李家丞（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163000）

油水砂三相旋流分離器的研制及其井下應(yīng)用特征分析

李家丞（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163000）

在井下作業(yè)中，存在井內(nèi)返油污、泥沙以及污油污水等，這些有害物質(zhì)面對(duì)溢流問(wèn)題。在文章中，基于一定的設(shè)計(jì)思路，分析設(shè)備和工藝流程、主要原理等，重點(diǎn)研究油水砂三相旋流分離器，保證能基于重復(fù)利用，對(duì)地層水進(jìn)行分離，以達(dá)到有效的回收作用。這樣不僅能有效控制污染現(xiàn)象，也能降低成本，以獲得更為有效效果。

油水砂；三相旋流分離器；研制；井下應(yīng)用

在對(duì)天然氣石油等進(jìn)行開(kāi)采期間，將產(chǎn)生大量含油污水。這些含油污水具備高濃度，其產(chǎn)生的懸浮物也更多。只有對(duì)其凈化處理，實(shí)現(xiàn)水資源的回收再利用，才能滿足當(dāng)前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，才能對(duì)我們面對(duì)的環(huán)保壓力進(jìn)行緩解。

1 油水砂三相旋流分離器研制期間存在的問(wèn)題

在井下作業(yè)中，重點(diǎn)實(shí)施壓井、洗井以及沖砂施工工作期間，發(fā)現(xiàn)井內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量液體。但是，其液體的存在將產(chǎn)生大量油污、泥砂等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，這些液體只能排進(jìn)廢油池內(nèi)。因?yàn)槲塾臀鬯写嬖诘挠泻ξ镔|(zhì)更多，將在很大程度上給空氣、土壤等造成較大危害。當(dāng)這些液體溢出后，其產(chǎn)生的損失也會(huì)更大。所以，需要對(duì)油水砂三相旋流分離器進(jìn)行研究，保證能對(duì)地層水進(jìn)行充分利用，實(shí)現(xiàn)有效分離，并將其存在的原油進(jìn)行回收與分離，這樣不僅能達(dá)到污染的防治工作，維護(hù)周邊環(huán)境，也能降低成本，促使其經(jīng)濟(jì)效益的有效獲取。

2 油水砂三相旋流分離器的設(shè)計(jì)思路

在對(duì)油水砂三相旋流分離器進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，各個(gè)設(shè)備以及工藝流程都需要為其提出一些思路，保證整個(gè)工作的優(yōu)化執(zhí)行。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，首先，要利用液固分離器，對(duì)混合液中存在的固體物質(zhì)進(jìn)行分離，如：泥砂。同時(shí)，使用油水砂三相旋流分離器對(duì)原油和水進(jìn)行分離。為了在現(xiàn)場(chǎng)使用期間為其提供方便，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分離器的結(jié)合應(yīng)用，并利用儲(chǔ)液罐、集砂罐等將其安裝在卡車上，以保證各個(gè)設(shè)備的完善使用，促進(jìn)機(jī)動(dòng)性與實(shí)用性的充分獲取[1]。

3 油水砂三相旋流分離器的工作原理

第一，針對(duì)油井或者水井返出來(lái)的油水砂混合液，可以基于自身壓力，進(jìn)入到油水砂三相旋流分離器中，期間，將實(shí)現(xiàn)第一個(gè)主要設(shè)備，其為旋流除砂器。基于設(shè)備的帶動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，混合液將在逐漸旋流下產(chǎn)生離心力。同時(shí)，受離心力作用的影響，發(fā)現(xiàn)液體內(nèi)產(chǎn)生的密度較大，產(chǎn)生的固相顆粒產(chǎn)生到旋流器上。在該執(zhí)行下，受重力作用的影響，在圓錐旋流向上運(yùn)動(dòng)，將分布到集砂罐，也會(huì)在排砂口逐漸排出。對(duì)于油水混合液來(lái)說(shuō)，當(dāng)經(jīng)過(guò)旋流器頂部的時(shí)候，會(huì)在溢流管進(jìn)入油水旋流分離器，以更為合理的實(shí)現(xiàn)混合液中液體和固體之間的有效分離。

