張明明 江淑麗 吳迪 王琦

（1.中油華北油田第四采油廠 河北廊坊 065000；2.中油管道局工程有限公司管道投產(chǎn)運(yùn)行分公司 河北廊坊 065000）

濾砂除氣裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

張明明1江淑麗1吳迪2王琦2

（1.中油華北油田第四采油廠 河北廊坊 065000；2.中油管道局工程有限公司管道投產(chǎn)運(yùn)行分公司 河北廊坊 065000）

針對(duì)原油開(kāi)采生產(chǎn)中，井下液體中含氣過(guò)多會(huì)嚴(yán)重影響泵效，地層產(chǎn)出液含砂，進(jìn)入抽油泵后，會(huì)加劇抽油泵的磨損，縮短使用壽命，縮短檢泵作業(yè)周期，有的甚至砂卡，頻繁檢泵作業(yè)，增加油井維護(hù)成本等問(wèn)題。本文主要對(duì)濾砂除氣裝置的構(gòu)成、裝置原理和使用的方法進(jìn)行介紹，并對(duì)使用效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，探求解決砂、氣影響的方法。

濾砂除氣；出砂；檢泵作業(yè)

油井在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到有氣體影響同時(shí)又出砂的問(wèn)題，氣大會(huì)嚴(yán)重影響抽油泵的泵效，甚至?xí)?dǎo)致氣鎖，不出液，同時(shí)會(huì)對(duì)地面生產(chǎn)留下安全隱患。而出砂嚴(yán)重的井砂粒會(huì)隨液體進(jìn)入抽油泵，會(huì)縮短抽油泵的使用壽命，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致砂卡泵，從而降低油井檢泵周期。以往只能采取單一的防砂或防氣措施，對(duì)于出砂又有氣體影響的井沒(méi)有找到有效的解決辦法。針對(duì)該問(wèn)題引進(jìn)了濾砂除氣裝置，該裝置在除氣的同時(shí)可以濾砂，并把濾下來(lái)的砂粒收集到沉砂管里，在下次作業(yè)時(shí)帶到地面加以處理。

1 現(xiàn)狀分析及存在的問(wèn)題

1.1 目前現(xiàn)狀

采油四廠的各大主力油田屬于典型的砂巖油氣藏，根據(jù)2016年抽油井生產(chǎn)狀況發(fā)現(xiàn)全廠出砂油井高達(dá)334口，占開(kāi)井?dāng)?shù)的63.7%，而這334口出砂井中存在伴生氣的有150余口，其中有13%的抽油井因氣體影響嚴(yán)重，導(dǎo)致泵效低于15%。出砂出氣井嚴(yán)重影響到油田開(kāi)發(fā)的整體水平。

1.2 存在的問(wèn)題

為了降低砂、氣的影響，提高泵效，減少檢泵井次，應(yīng)用了防氣防砂技術(shù)，這些防氣防砂技術(shù)的應(yīng)用只能從單一方面解決出砂或氣體影響，并不能徹底解決同時(shí)出砂出氣的問(wèn)題。

2 濾砂除氣裝置的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

濾砂除氣裝置主要由濾砂器、外殼體和油管短節(jié)組成，外殼體上有進(jìn)液孔和排氣孔，排氣孔在進(jìn)液孔的上方。該裝置總長(zhǎng)3.6米，最大外徑D 95 m m，濾砂器縫隙為0.1 m m，它連接在泵與沉砂管之間，起到進(jìn)油口的作用。它的主要功能有三個(gè)方面，一是氣液分離，把進(jìn)泵前液體中的絕大部分氣體分離出來(lái)排入套管，上升至地面裝置；二是濾砂，把進(jìn)泵前液體中的絕大部分砂粒及其它顆粒物過(guò)濾掉，過(guò)濾精度為0.1 m m；三是除砂，把裝置濾下的砂粒顆粒物收集到沉砂管里，待下次作業(yè)時(shí)帶到地面。

該裝置是將濾砂與氣液分離兩個(gè)功能結(jié)合到一起，其工作原理也分為兩個(gè)部分。

2.1 氣液分離原理

井下含有氣體和砂粒的液體自外殼體上部的進(jìn)液孔進(jìn)入產(chǎn)生紊流，含砂液體下行。液體中大部分微小氣泡在紊流情況下結(jié)合成較大氣泡，在殼體與濾砂器形成的環(huán)形空間繼續(xù)上行，直到地面流程。大大減少了氣體進(jìn)泵，提高了泵效。

2.2 濾砂除砂原理

含砂氣體進(jìn)入到殼體與濾砂器形成的環(huán)形空間后下行流過(guò)管柱段，當(dāng)流到濾砂段時(shí)會(huì)陸續(xù)進(jìn)入濾砂器（濾砂器的縫隙總面積是管柱內(nèi)孔橫截面積的兩到三倍）。因此，在進(jìn)泵液體到達(dá)濾砂器下端口之前已全部進(jìn)入濾砂器。砂粒則被擋在環(huán)形空間下行，通過(guò)下接頭內(nèi)孔進(jìn)入到沉砂管中（見(jiàn)圖2）。

2.3 選井原則

（1）針對(duì)下防砂泵后易泵漏且有氣的井。以前對(duì)于砂卡泵的井都采取下防砂泵的措施，但由于防砂泵間隙大，容易漏失，因此對(duì)于砂樣粒度中值大于0.1 m m且氣油比大于150的井實(shí)驗(yàn)下濾砂除氣裝置。

