滤砂除气装置现场应用及效果评价

张明明 江淑丽 吴迪 王琦

（1.中油华北油田第四采油厂 河北廊坊 065000；2.中油管道局工程有限公司管道投产运行分公司 河北廊坊 065000）

滤砂除气装置现场应用及效果评价

张明明1江淑丽1吴迪2王琦2

（1.中油华北油田第四采油厂 河北廊坊 065000；2.中油管道局工程有限公司管道投产运行分公司 河北廊坊 065000）

针对原油开采生产中，井下液体中含气过多会严重影响泵效，地层产出液含砂，进入抽油泵后，会加剧抽油泵的磨损，缩短使用寿命，缩短检泵作业周期，有的甚至砂卡，频繁检泵作业，增加油井维护成本等问题。本文主要对滤砂除气装置的构成、装置原理和使用的方法进行介绍，并对使用效果进行分析评价，探求解决砂、气影响的方法。

滤砂除气；出砂；检泵作业

油井在生产过程中会遇到有气体影响同时又出砂的问题，气大会严重影响抽油泵的泵效，甚至会导致气锁，不出液，同时会对地面生产留下安全隐患。而出砂严重的井砂粒会随液体进入抽油泵，会缩短抽油泵的使用寿命，严重的会导致砂卡泵，从而降低油井检泵周期。以往只能采取单一的防砂或防气措施，对于出砂又有气体影响的井没有找到有效的解决办法。针对该问题引进了滤砂除气装置，该装置在除气的同时可以滤砂，并把滤下来的砂粒收集到沉砂管里，在下次作业时带到地面加以处理。

1 现状分析及存在的问题

1.1 目前现状

采油四厂的各大主力油田属于典型的砂岩油气藏，根据2016年抽油井生产状况发现全厂出砂油井高达334口，占开井数的63.7%，而这334口出砂井中存在伴生气的有150余口，其中有13%的抽油井因气体影响严重，导致泵效低于15%。出砂出气井严重影响到油田开发的整体水平。

1.2 存在的问题

为了降低砂、气的影响，提高泵效，减少检泵井次，应用了防气防砂技术，这些防气防砂技术的应用只能从单一方面解决出砂或气体影响，并不能彻底解决同时出砂出气的问题。

2 滤砂除气装置的结构及特点

滤砂除气装置主要由滤砂器、外壳体和油管短节组成，外壳体上有进液孔和排气孔，排气孔在进液孔的上方。该装置总长3.6米，最大外径D 95 m m，滤砂器缝隙为0.1 m m，它连接在泵与沉砂管之间，起到进油口的作用。它的主要功能有三个方面，一是气液分离，把进泵前液体中的绝大部分气体分离出来排入套管，上升至地面装置；二是滤砂，把进泵前液体中的绝大部分砂粒及其它颗粒物过滤掉，过滤精度为0.1 m m；三是除砂，把装置滤下的砂粒颗粒物收集到沉砂管里，待下次作业时带到地面。

该装置是将滤砂与气液分离两个功能结合到一起，其工作原理也分为两个部分。

2.1 气液分离原理

井下含有气体和砂粒的液体自外壳体上部的进液孔进入产生紊流，含砂液体下行。液体中大部分微小气泡在紊流情况下结合成较大气泡，在壳体与滤砂器形成的环形空间继续上行，直到地面流程。大大减少了气体进泵，提高了泵效。

2.2 滤砂除砂原理

含砂气体进入到壳体与滤砂器形成的环形空间后下行流过管柱段，当流到滤砂段时会陆续进入滤砂器（滤砂器的缝隙总面积是管柱内孔横截面积的两到三倍）。因此，在进泵液体到达滤砂器下端口之前已全部进入滤砂器。砂粒则被挡在环形空间下行，通过下接头内孔进入到沉砂管中（见图2）。

2.3 选井原则

（1）针对下防砂泵后易泵漏且有气的井。以前对于砂卡泵的井都采取下防砂泵的措施，但由于防砂泵间隙大，容易漏失，因此对于砂样粒度中值大于0.1 m m且气油比大于150的井实验下滤砂除气装置。

图1 滤砂除气装置结构示意图

图2 滤砂除气装置原理示意图

（2）针对气量大且出砂的井。一般对于日产气量1000方以上的井需要采取防气措施。

3 现场应用效果分析

滤砂除气装置在2013年开始投入现场实验，现已在华北油田采油四厂应用二十余口井，既有老井，也有停喷转抽的井，应用证明该装置可以有效阻挡较大颗粒的砂子及异物，同时也能减小气体影响，提高泵效，效果显著。

3.1 滤砂除气装置替代防砂泵减少泵漏几率

由于防砂泵间隙较大，一旦有细小的砂粒进入泵筒活塞与泵筒之间的磨损加剧，造成泵间隙漏失，检泵周期短。如别古庄采油作业区的京616井出砂速度2.0 m/月，2009年4月因砂卡换防砂泵生产，但两年内因泵间隙漏检泵作业3次，2013年5月检泵时改下滤砂除气装置配合普通管式泵生产，气量明显上升，日增气541方，泵效提高17.4个百分点，检泵周期延长至1133天，且仍然有效。

图3 京616井使用装置前后功图对比

图4 京616井生产曲线图

3.2 滤砂除气装置满足出砂且产气断块生产

对于气油比100以上的井需要采取防气措施，而出砂严重也会导致泵卡。如琥珀营采油作业区的泉28-23 x井，该井自喷生产时日产气4600方，气油比1100，从断块生产情况来看出砂较严重，因此在该井转抽时设计下滤砂除气装置，开井后正常生产549天，气量稳定。

图5 泉28-23x井运用该装置后生产曲线

3.3 滤砂除气装置运用在结垢压裂井

以往对于压裂井为防止压裂砂上返都采用割缝管，但如果后期油井结垢，割缝管会堵塞，同时对气量大的井不能采取防气措施，影响泵效。从该装置结构来看滤砂器被堵后还可以从下端口进液，同时还可以防气。如安106-1井，该井压裂前作业发现结垢严重，根据以往数据统计情况来看，结垢严重的井压裂后下入割缝管后半年内就会堵塞，2014年12月压裂作业后下入滤砂除气装置，生产时日产油7.5吨，日产气522方，开井正常生产727天，且仍然有效。

从2013年开始，滤砂除气装置应用了32口井，防气防砂双防的效果明显，泵效增加8到13个百分点，单井增油增气效果显著，单井日增油0.1~0.3吨，日增气50~320方，检泵周期平均提高137天。截止统计日期累计增油973.6吨，累增气15.387万方。

3.4 经济效益

单井投入：单井使用1台滤砂除气装置投入1.3万元。

产生效益：①减少油井检泵作业13井次，减少作业维护费84.5万元。②减少停井占产原油损失221吨，按照目前原油价格1823元/吨计算，全年可减少原油损失40.2883万元。③运用该装置后，累计增油973.6吨，累增气15.387万方（折成原油是122.6吨），增加原油收入199.84万元。

经济效益：32口井投入41.6万元，减少作业费用84.5万元，减少原油损失40.2883万元，增加原油收入199.84万元，创效283.0283万元。

4 结论

滤砂除气装置是一项很好的防砂防气的措施，使用效果良好，具有显著的经济效益。成功运用于采油四厂32口井，能有效防止和减少砂、气对泵排量系数影响，达到了防砂防气的效果，减少了泵卡、气锁事故发生，提高了泵效，延长了检泵周期。同时，滤砂除气装置还能解决结垢严重井压裂后生产的问题。

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