地面計(jì)量流程中除砂器的應(yīng)用研究

吳 迪 楊 柯 李 營 秦麗斌

（吉林油田公司試油測試公司，吉林 松原 138000）

除砂器是國外針對鉆井技術(shù)開發(fā)出的重要工程工具，其尤其適用于地面射孔后出砂或地層加砂壓裂后試產(chǎn)，對施工中產(chǎn)生的固相物，包括地層砂、巖屑等在內(nèi)的各種巖層殘片，從而保護(hù)精密的地面計(jì)量設(shè)備。如操作不當(dāng)，則會造成濾網(wǎng)選擇失當(dāng)或泄壓不徹底，造成設(shè)備和人員的破壞和損傷，從而影響正常計(jì)量工作。

一、除砂器的工作原理

以較常用的立式雙翼除砂器為例，其本身由兩個(gè)除砂罐組成，每個(gè)除砂罐內(nèi)分別各有一個(gè)濾網(wǎng)，為可移動(dòng)式，濾網(wǎng)的功能是用于清除砂子或固體顆粒。除砂作業(yè)時(shí)，井內(nèi)油氣流人除砂罐內(nèi)的濾網(wǎng)中，油氣通過濾網(wǎng)，體積大于網(wǎng)眼的砂粒和固體顆粒沉入濾網(wǎng)底部，小于濾網(wǎng)的固體顆粒因其密度比油氣大，在鉆井過程中與濾網(wǎng)發(fā)生不規(guī)則碰撞而落入濾網(wǎng)底。除砂器用于監(jiān)控系統(tǒng)壓力的儀表會根據(jù)除砂罐內(nèi)的固體物填充情況提醒工作人員及時(shí)清理除砂罐。

在進(jìn)行固體物排空時(shí)，涉及到除砂器的泄壓。必須經(jīng)過泄壓，才能進(jìn)行進(jìn)一步的操作。即打開頂蓋，再用除絞車去除裝滿固體物的濾網(wǎng)，再裝入一個(gè)新的濾網(wǎng)備用。除砂器主要技術(shù)參數(shù)為：工作壓力閾限10000psi，除砂罐容積44 L；濾網(wǎng)承受壓差閾限為1500psi。

二、除砂器工作中常見問題及措施1.

濾網(wǎng)的選擇

伴隨鉆井工作的進(jìn)程，會產(chǎn)生不同大小、體積的固體顆粒，因此對濾網(wǎng)規(guī)格的選擇十分重要。常用的有100目、200目等幾種規(guī)格。在地面計(jì)量工作前，工作人員根據(jù)前期地質(zhì)情況預(yù)先選好濾網(wǎng)的規(guī)格，濾網(wǎng)的縫隙過大，不能起到精細(xì)的除砂作用；濾網(wǎng)的縫隙小，則容易造成濾網(wǎng)堵塞。濾網(wǎng)的選擇一般根據(jù)鉆井錄井資料、地層巖性資料來進(jìn)行。對于壓裂的地層，則要先考慮加入的砂粒的粒徑。工作人員可在井口取井內(nèi)流體樣品，做流體內(nèi)固相顆粒分析，結(jié)合地層情況一起來選擇濾網(wǎng)的規(guī)格，對濾網(wǎng)的選擇是十分有幫助的。

2.泄壓操作

泄壓是除砂器工作中的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到計(jì)量工作是否順利。濾網(wǎng)填滿固體顆粒后，暫時(shí)停用的除砂罐，在更換濾網(wǎng)前要先泄盡罐內(nèi)壓力。如果操作不當(dāng)，沒有先打開除砂罐底部的平衡閥，就打開泄壓閥或打開泄壓閥過快，則會造成濾網(wǎng)受到壓力沖擊而變形損壞。在具體操作時(shí)，首先要打開除砂罐底部的平衡閥，平衡罐體上部與底部的壓力，再打開泄壓閥進(jìn)行泄壓。由于濾網(wǎng)本身具有一定的節(jié)流作用，所以底部的泄壓閥通常不能排凈除砂罐內(nèi)的壓力。在具體操作時(shí)，一般在除砂罐頂蓋上增加一個(gè)泄壓閥和一個(gè)壓力表，可以保證較好的泄壓效果。

