天然气除砂装置在大牛地试用

蔡向阳

摘 要： 随着采气技术的不断发展，大牛地气田的水平井越来越多，水平井横穿气层，增加了天然气的采收面积，提高单井的天然气产量。但由于生产压差的增大，压裂固砂不彻底等原因，造成了部分压裂砂随着气液带出地层，造成阀门短期内刺坏、内漏，管线弯头处穿孔等严重后果，给地面集输管网、集输设备造成了极大的损坏。既影响产量又增加运行成本，给安全生产工作带来重大隐患。要解决天然气中携带的压裂砂对站内设备造成的损害，最根本的方法就是将压裂砂彻底清除，而安装天然气除砂装置，就是彻底的解决这一问题的最直接有效的方法。

关键词： 天然气;压裂砂;除砂器;大牛地;安全

【中图分类号】TE357.1     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0209-01

天然气除砂装置安装在集气站进口，可以在压裂砂进入集气站的第一时间将其过滤干净，保护站内所有设备不再受其冲蚀，给站场的安全生产提供保障。

1 大牛地气田出砂情况分析

1.1 出砂原因分析

大牛地气田气井中出的石英砂全部为压裂砂，气层压裂后，部分支撑缝隙的压裂砂在高压差的条件下，随着地层水、天然气带入套管，并携带出井口。出砂的主要原因：

①水平井压裂加砂规模大，但返排率不足，导致大量的压裂液、压裂砂随天然气进入站内。②压裂层位的地质构造原因，导致压裂砂在地层中稳定性不一。③压裂后，支撑缝隙的压裂砂与地层裂缝没有达到稳定状态就生产，因水平井中套管与气层的接触面积很大，导致压裂砂的流失量增大。④气井生产中配产偏高，导致生产压差大、流速高，压裂砂随气流被带出井口。

1.2 气井出砂规律

①出砂井一般多为水平井。②新投产井出砂严重，随着生产时间的延长，出砂量逐渐减少。③生产压差大，出砂量增大。

1.3 治砂原则

通过现场的试验和对生产状况的分析，若气井携砂过多，会造成采气设备冲蚀及阀门的刺漏，若携砂太少，则砂粒会堆积在井底，造成产层堵塞甚至堵死，所以总的原则：要在天然氣进站前把其中携带的石英砂全部过滤掉。我们采取一排二控三滤的方式进行清砂除砂：

一排：压裂后没有达到稳定状态的压裂砂一定要通过天然气携带出气井，避免造成砂埋气层、油管等事故的发生。

二控：通过控制气井的流量和生产压差，来控制天然气的携砂量，达到平稳出砂的效果。

三滤：通过管道安装的除砂装置，过滤掉天然气中携带的压裂砂，根除压裂砂对集气设备的冲刷损坏。

2 除砂装置的结构及工作原理

61号站安装的TCS-22/50-60型除砂装置，采用撬装，主要由除砂器、配套阀门、底座组成。

2.1 设备参数

设计压力：22MPa  工作压力：19MPa

设计温度：0℃    工作温度：0～15℃

过滤精度：60目（<0.3mm）

有效过滤面积：150cm2

工作压差：0.4KPa（10x 104Nm3/d）

2.2 除砂器筒体结构图

除砂器主要由筒体、滤筒、防冲刷挡板、快开盲板组成。流向采取侧进下出，筒体内不会积液，减少天然气的流动阻力，滤筒的另一端设计快开盲板，方便清洗或更换滤筒。

2.3 滤筒结构图

滤筒为不锈钢割缝结构，进气端通过耐甲醇密封圈与进气管密封，并设计有把手和安全阀，安全阀可以在滤筒内外压差超过0.3Mpa后打开，防止滤筒因堵塞内外压差过大损坏。

2.4 防冲刷挡板结构图

为了防止含砂天然气直接进入除砂器筒体内时对筒体的冲刷，在天然气进气管内口安装防冲刷挡板，减小压裂砂对筒体的损坏，同时具备固定过滤桶的作用。

2.5 除砂装置的性能特点

①进站口安装，一劳永逸，全面保护站内设备：在大牛地气田目前的集输工艺中，压裂砂对集气站的设备造成的破坏较大，而除砂装置安装在单井管线进站口处，就可以在天然气进入集气流程以前予以清除，做到防患于未然。既可以做到集中管理，保证及时巡检、定期排砂，又可以对全站的设备、工艺管线进行保护，减少压裂砂对集气站内的设备造成的冲蚀，延长其使用寿命。

②过滤除砂效果好：压裂砂的粒径20-40目（0.38-0.83mm），除砂器的过滤精度设计60目（0.25mm），能够完全过滤掉天然气中的压裂砂。

③滤筒存砂压降小：滤筒可以将固体颗粒挡在滤筒内并存储在滤筒内，过流面积大，压降小，生产时产生的压差小，在流量10x 104Nm3/d的情况下，压差仅为0.4KPa。

3 结论

天然气除砂装置在大牛地的试用中，能够起到防患于未然的作用，能去除掉天然气中携带的压裂砂，有效的保护安装在除砂装置下游的所有设备、管线、阀门，给站场的安全生产提供有效的保障。

参考文献

[1] 张程辉.大牛地气田盒1气层压裂水平井产能影响因素分析[J].化工管理，2016，（21）：52-53.

[2] 彭神奇，董文玉，景琛.大牛地气田大8—大10井区水平井产能影响因素[J].中外能源，2019，24（11）：51-57.