適用于渤海油田沖砂作業的撬裝除砂器研究與應用

摘 要：渤海油田沖砂作業過程中，由于海上采油平臺大多只配備修井機及泥漿罐，未配備專用的除砂設備。在大修井套銑沖砂作業中，井筒內返出砂粒如果不經過固控設備清除，將導致返出砂循環入井，不僅達不到沖砂的目的，還會導致井下卡鉆等事故。撬裝模塊式除砂器，將旋流器與供液設備模塊化，具有體積小、除砂效率高的特點。通過現場實驗，使用不同粘度的沖砂液除砂效率有較大的差別，篩選出與除砂器匹配的最佳粘度。應用情況表明，撬裝模塊式除砂器可有效清除井下返出砂粒，達到固液分離的目的。

關鍵詞：沖砂作業；撬裝除砂器；沖砂液粘度；除砂效率

1 渤海油田沖砂現狀

渤海油田有70%的平臺只配備修井機和泥漿罐，沒有配備固控設備。這些平臺在沖砂作業過程中一般采用清水作為沖砂液，砂粒被沖出井筒進入泥漿罐后，由于地層砂密度高，可自然沉降到泥漿罐底部，達到固液分離的目的。但使用清水沖砂，攜砂效率差，增加了發生井下事故的機率，尤其對于大漏失井，可能會有進無出，無法滿足沖砂作業的要求。

目前針對于修井液漏失、攜砂、儲層保護等因素，修井作業多選用無固相套銑沖砂液代替清水作為沖砂液。無固相套銑沖砂液具有一定的粘度，攜砂性能良好，但井筒內返出砂粒在泥漿罐內不能迅速自然沉降，如果不經過固控設備清除，將導致砂粒循環入井，達不到沖砂的目的；而陸地常規的除砂設備由于體積、重量大，無法滿足海上修井作業的要求。

因此必須根據作業平臺場地情況及地層出砂粒徑，開發出適用性強的撬裝除砂設備。

2 除砂設備設計思路

受平臺場地限制，泥漿罐上方及周邊場地均較為緊張，撬裝設備必須結構緊湊，且噸位要在5噸以內。常規鉆井用除砂器，體積較大，而且均為硬管線連接，如果用于修井沖砂作業，需對泥漿罐進行設備改造，安裝、拆除工作量大，整改時間長，不適于常規修井作業；采用旋流分離法除去稠油中的砂，具有除砂效率高、占地面積小、成本低、適應性強等優點。渤海油田地層砂粒徑范圍多數界于20-100目之間，采用旋流除砂器可將地層砂有效清除。

根據渤海油田平臺特點，將傳統除砂器撬裝模塊化，旋流器單獨成撬，供液設備單獨成撬，設備之間用軟管線進行連接；既擺脫了平臺場地對設備的限制，又達到方便拆裝的要求。優化后的除砂器配制小型震動篩，可對旋流器出砂口中分離出的砂粒進行二次處理，減少了收集、運輸的費用。

優化后的除砂器參數見表1。

表1 除砂器參數

優化后的除砂器設計圖如圖1。

圖1

3 撬裝模塊式除砂器模擬實驗情況

為了檢驗撬裝模塊式除砂器的使用效果，將其在渤海油田某平臺就位后進行現場試驗。在3個池漿罐中依次配制不同粘度的無固相套銑沖砂液，取樣后，分別加入不同粒徑范圍河砂（河砂粒徑分布見表2），依據SYT 5185-2008 礫石充填防砂水基攜砂液性能評價方法測定砂粒的沉降速度，實驗數據見表3。

在配制的不同粘度的無固相套銑沖砂液中按10%砂比加入河砂，攪拌均勻后，開啟除砂器，分別測量出液口、出砂口及吸液口處的含砂量，實驗數據見表4。

表2 河砂粒徑分布

表3砂粒的沉降速度

由表3可以看出，不同粒徑砂粒在不同粘度的沖砂液中，沉降速度均較慢，均無法自然沉降，必須經固控設備處理。

表4 不同粘度下出液口、出砂口及吸液口含砂量

由表4可以看出，不同粘度下的無固相套銑沖砂液經過除砂器后，出液口含砂量均小于0.5%，砂粒得到了有效的分離。

4 現場應用情況

（1）撬裝模塊式除砂器應用于渤海油田油井沖砂作業過程中，現場安裝方便，操作簡單，除砂效率高，保證了沖砂作業的連續進行。（2）撬裝模塊式除砂器應用于渤海油田油井大修井套銑作業過程中，對不同粘度的無固相套銑沖砂液，均可達到良好的砂液分離效果。（3）震動篩終端固相含量高，減少了盛裝物（污油罐）使用數量，即節約了場地，又減少了后期處理費用。

5 結束語

應根據作業平臺場地情況及地層出砂粒徑，開發出相應撬裝模塊式除砂器。模擬實驗證明，該設備除砂效率高，出液口含砂量低，可滿足脫砂要求。現場應用表明，該設備可滿足常規沖砂作業及大修井套銑作業的除砂要求。

參考文獻

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