三、除砂器在實(shí)際鉆井地面測量中的應(yīng)用

以國內(nèi)某油田實(shí)際在油井地面測量工作為例。在測量工作開始前，根據(jù)該油井的巖層特性，技術(shù)人員選擇了500目的濾網(wǎng)裝入除砂罐中。在測量工作開始1.5小時(shí)后，除砂器壓差系統(tǒng)顯示除砂罐進(jìn)口管線內(nèi)壓73MPa，除砂罐出口管線內(nèi)壓力75MPa。工作人員更換濾網(wǎng)時(shí)，經(jīng)檢查砂粒直徑3-7mm，最大15mm。根據(jù)外界環(huán)境溫度，由于外界溫度較低，出現(xiàn)除砂罐內(nèi)壓力未泄盡而發(fā)生安全事故后，在除砂罐頂蓋上增加了一個(gè)泄壓閥和一個(gè)壓力表，保證了地面計(jì)量工作順利和安全的進(jìn)行。在進(jìn)行油井試產(chǎn)測試期間，發(fā)現(xiàn)同一個(gè)出油嘴在2-3小時(shí)內(nèi)油氣產(chǎn)量浮動(dòng)較大，經(jīng)檢查后工作人員更換濾網(wǎng)，保持進(jìn)口管線中的壓力大于出口管線中的壓力5MPa就時(shí)及時(shí)更換濾網(wǎng)，起到了穩(wěn)定油氣計(jì)量產(chǎn)量的效果。

一般來講，在地面計(jì)量流程中使用除砂器時(shí)，對濾網(wǎng)規(guī)格的選擇、泄壓操作和更換除砂罐內(nèi)濾網(wǎng)是鉆井地面測量工作的基礎(chǔ)工作。只有保證除砂器的正常工作，才能保證地面計(jì)量工作的順利進(jìn)行，才能夠取得合格的測試結(jié)果，為后續(xù)鉆井工作的開展提供了數(shù)據(jù)保障。

本次測試得到較為詳細(xì)的資料：壓差系統(tǒng)泵注排量顯示4立方米/min，摩阻系數(shù)0.51MPa/100，延伸壓力梯度 0.0216mPa/m，閉合壓力為74.2MPa，閉合壓力梯度為0.016602 MPa/m，液體效率為36.7%，綜合評定濾失系數(shù)較小，造縫效率高。停泵后壓降測試從16比17至17比48，井口壓力由33.5MPa降至27 MPa，汞柱下降速度較慢。數(shù)據(jù)顯示地層物性差，在壓裂凈壓力擬合結(jié)果表明，在目的層段形成了一支撐裂縫半長245m、高度大約為22.3m的人裂縫，達(dá)到了設(shè)計(jì)的泵注排量4立方米/min、加砂17立方米、液量175.6立方米，期望在壓裂目的層造出一高20m、長240 m的設(shè)計(jì)目標(biāo)，建立了深穿透、高導(dǎo)流的人工裂縫。壓裂前后井溫測試及試油驗(yàn)竄結(jié)果表明，井筒內(nèi)縫口裂縫高度在4410.0～4450.0 m，縫高29 m，表明本井此次采取的控制縫高的措施比較成功，達(dá)到了針對巖層情況實(shí)施鉆井。本井壓裂前日產(chǎn)0.36立方米，壓后抽汲求產(chǎn)日產(chǎn)油7.01立方米，下電泵日產(chǎn)油16立方米，增產(chǎn)效果顯著。

通過本文的闡述，可以對除砂器在鉆井工作中的應(yīng)用有初步的了解和認(rèn)識。其中，通過對除砂器內(nèi)部壓力的監(jiān)控，使得技術(shù)人員對鉆井裂縫高度進(jìn)行了有效地的控制，這是水力壓裂成功的一個(gè)重要因素。從壓裂前后井溫測井等操作形成的資料表明，裂縫高度控制取得了圓滿成功。文中鉆井工作實(shí)例中壓裂改造的成功，是針對地層特點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

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