第二，在除砂器中，也會(huì)對(duì)油水混合液進(jìn)行分離，并在離心泵進(jìn)行加速的情況下，完成第二個(gè)設(shè)備，期間，為油水旋流分離器。基于對(duì)兩個(gè)不相溶液體密度的分析，使用液體旋流管，并在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力，保證油滴會(huì)從水中進(jìn)行的分離，以實(shí)現(xiàn)更為有效的除油目的。在具體實(shí)施工作中，油水混合液會(huì)在壓力作用影響下，從進(jìn)水口方向進(jìn)入到分路器內(nèi)，并基于旋流進(jìn)入到縮頸段[2]。隨著對(duì)流道截面的逐漸變化，其產(chǎn)生的液流旋轉(zhuǎn)速度在逐漸增加，形成具備螺旋的流態(tài)。同時(shí)，油水混合液體在壓力狀態(tài)下，在油水砂三相旋流分離器旋流后，也會(huì)在縮徑段產(chǎn)生。隨著對(duì)流道截面的逐漸改變，發(fā)現(xiàn)液流旋轉(zhuǎn)速度也在不斷增加，產(chǎn)生具備螺旋型的流態(tài)。當(dāng)水、油的密度較差的時(shí)候，受離心力作用的影響，發(fā)現(xiàn)混合液中的水與旋鈕管內(nèi)壁緊貼流動(dòng)，其中的油滴也會(huì)在旋流中心逐漸聚集。當(dāng)在細(xì)錐段，進(jìn)入到流體后，會(huì)縮短流體截面，旋流速度、離心力也會(huì)逐漸增加。期間，可以在錐管的中心位置增加小油滴，使之形成油芯，保證能夠在集油腔排出。對(duì)于凈化水，也可以沿著旋流管壁，呈現(xiàn)螺旋狀流，保證能在直管段進(jìn)入到集水腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。所以說(shuō)，在井內(nèi)，將實(shí)現(xiàn)油水砂的有效分離[3]。

4 油水砂三相旋流分離器在井下的實(shí)際應(yīng)用情況

當(dāng)完成油水砂三相旋流分離器研制工作后，將其使用到實(shí)踐中將促使其作用的實(shí)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)油水砂三相旋流分離器具備更多優(yōu)點(diǎn)。如：能在分離中實(shí)現(xiàn)連續(xù)性，增強(qiáng)其密封性和安全、可靠性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)排出砂中不含油污的時(shí)候，可以對(duì)其掩埋與利用，以免對(duì)環(huán)境造成污染。同時(shí)，利用油水砂三相旋流分離器凈化后的水也能實(shí)現(xiàn)再利用。油水砂三相旋流分離器裝置主要分為兩個(gè)部分，在對(duì)其組裝與安裝后，將實(shí)現(xiàn)一個(gè)整體，在操作期間，不僅更簡(jiǎn)單、方便，也能對(duì)其有效轉(zhuǎn)移。設(shè)備在使用期間，整個(gè)結(jié)構(gòu)也更為簡(jiǎn)單，有利于對(duì)其維護(hù)和保養(yǎng)。所以說(shuō)，油水砂三相旋流分離器在實(shí)際的應(yīng)用具備更高效益，如果單井平均使用壓井液按照40平方立米對(duì)其計(jì)算，能在使用該裝置節(jié)后達(dá)到良好的節(jié)約性。當(dāng)返出液分離后，也能將部分的原油進(jìn)行回收。同時(shí)，對(duì)油水砂三相旋流分離器的使用，也能對(duì)污染治理費(fèi)用進(jìn)行節(jié)約，保證在整體上獲得更大效果[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

基于以上的分析和研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)油水砂三相旋流分離器進(jìn)行研制，分析其在井下的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際發(fā)展中，不僅能達(dá)到環(huán)境保護(hù)作用，也能促使其積極發(fā)展與進(jìn)步。

[1]賈財(cái)華.無(wú)接箍油管連續(xù)沖砂技術(shù)的研究與試驗(yàn)[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2016,8(2):111.

[2]王改紅,廖樂(lè)軍,郭艷萍等.一種可回收清潔壓裂液的研制和應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2016,33(6):101-105.

[3]王德偉,賈財(cái)華.三向沖砂一體導(dǎo)錐的研制與試驗(yàn)[J].化工管理,2015(29):37.

[4]方建祥,皮振乾,吳迎軍等.掏砂沖管的探討與應(yīng)用[J].油氣井測(cè)試,2012,21(3):60-62.