油井井下泥砂分離器研制及應(yīng)用

杜延濤

摘要：為解決油井泵下泥、砂卡泵問題，延長檢泵周期，研究并應(yīng)用了泥砂分離器?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該裝置還可代替抽油生產(chǎn)中常用篩管、砂錨等工具作為泵下濾砂、沉砂裝置，實現(xiàn)延長出泥、出砂井檢泵周期等目的。

關(guān)鍵詞：泥沙分離器；油井；研制

引言

目前，油井常由于泥砂沉積、泵下管柱堵塞，導(dǎo)致“卡泵”影響免修期，極大地降低了油井時率，增加了生產(chǎn)成本和管理難度，已成為影響油井正常生產(chǎn)的主要矛盾。針對這一矛盾，前期全國各采油部門采用了激光割縫、金屬繞絲篩管工藝，但通過實踐證明，這兩種技術(shù)均只能簡單將堵塞物防在泵外，不能從根本上解決泥漿、壓裂液殘渣堵塞篩管問題，以大幅度延長油井免修期，針對以上情況，研究并應(yīng)用了井下泥砂分離裝置。

1井下泥砂分離裝置

1.1技術(shù)原理

①通過進(jìn)液方式改變，提高液體流速，促使泥砂快速沉降

同常規(guī)花管及防砂裝置比較，進(jìn)液面積明顯減少，但進(jìn)泵液流速度明顯提高，加大了攜砂、帶泥能力。入腔后因環(huán)空面積較入口面積加大4.7倍，所以為砂、泥沉降提供了條件。

②通過特制上部T型管，使攜入泥砂180度轉(zhuǎn)向，強(qiáng)制液體與泥砂分離被攜入裝置內(nèi)的砂、泥，在突然降速后同時被強(qiáng)迫180度轉(zhuǎn)向，不僅使粒徑較大的砂子下沉，同時會降粒徑較小的細(xì)粉砂及泥漿下落。

③通過特制下部T型管，進(jìn)一步凈化入泵流體，使細(xì)粉砂、泥漿理想沉入尾管由于底部尾管為一液力死區(qū)，未加設(shè)前只能沉降粒徑較大的壓裂砂，加設(shè)后可與上部T型管產(chǎn)生對流，兩組T型管通過合理流量設(shè)計，形成向下壓力差，使細(xì)粉砂及泥漿理想沉入尾管。

1.2 設(shè)計思路

①多功能性突出

同常規(guī)篩管、繞絲篩管、激光割縫防砂裝置比較，根據(jù)油井口袋的大小，可設(shè)計10-40米沉砂尾管。不僅可防壓裂砂卡泵，同時對細(xì)粉砂及泥漿具有防卡、防堵效果。

②具有井下取樣器作用

沉入井底的壓裂砂、地層砂及泥漿，通過常規(guī)沖砂工藝返到地面后往往難以判斷油層所吐物的成分，而該裝置隨作業(yè)起出地面后可直接觀察并減少了沖砂工作量。

③對吐砂嚴(yán)重井可下等徑尾管等徑尾管可降低砂卡管柱的幾率。

1.3技術(shù)參數(shù)：總長：1840mm；外徑：最大Φ100mm；承壓：30兆帕

適應(yīng)環(huán)境：不銹鋼耐腐蝕、抗鹽堿材質(zhì)；重復(fù)適應(yīng)次數(shù)：1井次；連接扣型：2 7/8''TBG

1.4技術(shù)特點

①該裝置具有防腐除垢，進(jìn)液速度高，減速效果好，對流、轉(zhuǎn)向、分離、沉降連續(xù)完成，不易堵塞本體。

②可有效保護(hù)固定凡爾，延長出泥漿砂井的檢泵周期。

③代替抽油生產(chǎn)中常用篩管、砂錨等工具作為泵下濾砂、沉砂裝置。

同常規(guī)的激光割縫、金屬繞絲篩管相比，可以說從本質(zhì)上解決了泵下防砂，除泥工藝問題。

1.5適應(yīng)的井況

①該裝置適合壓裂吐砂、油層出砂、吐泥漿井卡，延長免修期。減少作業(yè)工作量降低作業(yè)成本。

②對于油層壓裂吐砂、油層出砂、吐泥漿嚴(yán)重井，根據(jù)油井口袋應(yīng)加大尾管設(shè)計長度，必要時采取等徑尾管防卡。

③該裝置下井時替代進(jìn)液篩管或花管，注意好絲堵一方朝下，一旦下反將失去防砂沉泥功效。

④下次隨作業(yè)起出地面后，觀察記錄好沉積物成分及容量。

1.6 室內(nèi)實驗

樣品制作完成，需進(jìn)行大量室內(nèi)實驗，測試產(chǎn)品性能，修正設(shè)計參數(shù)，完善設(shè)計方案。為此，根據(jù)實驗要求，分別進(jìn)行不同內(nèi)容的多次實驗檢測。一是送專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)，動用專業(yè)抗拉設(shè)備，進(jìn)行5次室內(nèi)抗拉力檢測，以確定工具材質(zhì)和結(jié)構(gòu)；二是送專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)，動用高壓試壓設(shè)備6次，進(jìn)行產(chǎn)品室內(nèi)耐壓測試（30兆帕）；三是送專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)，動用室內(nèi)模擬井15次，進(jìn)行液力循環(huán)實驗，檢測排液、沉污效果。

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

經(jīng)過室內(nèi)反復(fù)實驗，不斷修正設(shè)計參數(shù)，比較選擇最佳用材，完善制造工藝，最后形成了定型產(chǎn)品?，F(xiàn)場成功試驗2井次，應(yīng)用效果良好，詳見下表。

3 結(jié)論與建議

（1）該井下旋流除砂裝置研制及應(yīng)用，可有效解決出砂井泵下防砂、除泥工藝問題，達(dá)到延長出泥、出砂井檢泵周期，進(jìn)一步提高防砂井措施效果的目的，應(yīng)用前景廣闊。

（2）該裝置設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，除泥、防砂效果明顯，有效滿足油井生產(chǎn)需要，可擴(kuò)大現(xiàn)場試驗范圍，并做好效果跟蹤與評價。

（3）針對油井的實際情況，如稀油井的產(chǎn)液量和含砂量，稠油井的粘度和含砂量等參數(shù)，優(yōu)化裝置相關(guān)參數(shù)設(shè)計，形成不同的技術(shù)系列產(chǎn)品，滿足油田不同的油品性質(zhì)、產(chǎn)業(yè)量的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]秦延才.油田污水除砂裝置的研究與應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2002，21（4）：53-54.

[2]佚名. 除砂及油水分離裝置[J]. 石油礦場機(jī)械，2002，31（3）：8.

（作者單位：中油遼河油田分公司曙光采油廠工藝研究所）