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)運行分公司 河北廊坊 065000）

濾砂除氣裝置現(xiàn)場應用及效果評價

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)運行分公司 河北廊坊 065000）

針對原油開采生產(chǎn)中，井下液體中含氣過多會嚴重影響泵效，地層產(chǎn)出液含砂，進入抽油泵后，會加劇抽油泵的磨損，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)，增加油井維護成本等問題。本文主要對濾砂除氣裝置的構(gòu)成、裝置原理和使用的方法進行介紹，并對使用效果進行分析評價，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)過程中會遇到有氣體影響同時又出砂的問題，氣大會嚴重影響抽油泵的泵效，甚至會導致氣鎖，不出液，同時會對地面生產(chǎn)留下安全隱患。而出砂嚴重的井砂粒會隨液體進入抽油泵，會縮短抽油泵的使用壽命，嚴重的會導致砂卡泵，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，對于出砂又有氣體影響的井沒有找到有效的解決辦法。針對該問題引進了濾砂除氣裝置，該裝置在除氣的同時可以濾砂，并把濾下來的砂粒收集到沉砂管里，在下次作業(yè)時帶到地面加以處理。

1 現(xiàn)狀分析及存在的問題

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334口，占開井數(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重，導致泵效低于15%。出砂出氣井嚴重影響到油田開發(fā)的整體水平。

1.2 存在的問題

為了降低砂、氣的影響，提高泵效，減少檢泵井次，應用了防氣防砂技術，這些防氣防砂技術的應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出砂出氣的問題。

2 濾砂除氣裝置的結(jié)構(gòu)及特點

濾砂除氣裝置主要由濾砂器、外殼體和油管短節(jié)組成，外殼體上有進液孔和排氣孔，排氣孔在進液孔的上方。該裝置總長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，起到進油口的作用。它的主要功能有三個方面，一是氣液分離，把進泵前液體中的絕大部分氣體分離出來排入套管，上升至地面裝置；二是濾砂，把進泵前液體中的絕大部分砂粒及其它顆粒物過濾掉，過濾精度為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)時帶到地面。

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

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液孔進入產(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。大大減少了氣體進泵，提高了泵效。

2.2 濾砂除砂原理

含砂氣體進入到殼體與濾砂器形成的環(huán)形空間后下行流過管柱段，當流到濾砂段時會陸續(xù)進入濾砂器（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，在進泵液體到達濾砂器下端口之前已全部進入濾砂器。砂粒則被擋在環(huán)形空間下行，通過下接頭內(nèi)孔進入到沉砂管中（見圖2）。

2.3 選井原則

（1）針對下防砂泵后易泵漏且有氣的井。以前對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，因此對于砂樣粒度中值大于0.1 m m且氣油比大于150的井實驗下濾砂除氣裝置。

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

3 現(xiàn)場應用效果分析

濾砂除氣裝置在2013年開始投入現(xiàn)場實驗，現(xiàn)已在華北油田采油四廠應用二十余口井，既有老井，也有停噴轉(zhuǎn)抽的井，應用證明該裝置可以有效阻擋較大顆粒的砂子及異物，同時也能減小氣體影響，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，一旦有細小的砂粒進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個百分點，檢泵周期延長至1133天，且仍然有效。

圖3 京616井使用裝置前后功圖對比

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)

對于氣油比100以上的井需要采取防氣措施，而出砂嚴重也會導致泵卡。如琥珀營采油作業(yè)區(qū)的泉28-23 x井，該井自噴生產(chǎn)時日產(chǎn)氣4600方，氣油比1100，從斷塊生產(chǎn)情況來看出砂較嚴重，因此在該井轉(zhuǎn)抽時設計下濾砂除氣裝置，開井后正常生產(chǎn)549天，氣量穩(wěn)定。

圖5 泉28-23x井運用該裝置后生產(chǎn)曲線

3.3 濾砂除氣裝置運用在結(jié)垢壓裂井

以往對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，割縫管會堵塞，同時對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)來看濾砂器被堵后還可以從下端口進液，同時還可以防氣。如安106-1井，該井壓裂前作業(yè)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢嚴重，根據(jù)以往數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況來看，結(jié)垢嚴重的井壓裂后下入割縫管后半年內(nèi)就會堵塞，2014年12月壓裂作業(yè)后下入濾砂除氣裝置，生產(chǎn)時日產(chǎn)油7.5噸，日產(chǎn)氣522方，開井正常生產(chǎn)727天，且仍然有效。

從2013年開始，濾砂除氣裝置應用了32口井，防氣防砂雙防的效果明顯，泵效增加8到13個百分點，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)計日期累計增油973.6噸，累增氣15.387萬方。

3.4 經(jīng)濟效益

單井投入：單井使用1臺濾砂除氣裝置投入1.3萬元。

產(chǎn)生效益：①減少油井檢泵作業(yè)13井次，減少作業(yè)維護費84.5萬元。②減少停井占產(chǎn)原油損失221噸，按照目前原油價格1823元/噸計算，全年可減少原油損失40.2883萬元。③運用該裝置后，累計增油973.6噸，累增氣15.387萬方（折成原油是122.6噸），增加原油收入199.84萬元。

經(jīng)濟效益：32口井投入41.6萬元，減少作業(yè)費用84.5萬元，減少原油損失40.2883萬元，增加原油收入199.84萬元，創(chuàng)效283.0283萬元。

4 結(jié)論

濾砂除氣裝置是一項很好的防砂防氣的措施，使用效果良好，具有顯著的經(jīng)濟效益。成功運用于采油四廠32口井，能有效防止和減少砂、氣對泵排量系數(shù)影響，達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，延長了檢泵周期。同時，濾砂除氣裝置還能解決結(jié)垢嚴重井壓裂后生產(chǎn)的問題。

[1]張琪.采油工程原理與設計[M].北京：中國石油大學出版社，2006.

[2]王繼強,田啟忠.濾砂管分段切割打撈一體化技術研究與應用 [J].長江大學學報(自科版),2016,35.

[3]黃浩軒.淺析油井出砂的危害及防砂技術[J].化工管理,2015,5.