圖1 濾砂除氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 濾砂除氣裝置原理示意圖

（2）針對(duì)氣量大且出砂的井。一般對(duì)于日產(chǎn)氣量1000方以上的井需要采取防氣措施。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

濾砂除氣裝置在2013年開(kāi)始投入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已在華北油田采油四廠應(yīng)用二十余口井，既有老井，也有停噴轉(zhuǎn)抽的井，應(yīng)用證明該裝置可以有效阻擋較大顆粒的砂子及異物，同時(shí)也能減小氣體影響，提高泵效，效果顯著。

3.1 濾砂除氣裝置替代防砂泵減少泵漏幾率

由于防砂泵間隙較大，一旦有細(xì)小的砂粒進(jìn)入泵筒活塞與泵筒之間的磨損加劇，造成泵間隙漏失，檢泵周期短。如別古莊采油作業(yè)區(qū)的京616井出砂速度2.0 m/月，2009年4月因砂卡換防砂泵生產(chǎn)，但兩年內(nèi)因泵間隙漏檢泵作業(yè)3次，2013年5月檢泵時(shí)改下濾砂除氣裝置配合普通管式泵生產(chǎn)，氣量明顯上升，日增氣541方，泵效提高17.4個(gè)百分點(diǎn)，檢泵周期延長(zhǎng)至1133天，且仍然有效。

圖3 京616井使用裝置前后功圖對(duì)比

圖4 京616井生產(chǎn)曲線圖

3.2 濾砂除氣裝置滿足出砂且產(chǎn)氣斷塊生產(chǎn)

對(duì)于氣油比100以上的井需要采取防氣措施，而出砂嚴(yán)重也會(huì)導(dǎo)致泵卡。如琥珀?duì)I采油作業(yè)區(qū)的泉28-23 x井，該井自噴生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)氣4600方，氣油比1100，從斷塊生產(chǎn)情況來(lái)看出砂較嚴(yán)重，因此在該井轉(zhuǎn)抽時(shí)設(shè)計(jì)下濾砂除氣裝置，開(kāi)井后正常生產(chǎn)549天，氣量穩(wěn)定。

圖5 泉28-23x井運(yùn)用該裝置后生產(chǎn)曲線

3.3 濾砂除氣裝置運(yùn)用在結(jié)垢壓裂井

以往對(duì)于壓裂井為防止壓裂砂上返都采用割縫管，但如果后期油井結(jié)垢，割縫管會(huì)堵塞，同時(shí)對(duì)氣量大的井不能采取防氣措施，影響泵效。從該裝置結(jié)構(gòu)來(lái)看濾砂器被堵后還可以從下端口進(jìn)液，同時(shí)還可以防氣。如安106-1井，該井壓裂前作業(yè)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢嚴(yán)重，根據(jù)以往數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，結(jié)垢嚴(yán)重的井壓裂后下入割縫管后半年內(nèi)就會(huì)堵塞，2014年12月壓裂作業(yè)后下入濾砂除氣裝置，生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)油7.5噸，日產(chǎn)氣522方，開(kāi)井正常生產(chǎn)727天，且仍然有效。

從2013年開(kāi)始，濾砂除氣裝置應(yīng)用了32口井，防氣防砂雙防的效果明顯，泵效增加8到13個(gè)百分點(diǎn)，單井增油增氣效果顯著，單井日增油0.1~0.3噸，日增氣50~320方，檢泵周期平均提高137天。截止統(tǒng)計(jì)日期累計(jì)增油973.6噸，累增氣15.387萬(wàn)方。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益

單井投入：?jiǎn)尉褂?臺(tái)濾砂除氣裝置投入1.3萬(wàn)元。

產(chǎn)生效益：①減少油井檢泵作業(yè)13井次，減少作業(yè)維護(hù)費(fèi)84.5萬(wàn)元。②減少停井占產(chǎn)原油損失221噸，按照目前原油價(jià)格1823元/噸計(jì)算，全年可減少原油損失40.2883萬(wàn)元。③運(yùn)用該裝置后，累計(jì)增油973.6噸，累增氣15.387萬(wàn)方（折成原油是122.6噸），增加原油收入199.84萬(wàn)元。

經(jīng)濟(jì)效益：32口井投入41.6萬(wàn)元，減少作業(yè)費(fèi)用84.5萬(wàn)元，減少原油損失40.2883萬(wàn)元，增加原油收入199.84萬(wàn)元，創(chuàng)效283.0283萬(wàn)元。

4 結(jié)論

濾砂除氣裝置是一項(xiàng)很好的防砂防氣的措施，使用效果良好，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。成功運(yùn)用于采油四廠32口井，能有效防止和減少砂、氣對(duì)泵排量系數(shù)影響，達(dá)到了防砂防氣的效果，減少了泵卡、氣鎖事故發(fā)生，提高了泵效，延長(zhǎng)了檢泵周期。同時(shí)，濾砂除氣裝置還能解決結(jié)垢嚴(yán)重井壓裂后生產(chǎn)的問(wèn)題。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006.

[2]王繼強(qiáng),田啟忠.濾砂管分段切割打撈一體化技術(shù)研究與應(yīng)用 [J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,35.

[3]黃浩軒.淺析油井出砂的危害及防砂技術(shù)[J].化工管理,2015,5.