一種旋流除砂器的研制

王艷龍

摘要：為了提高油氣開采過程的有效性，解決油井出砂影響地面設備的安全的問題，研制的一種旋流除砂器。該裝置結構合理，操作簡單，具有優良的除砂和防砂功能，滿足了正常的管理及井控要求。該裝置在塔里木油田現場進行試驗3次，密封性良好，工藝一次成功率100%，具有較強的實用性和良好的推廣應用前景。

關鍵詞：旋流；除砂器；防砂

引言：油田到了開發后期，油井出砂是普遍現象，為了保證油井的正常生產，不讓砂隨原油攜帶到地面和砂埋油井管柱，需要采取井底防砂措施。目前國內外常用的油井防砂工藝主要分為化學防砂和機械防砂兩大類，化學防砂的優點是不影響各種作業措施的實施，但防砂強度和有效期受到一定的限制。但在實際應用過程中，由于砂中含有泥漿等各種雜質，導致砂具有一定的粘性；又由于砂是預先沉積在旋流管底部，且需要堆積到一定量后再排放，導致砂的緊密性較好。而僅僅是通過排砂管和排砂閥配合排砂，這就導致堆積在旋流管底部的砂不易排出，容易堆積在旋流管內，進而影響正常生產。為解決這一現象，2016年2月廣漢市思明石油鉆采設備配套有限公司研制了一種旋流除砂器。（設備型號根據油井現場井口裝置和節流壓井管匯確定）。

1 技術分析

1.1結構

要解決處理油井開發過程中的除砂問題，防止油井開采出砂對地面設備的破壞，提高油井開發的效果和安全性，關鍵是要防止地層返吐出砂進入節流管匯和壓井管匯等地面控制設備。這樣才能從根本上解決出砂對設備帶來的影響，進而保證油井的順利開采。經過研究和現場設備分解發現，一旦地層的沉砂進入節流和壓井管匯，節流和壓井管匯中使用的平板閘閥和節流閥就很快被損毀，砂進入平板閘閥，閥座上容易吸附大量的顆粒砂、聚合物或其他雜質，使閥座與閘板的密封失效從而產生泄漏，影響平板閘閥的正常開關。砂進入節流閥，砂對節流閥的閥針形成沖刷，導致節流閥的節流失效，進而失去節流功能。影響了油井的正常開采。

為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種旋流除砂器，本產品解決的技術問題是能夠加快沉砂筒內砂的排放速度。 一種旋流除砂器，其特征在于：包括除砂筒、沉砂筒、手動平板閘閥一、手動平板閘閥二、截止閥和由軟質材料制成的高壓管線，所述除砂筒上設置有出砂口和油氣出口，所述沉砂筒豎向固定在除砂筒下部的出砂口上，所述手動平板閘閥一和手動平板閘閥二分別設置在沉砂筒的上端和下端，所述高壓管線的一端與除砂筒的油氣出口相通，另一端與沉砂筒的下部相通，所述截止閥設置在高壓管線上，工作時，截止閥與高壓管線配合排砂。

所述截止閥的數量為兩個，兩個截止閥分別設置在高壓管線的兩端。

所述沉砂筒上部設置有壓力表。

所述沉砂筒的內壁上設置有多個向下傾斜的滑片。

1.2 工作原理

本產品的工作原理為：采油樹采集的油氣及少量的砂從油氣進口進入除砂筒1，經除砂芯過濾后，油氣從油氣出口8進入固定式節流閥，而過濾的砂則從出砂品進入沉砂筒2，待沉砂筒2內的砂達到排放量時，關閉手動平板閘閥一3，打開手動平板閘閥二4，同時再打開高壓管線6上的兩個截止閥5使油氣出口8與沉砂筒2連通，在壓力的作用下，部分油氣通過高壓管線6進入沉砂筒2沖擊并打散沉砂筒2下部的砂，該部分砂在重力的作用下被排出，而上部的砂在重力的作用下依次下落，如此往復，直到沉砂筒2內的砂被排完，然后再關閉手動平板閘閥二4和兩個截止閥5，并打開手動平板閘閥一3，等待下一次排砂。

2 關鍵技術

一、本旋流除砂器中，由于高壓管線與沉砂筒的下部連通，而沉砂筒的下部又作為排砂口使用，上述結構的配合，就能夠使用除砂筒油氣出口處的油氣沖擊并打散沉砂筒排砂口處的砂，相當于能夠對排砂口處的砂施加向下的擠壓力，進而達到加快沉砂筒內砂的排放速度的目的。另外，高壓管線由軟質材料制成，還具有方便連接、安全性高和承受高壓的優點。

二、旋流除砂器中，高壓管線內的壓力較大，在高壓管線的兩端分別設置截止閥，能夠增加使用安全性。

三、本旋流除砂器中，通過設置在沉砂筒上部的壓力表，能夠實時觀察沉砂筒內的壓力，避免出現安全事故。

圖中標號為：1、除砂筒，2、沉砂筒，3、手動平板閘閥一，4、手動平板閘閥二，5、截止閥，6、高壓管線，7、出砂口，8、油氣出口，9、壓力表，10、滑片

四、本旋流除砂器中，通過設置在沉砂筒內壁上的多個向下傾斜的滑片，能夠打散沉砂筒內堆積的砂，降低砂之間的緊密性，進而有利于加快排砂速度。

3.結論

一、一種旋流除砂器能夠有效的除去地層返吐的沉砂。保證了地面設備的正常使用，進而滿足了油井的正常開采。適應于易出砂的油井，也適應于常規井和頁巖氣井。

二、該裝置結構合理，操作方便快捷，與現有的開采工藝技術配套，開采成本得到有效的控制。可延長節流管匯和壓井管匯的使用壽命。具有較強的實用性和良好的推廣應用前景。

參考文獻：

[1]節流和壓井設備 API Spec 16C 第2版

[2]井口裝置和采油樹設備規范 API Spec 6A 第20版

[3]石油和天然氣工業-油氣開采中用于含H2S環境的材料 NACE MR0175-2015版