油井井下泥砂分離器研制及應用

杜延濤

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

關鍵詞：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，導致“卡泵”影響免修期，極大地降低了油井時率，增加了生產成本和管理難度，已成為影響油井正常生產的主要矛盾。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，研究并應用了井下泥砂分離裝置。

1井下泥砂分離裝置

1.1技術原理

①通過進液方式改變，提高液體流速，促使泥砂快速沉降

同常規花管及防砂裝置比較，進液面積明顯減少，但進泵液流速度明顯提高，加大了攜砂、帶泥能力。入腔后因環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度轉向，強制液體與泥砂分離被攜入裝置內的砂、泥，在突然降速后同時被強迫180度轉向，不僅使粒徑較大的砂子下沉，同時會降粒徑較小的細粉砂及泥漿下落。

③通過特制下部T型管，進一步凈化入泵流體，使細粉砂、泥漿理想沉入尾管由于底部尾管為一液力死區，未加設前只能沉降粒徑較大的壓裂砂，加設后可與上部T型管產生對流，兩組T型管通過合理流量設計，形成向下壓力差，使細粉砂及泥漿理想沉入尾管。

1.2 設計思路

①多功能性突出

同常規篩管、繞絲篩管、激光割縫防砂裝置比較，根據油井口袋的大小，可設計10-40米沉砂尾管。不僅可防壓裂砂卡泵，同時對細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，而該裝置隨作業起出地面后可直接觀察并減少了沖砂工作量。

③對吐砂嚴重井可下等徑尾管等徑尾管可降低砂卡管柱的幾率。

1.3技術參數：總長：1840mm；外徑：最大Φ100mm；承壓：30兆帕

適應環境：不銹鋼耐腐蝕、抗鹽堿材質；重復適應次數：1井次；連接扣型：2 7/8''TBG

1.4技術特點

①該裝置具有防腐除垢，進液速度高，減速效果好，對流、轉向、分離、沉降連續完成，不易堵塞本體。

②可有效保護固定凡爾，延長出泥漿砂井的檢泵周期。

③代替抽油生產中常用篩管、砂錨等工具作為泵下濾砂、沉砂裝置。

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

1.5適應的井況

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

②對于油層壓裂吐砂、油層出砂、吐泥漿嚴重井，根據油井口袋應加大尾管設計長度，必要時采取等徑尾管防卡。

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

④下次隨作業起出地面后，觀察記錄好沉積物成分及容量。

1.6 室內實驗

樣品制作完成，需進行大量室內實驗，測試產品性能，修正設計參數，完善設計方案。為此，根據實驗要求，分別進行不同內容的多次實驗檢測。一是送專業檢測機構，動用專業抗拉設備，進行5次室內抗拉力檢測，以確定工具材質和結構；二是送專業檢測機構，動用高壓試壓設備6次，進行產品室內耐壓測試（30兆帕）；三是送專業檢測機構，動用室內模擬井15次，進行液力循環實驗，檢測排液、沉污效果。

2 現場應用情況

經過室內反復實驗，不斷修正設計參數，比較選擇最佳用材，完善制造工藝，最后形成了定型產品?，F場成功試驗2井次，應用效果良好，詳見下表。

3 結論與建議

（1）該井下旋流除砂裝置研制及應用，可有效解決出砂井泵下防砂、除泥工藝問題，達到延長出泥、出砂井檢泵周期，進一步提高防砂井措施效果的目的，應用前景廣闊。

（2）該裝置設計合理，結構簡單，連接方便，除泥、防砂效果明顯，有效滿足油井生產需要，可擴大現場試驗范圍，并做好效果跟蹤與評價。

（3）針對油井的實際情況，如稀油井的產液量和含砂量，稠油井的粘度和含砂量等參數，優化裝置相關參數設計，形成不同的技術系列產品，滿足油田不同的油品性質、產業量的需要。

參考文獻

[1]秦延才.油田污水除砂裝置的研究與應用[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）