍。液晶由于它的各向異性而具有的電光效應(yīng)， 尤其扭曲向列效應(yīng)和超扭曲效應(yīng)，所以能制成不同類型的顯示器件( l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y 簡稱l c d ) 。 l c d 液晶顯示器廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，尤其是一些機(jī)器的人機(jī)，復(fù)雜控制設(shè) 備的面板，醫(yī)療器械的顯示等等。我常用于工業(yè)控制及儀器儀表中的的l c d 液晶 顯示器的分辨率為：3 2 0 x 2 4 0 ，6 4 0 x 4 8 0 ，8 0 0 x 6 0 0 ，1 0 2 4 x 7 6 8 及以上的分辨率的屏， 常用的大小有3 9 ”，4 0 ”，5 0 ”，5 5 ”，5 6 ”，5 7 ”，6 0 ”，6 5 ”，7 3 ”，7 5 ”，1 0 0 ”， 1 0 4 ”，1 2 3 ”1 5 ”1 7 ”2 0 ”甚至現(xiàn)在的5 0 ”y i s 等。顏色有黑白，偽彩，5 1 2 色，1 6 位色， 2 4 位色等。 2 3 4 輸入鍵盤 按鍵是單片機(jī)系統(tǒng)最常用的人機(jī)對話輸入方式，當(dāng)需要按鍵量較多時，往往將其連 接成矩陣形式，也稱之為鍵盤。鍵盤輸入有獨(dú)立按鍵輸入電路，并行掃描矩陣鍵盤的接 1 4 第二章便攜式智能洗井裝置的總體方案設(shè)計 口電路，串行掃描矩陣鍵盤的接口電路。在本系統(tǒng)中采用4 x 4 軟膜鍵盤的組合來實現(xiàn)人 機(jī)界面的設(shè)計，可以很好的顯示數(shù)據(jù)和信息交換。 2 3 5 電加熱控制 電加熱器是由電加熱元件、溫度傳感器、溫控儀、溫度開關(guān)、交流接觸器五個部分 組成。其工作原理如下：先由溫度傳感器測得液體的溫度值，并傳遞給溫控儀，溫控儀 根據(jù)提前設(shè)定的上下限溫度值，判定溫控開關(guān)是否運(yùn)行。通過溫控開關(guān)再去控制交流接 觸器的工作，最后用交流接觸器去控制電加熱元件。整個過程依次循環(huán)，其流程圖如2 8 所示。整個循環(huán)過程液體保持在一定的上下溫度之間，整個系統(tǒng)的溫控元件都采用的是 低壓控制高壓電源的方法，整個裝置的安全性得到增強(qiáng)。 圖2 8自循環(huán)電加熱洗井加熱裝置控制圖 如果油井能采出足夠的氣體，通過油氣分離后將所采出的氣體送入到氣加熱設(shè)備中， 氣體燃燒放出的熱量加熱水，在通過泵循環(huán)系統(tǒng)把熱量傳遞給原油，從而達(dá)到加熱原油 的目的。加熱過程與電加熱類似。在采出的氣量不足時，則可以采用電氣混合加熱的方 式加熱。 2 3 6 循環(huán)控制系統(tǒng) 本裝置中的循環(huán)控制系統(tǒng)可分為兩個，一個是原油自循環(huán)系統(tǒng)，一個是熱水循環(huán)系 統(tǒng)。原油循環(huán)系統(tǒng)，本裝置的控制系統(tǒng)和抽油機(jī)相連，調(diào)節(jié)抽油頻率就可以對抽油的量 進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。此循環(huán)系統(tǒng)一側(cè)和抽油機(jī)出油口連接，另一側(cè)通入油井。熱水循環(huán)系 統(tǒng)，通過水泵來調(diào)節(jié)水的流量和壓強(qiáng)。先將溫度比較低的水，在加熱設(shè)備中加熱到9 0 以上9 5 一下，再通過水泵把熱水流入到換熱器中，交換后的溫度比較低的水再流入水 加熱設(shè)備中加熱，然后再次通過水泵循環(huán)如圖2 - 9 。 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 4 本章小結(jié) 圖2 - 9 水循環(huán)系統(tǒng) 本章主要介紹了設(shè)計之初各種方案的選擇以及論證，通過對比比較從而得出各種方 案的優(yōu)缺點(diǎn)，以及實際情況下具體使用哪種方案。然后介紹了本裝置的工作流程。介紹 了便攜式洗井裝置的洗井原理，和它的主要優(yōu)點(diǎn)和性能。