蔡向陽

摘 要： 隨著采氣技術(shù)的不斷發(fā)展，大牛地氣田的水平井越來越多，水平井橫穿氣層，增加了天然氣的采收面積，提高單井的天然氣產(chǎn)量。但由于生產(chǎn)壓差的增大，壓裂固砂不徹底等原因，造成了部分壓裂砂隨著氣液帶出地層，造成閥門短期內(nèi)刺壞、內(nèi)漏，管線彎頭處穿孔等嚴(yán)重后果，給地面集輸管網(wǎng)、集輸設(shè)備造成了極大的損壞。既影響產(chǎn)量又增加運(yùn)行成本，給安全生產(chǎn)工作帶來重大隱患。要解決天然氣中攜帶的壓裂砂對站內(nèi)設(shè)備造成的損害，最根本的方法就是將壓裂砂徹底清除，而安裝天然氣除砂裝置，就是徹底的解決這一問題的最直接有效的方法。

關(guān)鍵詞： 天然氣;壓裂砂;除砂器;大牛地;安全

【中圖分類號】TE357.1 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）04-0209-01

天然氣除砂裝置安裝在集氣站進(jìn)口，可以在壓裂砂進(jìn)入集氣站的第一時(shí)間將其過濾干凈，保護(hù)站內(nèi)所有設(shè)備不再受其沖蝕，給站場的安全生產(chǎn)提供保障。

1 大牛地氣田出砂情況分析

1.1 出砂原因分析

大牛地氣田氣井中出的石英砂全部為壓裂砂，氣層壓裂后，部分支撐縫隙的壓裂砂在高壓差的條件下，隨著地層水、天然氣帶入套管，并攜帶出井口。出砂的主要原因：

①水平井壓裂加砂規(guī)模大，但返排率不足，導(dǎo)致大量的壓裂液、壓裂砂隨天然氣進(jìn)入站內(nèi)。②壓裂層位的地質(zhì)構(gòu)造原因，導(dǎo)致壓裂砂在地層中穩(wěn)定性不一。③壓裂后，支撐縫隙的壓裂砂與地層裂縫沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)就生產(chǎn)，因水平井中套管與氣層的接觸面積很大，導(dǎo)致壓裂砂的流失量增大。④氣井生產(chǎn)中配產(chǎn)偏高，導(dǎo)致生產(chǎn)壓差大、流速高，壓裂砂隨氣流被帶出井口。

1.2 氣井出砂規(guī)律

①出砂井一般多為水平井。②新投產(chǎn)井出砂嚴(yán)重，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長，出砂量逐漸減少。③生產(chǎn)壓差大，出砂量增大。

1.3 治砂原則

通過現(xiàn)場的試驗(yàn)和對生產(chǎn)狀況的分析，若氣井?dāng)y砂過多，會造成采氣設(shè)備沖蝕及閥門的刺漏，若攜砂太少，則砂粒會堆積在井底，造成產(chǎn)層堵塞甚至堵死，所以總的原則：要在天然氣進(jìn)站前把其中攜帶的石英砂全部過濾掉。我們采取一排二控三濾的方式進(jìn)行清砂除砂：

一排：壓裂后沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的壓裂砂一定要通過天然氣攜帶出氣井，避免造成砂埋氣層、油管等事故的發(fā)生。

二控：通過控制氣井的流量和生產(chǎn)壓差，來控制天然氣的攜砂量，達(dá)到平穩(wěn)出砂的效果。

三濾：通過管道安裝的除砂裝置，過濾掉天然氣中攜帶的壓裂砂，根除壓裂砂對集氣設(shè)備的沖刷損壞。

2 除砂裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

61號站安裝的TCS-22/50-60型除砂裝置，采用撬裝，主要由除砂器、配套閥門、底座組成。

2.1 設(shè)備參數(shù)

設(shè)計(jì)壓力：22MPa ?工作壓力：19MPa

設(shè)計(jì)溫度：0℃ ? ?工作溫度：0～15℃

過濾精度：60目（<0.3mm）

有效過濾面積：150cm2

工作壓差：0.4KPa（10x 104Nm3/d）

2.2 除砂器筒體結(jié)構(gòu)圖

除砂器主要由筒體、濾筒、防沖刷擋板、快開盲板組成。流向采取側(cè)進(jìn)下出，筒體內(nèi)不會積液，減少天然氣的流動阻力，濾筒的另一端設(shè)計(jì)快開盲板，方便清洗或更換濾筒。

2.3 濾筒結(jié)構(gòu)圖

濾筒為不銹鋼割縫結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣端通過耐甲醇密封圈與進(jìn)氣管密封，并設(shè)計(jì)有把手和安全閥，安全閥可以在濾筒內(nèi)外壓差超過0.3Mpa后打開，防止濾筒因堵塞內(nèi)外壓差過大損壞。

2.4 防沖刷擋板結(jié)構(gòu)圖

為了防止含砂天然氣直接進(jìn)入除砂器筒體內(nèi)時(shí)對筒體的沖刷，在天然氣進(jìn)氣管內(nèi)口安裝防沖刷擋板，減小壓裂砂對筒體的損壞，同時(shí)具備固定過濾桶的作用。

2.5 除砂裝置的性能特點(diǎn)

①進(jìn)站口安裝，一勞永逸，全面保護(hù)站內(nèi)設(shè)備：在大牛地氣田目前的集輸工藝中，壓裂砂對集氣站的設(shè)備造成的破壞較大，而除砂裝置安裝在單井管線進(jìn)站口處，就可以在天然氣進(jìn)入集氣流程以前予以清除，做到防患于未然。既可以做到集中管理，保證及時(shí)巡檢、定期排砂，又可以對全站的設(shè)備、工藝管線進(jìn)行保護(hù)，減少壓裂砂對集氣站內(nèi)的設(shè)備造成的沖蝕，延長其使用壽命。

②過濾除砂效果好：壓裂砂的粒徑20-40目（0.38-0.83mm），除砂器的過濾精度設(shè)計(jì)60目（0.25mm），能夠完全過濾掉天然氣中的壓裂砂。

③濾筒存砂壓降?。簽V筒可以將固體顆粒擋在濾筒內(nèi)并存儲在濾筒內(nèi)，過流面積大，壓降小，生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的壓差小，在流量10x 104Nm3/d的情況下，壓差僅為0.4KPa。

3 結(jié)論

天然氣除砂裝置在大牛地的試用中，能夠起到防患于未然的作用，能去除掉天然氣中攜帶的壓裂砂，有效的保護(hù)安裝在除砂裝置下游的所有設(shè)備、管線、閥門，給站場的安全生產(chǎn)提供有效的保障。

參考文獻(xiàn)

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