油井井下泥砂分离器研制及应用

杜延涛

摘要：为解决油井泵下泥、砂卡泵问题，延长检泵周期，研究并应用了泥砂分离器。现场应用表明，该装置还可代替抽油生产中常用筛管、砂锚等工具作为泵下滤砂、沉砂装置，实现延长出泥、出砂井检泵周期等目的。

关键词：泥沙分离器；油井；研制

引言

目前，油井常由于泥砂沉积、泵下管柱堵塞，导致“卡泵”影响免修期，极大地降低了油井时率，增加了生产成本和管理难度，已成为影响油井正常生产的主要矛盾。针对这一矛盾，前期全国各采油部门采用了激光割缝、金属绕丝筛管工艺，但通过实践证明，这两种技术均只能简单将堵塞物防在泵外，不能从根本上解决泥浆、压裂液残渣堵塞筛管问题，以大幅度延长油井免修期，针对以上情况，研究并应用了井下泥砂分离装置。

1井下泥砂分离装置

1.1技术原理

①通过进液方式改变，提高液体流速，促使泥砂快速沉降

同常规花管及防砂装置比较，进液面积明显减少，但进泵液流速度明显提高，加大了携砂、带泥能力。入腔后因环空面积较入口面积加大4.7倍，所以为砂、泥沉降提供了条件。

②通过特制上部T型管，使携入泥砂180度转向，强制液体与泥砂分离被携入装置内的砂、泥，在突然降速后同时被强迫180度转向，不仅使粒径较大的砂子下沉，同时会降粒径较小的细粉砂及泥浆下落。

③通过特制下部T型管，进一步净化入泵流体，使细粉砂、泥浆理想沉入尾管由于底部尾管为一液力死区，未加设前只能沉降粒径较大的压裂砂，加设后可与上部T型管产生对流，两组T型管通过合理流量设计，形成向下压力差，使细粉砂及泥浆理想沉入尾管。

1.2 设计思路

①多功能性突出

同常规筛管、绕丝筛管、激光割缝防砂装置比较，根据油井口袋的大小，可设计10-40米沉砂尾管。不仅可防压裂砂卡泵，同时对细粉砂及泥浆具有防卡、防堵效果。

②具有井下取樣器作用

沉入井底的压裂砂、地层砂及泥浆，通过常规冲砂工艺返到地面后往往难以判断油层所吐物的成分，而该装置随作业起出地面后可直接观察并减少了冲砂工作量。

③对吐砂严重井可下等径尾管等径尾管可降低砂卡管柱的几率。

1.3技术参数：总长：1840mm；外径：最大Φ100mm；承压：30兆帕

适应环境：不锈钢耐腐蚀、抗盐碱材质；重复适应次数：1井次；连接扣型：2 7/8''TBG

1.4技术特点

①该装置具有防腐除垢，进液速度高，减速效果好，对流、转向、分离、沉降连续完成，不易堵塞本体。

②可有效保护固定凡尔，延长出泥浆砂井的检泵周期。

③代替抽油生产中常用筛管、砂锚等工具作为泵下滤砂、沉砂装置。

同常规的激光割缝、金属绕丝筛管相比，可以说从本质上解决了泵下防砂，除泥工艺问题。

1.5适应的井况

①该装置适合压裂吐砂、油层出砂、吐泥浆井卡，延长免修期。减少作业工作量降低作业成本。

②对于油层压裂吐砂、油层出砂、吐泥浆严重井，根据油井口袋应加大尾管设计长度，必要时采取等径尾管防卡。

③该装置下井时替代进液筛管或花管，注意好丝堵一方朝下，一旦下反将失去防砂沉泥功效。

④下次随作业起出地面后，观察记录好沉积物成分及容量。

1.6 室内实验

样品制作完成，需进行大量室内实验，测试产品性能，修正设计参数，完善设计方案。为此，根据实验要求，分别进行不同内容的多次实验检测。一是送专业检测机构，动用专业抗拉设备，进行5次室内抗拉力检测，以确定工具材质和结构；二是送专业检测机构，动用高压试压设备6次，进行产品室内耐压测试（30兆帕）；三是送专业检测机构，动用室内模拟井15次，进行液力循环实验，检测排液、沉污效果。

2 现场应用情况

经过室内反复实验，不断修正设计参数，比较选择最佳用材，完善制造工艺，最后形成了定型产品。现场成功试验2井次，应用效果良好，详见下表。

3 结论与建议

（1）该井下旋流除砂装置研制及应用，可有效解决出砂井泵下防砂、除泥工艺问题，达到延长出泥、出砂井检泵周期，进一步提高防砂井措施效果的目的，应用前景广阔。

（2）该装置设计合理，结构简单，连接方便，除泥、防砂效果明显，有效满足油井生产需要，可扩大现场试验范围，并做好效果跟踪与评价。

（3）针对油井的实际情况，如稀油井的产液量和含砂量，稠油井的粘度和含砂量等参数，优化装置相关参数设计，形成不同的技术系列产品，满足油田不同的油品性质、产业量的需要。

参考文献

[1]秦延才.油田污水除砂装置的研究与应用[J].油气田地面工程，2002，21（4）：53-54.

[2]佚名. 除砂及油水分离装置[J]. 石油矿场机械，2002，31（3）：8.

（作者单位：中油辽河油田分公司曙光采油厂工艺研究所）