地面計量流程中除砂器的應用研究

吳 迪 楊 柯 李 營 秦麗斌

（吉林油田公司試油測試公司，吉林 松原 138000）

除砂器是國外針對鉆井技術開發出的重要工程工具，其尤其適用于地面射孔后出砂或地層加砂壓裂后試產，對施工中產生的固相物，包括地層砂、巖屑等在內的各種巖層殘片，從而保護精密的地面計量設備。如操作不當，則會造成濾網選擇失當或泄壓不徹底，造成設備和人員的破壞和損傷，從而影響正常計量工作。

一、除砂器的工作原理

以較常用的立式雙翼除砂器為例，其本身由兩個除砂罐組成，每個除砂罐內分別各有一個濾網，為可移動式，濾網的功能是用于清除砂子或固體顆粒。除砂作業時，井內油氣流人除砂罐內的濾網中，油氣通過濾網，體積大于網眼的砂粒和固體顆粒沉入濾網底部，小于濾網的固體顆粒因其密度比油氣大，在鉆井過程中與濾網發生不規則碰撞而落入濾網底。除砂器用于監控系統壓力的儀表會根據除砂罐內的固體物填充情況提醒工作人員及時清理除砂罐。

在進行固體物排空時，涉及到除砂器的泄壓。必須經過泄壓，才能進行進一步的操作。即打開頂蓋，再用除絞車去除裝滿固體物的濾網，再裝入一個新的濾網備用。除砂器主要技術參數為：工作壓力閾限10000psi，除砂罐容積44 L；濾網承受壓差閾限為1500psi。

二、除砂器工作中常見問題及措施1.

濾網的選擇

伴隨鉆井工作的進程，會產生不同大小、體積的固體顆粒，因此對濾網規格的選擇十分重要。常用的有100目、200目等幾種規格。在地面計量工作前，工作人員根據前期地質情況預先選好濾網的規格，濾網的縫隙過大，不能起到精細的除砂作用；濾網的縫隙小，則容易造成濾網堵塞。濾網的選擇一般根據鉆井錄井資料、地層巖性資料來進行。對于壓裂的地層，則要先考慮加入的砂粒的粒徑。工作人員可在井口取井內流體樣品，做流體內固相顆粒分析，結合地層情況一起來選擇濾網的規格，對濾網的選擇是十分有幫助的。

2.泄壓操作

泄壓是除砂器工作中的重要環節，關系到計量工作是否順利。濾網填滿固體顆粒后，暫時停用的除砂罐，在更換濾網前要先泄盡罐內壓力。如果操作不當，沒有先打開除砂罐底部的平衡閥，就打開泄壓閥或打開泄壓閥過快，則會造成濾網受到壓力沖擊而變形損壞。在具體操作時，首先要打開除砂罐底部的平衡閥，平衡罐體上部與底部的壓力，再打開泄壓閥進行泄壓。由于濾網本身具有一定的節流作用，所以底部的泄壓閥通常不能排凈除砂罐內的壓力。在具體操作時，一般在除砂罐頂蓋上增加一個泄壓閥和一個壓力表，可以保證較好的泄壓效果。

三、除砂器在實際鉆井地面測量中的應用

以國內某油田實際在油井地面測量工作為例。在測量工作開始前，根據該油井的巖層特性，技術人員選擇了500目的濾網裝入除砂罐中。在測量工作開始1.5小時后，除砂器壓差系統顯示除砂罐進口管線內壓73MPa，除砂罐出口管線內壓力75MPa。工作人員更換濾網時，經檢查砂粒直徑3-7mm，最大15mm。根據外界環境溫度，由于外界溫度較低，出現除砂罐內壓力未泄盡而發生安全事故后，在除砂罐頂蓋上增加了一個泄壓閥和一個壓力表，保證了地面計量工作順利和安全的進行。在進行油井試產測試期間，發現同一個出油嘴在2-3小時內油氣產量浮動較大，經檢查后工作人員更換濾網，保持進口管線中的壓力大于出口管線中的壓力5MPa就時及時更換濾網，起到了穩定油氣計量產量的效果。

一般來講，在地面計量流程中使用除砂器時，對濾網規格的選擇、泄壓操作和更換除砂罐內濾網是鉆井地面測量工作的基礎工作。只有保證除砂器的正常工作，才能保證地面計量工作的順利進行，才能夠取得合格的測試結果，為后續鉆井工作的開展提供了數據保障。

本次測試得到較為詳細的資料：壓差系統泵注排量顯示4立方米/min，摩阻系數0.51MPa/100，延伸壓力梯度 0.0216mPa/m，閉合壓力為74.2MPa，閉合壓力梯度為0.016602 MPa/m，液體效率為36.7%，綜合評定濾失系數較小，造縫效率高。停泵后壓降測試從16比17至17比48，井口壓力由33.5MPa降至27 MPa，汞柱下降速度較慢。數據顯示地層物性差，在壓裂凈壓力擬合結果表明，在目的層段形成了一支撐裂縫半長245m、高度大約為22.3m的人裂縫，達到了設計的泵注排量4立方米/min、加砂17立方米、液量175.6立方米，期望在壓裂目的層造出一高20m、長240 m的設計目標，建立了深穿透、高導流的人工裂縫。壓裂前后井溫測試及試油驗竄結果表明，井筒內縫口裂縫高度在4410.0～4450.0 m，縫高29 m，表明本井此次采取的控制縫高的措施比較成功，達到了針對巖層情況實施鉆井。本井壓裂前日產0.36立方米，壓后抽汲求產日產油7.01立方米，下電泵日產油16立方米，增產效果顯著。

通過本文的闡述，可以對除砂器在鉆井工作中的應用有初步的了解和認識。其中，通過對除砂器內部壓力的監控，使得技術人員對鉆井裂縫高度進行了有效地的控制，這是水力壓裂成功的一個重要因素。從壓裂前后井溫測井等操作形成的資料表明，裂縫高度控制取得了圓滿成功。文中鉆井工作實例中壓裂改造的成功，是針對地層特點進行精細設計及現場質量控制的基礎上實現的。

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