提出攜式洗井裝置采用單片機(jī) 控制系統(tǒng)電路，提高此裝置的控制性能，從而提高此裝置的級別，同時為產(chǎn)品的進(jìn)一步 升級打下基礎(chǔ)。在此大體給出了控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，和一些重要器件的選擇。 1 6 第三章便攜式智能洗井裝置工裝設(shè)計 第三章便攜式智能洗井裝置重要部件設(shè)計 本洗井裝置的各個部分均采用目前市場常用的零部件，其主要零部件有油氣分離器、 換熱器、溫度傳感器以及壓力傳感器等。本章主要說明相關(guān)的部件選擇及具體應(yīng)用情況。 裝配1 j n - r 簡圖主要根據(jù)目前已經(jīng)存在的各個洗井裝置的特點(diǎn)，進(jìn)行合理性的改進(jìn)和設(shè)計 得出。 3 1 重要部件的選擇與設(shè)計 3 1 1 油氣分離器的選擇 a 油氣分離器的定義 油氣分離器是把油井生產(chǎn)出的原油和伴生天然氣分離開來的一種裝置。若采用 的分離器只是將天然氣從總的液體中分離出來，這種分離器叫做兩相分離器。若分 離器除將天然氣分離出來外，還將液相中的水和原油分離開來這種分離器稱為三相 分離器2 引。 b 分離方式的概念 分離方式基本上可分為下列三種，即：一次分離、連續(xù)分離和多級分離【2 4 1 。 所謂一次分離是指將油氣混合物的氣液兩相一直保持在接觸條件下逐漸降低 壓力，最后流入常壓儲罐，在罐內(nèi)一下子把氣液分開。由于這種分離方式有大量氣 體從儲罐中排出，同時油氣進(jìn)入油罐時沖擊力很大，在生產(chǎn)實際中并不采用。 連續(xù)分離指隨著油氣混合物在管路壓力的降低，不斷將溢出的平衡氣體排出， 直至壓力將為常壓，平衡氣亦最終排出干凈，剩下的液相進(jìn)入儲罐。連續(xù)分離亦稱 為微分分離或微分氣化，它實際生產(chǎn)中亦很難實現(xiàn)。 多級分離是指油氣兩相保持接觸的條件下，壓力降為某一值時，把降壓過程中 析出的氣體排出，脫出氣體的原油繼續(xù)沿管路流動。降壓到另一較低壓力時，把該 段的降壓過程中的原油析出的氣體再排出，如此反復(fù)，直至系統(tǒng)的壓力降為常壓， 產(chǎn)品進(jìn)入儲罐為止。每排一次氣，作為一級；排幾次氣，叫做幾級分離。由于儲罐 的壓力總是有平衡器排出，因而通常把儲罐作為最后一級對待，而其他各級則通過 油氣分離器來排出平衡氣。 c 分離方式的選擇 從理論上講，分離級數(shù)越多，在儲罐中的原油收率越高，但過多的增加分離級 數(shù)，儲罐原油的原油的收率的增加越來越少，而分離設(shè)備的投資和經(jīng)營費(fèi)用卻大幅 上升，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下降。國內(nèi)外長期實踐證明：對于一般油田，采用三級或四 級分離，經(jīng)濟(jì)效益最好。對于氣油比低的低壓油田( 依靠地層剩余壓力進(jìn)行油氣分 離時壓力低于0 7 m p a 者) 則采用二級分離，經(jīng)濟(jì)效益更佳。 1 7 西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 本裝置是用在洗井設(shè)備之中，對油氣分離的精度以及油氣分離的效果追求并不 高，本著便攜，簡單和經(jīng)濟(jì)成本低等特點(diǎn)，本裝置采用二級分離。分離后的氣體用 來燃燒加熱分離后油水混合物用來加熱油井，而不是進(jìn)入儲罐進(jìn)行儲存。 d 分離器的類型 油田上使用的分離器，按其外形分主要有兩種形式，即立式分離器和臥式分離 器；按分離器的功能可分為計量分離器、油氣水三相分離器、油氣兩相分離器和生 產(chǎn)分離器等；按工作壓力分可分為真空( o 1 m p a ) 、低壓( 6 m p a ) 分離器等；按實現(xiàn)油氣分離主要利用的能量分可分為混 合式、重力式、離心式等。 ( 1 ) 臥式分離器 液體由入口分離器進(jìn)入分離器整個過程如圖3 1 所示。液體經(jīng)入口分流器時， 由于油、氣的流向和流速瞬間發(fā)生改變，因此油氣才初步分離。經(jīng)初步分離后，在 重力的作用