螺旋防砂自潔篩管在靖邊油田中的應用

楊嬙 賀雪紅 王團 熊永安(延長油田股份有限公司靖邊采油廠，陜西 榆林 718500)

螺旋防砂自潔篩管在靖邊油田中的應用

楊嬙 賀雪紅 王團 熊永安(延長油田股份有限公司靖邊采油廠，陜西 榆林 718500)

目前靖邊油田正處于油氣開發(fā)的中后期，油井出砂成為制約油田開發(fā)的主要因素。油井出砂會造成油井卡泵，影響抽油泵泵效，嚴重時甚至造成套管損壞、油井報廢。螺旋防砂自潔篩管對傳統(tǒng)防砂篩管進行改進，能夠有效解決傳統(tǒng)防砂篩管堵塞失效的問題，同時對細粉砂也具有較好的擋砂效果，其內(nèi)部螺旋構(gòu)造對繞絲網(wǎng)有清洗功效，能夠適應油田開發(fā)后期產(chǎn)出液中泥質(zhì)含量高、細粉砂含量高的開發(fā)環(huán)境。

螺旋防砂自潔篩管；篩管堵塞；擋砂精度；靖邊油田

1 靖邊油田油井出砂危害

1.1 油井減產(chǎn)或停產(chǎn)

油井出砂，極易造成抽油泵砂卡，影響抽油泵泵效。為解決油井砂卡，一般采用洗井或檢泵的方式，嚴重影響油井產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計，靖邊油田某區(qū)塊2016年累計發(fā)生油井卡泵100井次以上，油井出砂已嚴重制約油井正常開發(fā)。

1.2 油井出砂加劇井下管柱設備磨損、腐蝕

由于流體中砂粒成分主要為SiO2，硬度高，容易造成井下泵閥點蝕、油管磨損、刺穿、柱塞拉壞、地面閥門失靈等。從而導致油井關井作業(yè)，更換或檢修井下設備，增加油田運行成本[1]。

圖1 螺旋自潔防砂篩管

1.3 套管損壞、油井報廢

長期嚴重的出砂會在套管外形成巨大空穴，內(nèi)外受力不平衡會引起地層突發(fā)坍塌，輕則造成套管變形，重則套管被錯斷擠毀，修復困難，使油井工程報廢，損失慘重[2]。

2 螺旋防砂自潔篩管性能評價

2.1 螺旋防砂自潔篩管構(gòu)造

螺旋防砂自潔篩管內(nèi)部構(gòu)造見圖1，設備由外管、液體上升內(nèi)管、外管進液孔、上部接箍、螺旋裝置、內(nèi)管進液孔、外部絲網(wǎng)連接而成，外管和液體上升內(nèi)管上端固定著上部接箍；在液體上升內(nèi)管中端安裝著螺旋裝置；在螺旋裝置的下邊，液體上升內(nèi)管中間有內(nèi)管進液孔，內(nèi)管進液孔外面有外繞絲網(wǎng)。

2.2 螺旋防砂自潔篩管防砂原理

2.2.1 一級過濾

在油井開采過程中，地層砂隨地層流體一起流到防砂管外管處，比外管進液孔大的砂粒會被擋在管外，液體及細粉砂等由外管進液孔進入外管內(nèi)部，實現(xiàn)砂粒一級過濾。

2.2.2 二級過濾

進入外管的液體繼續(xù)經(jīng)過螺旋裝置向下部流動，在液體經(jīng)過螺旋裝置時，流動方式由平行于防砂篩管向下轉(zhuǎn)變?yōu)槔@篩管內(nèi)管螺旋向下。由于油、砂的密度差異，砂粒所受離心力較大，使砂粒在外管內(nèi)壁聚集，并在重力作用下沿外管內(nèi)壁下滑進入尾管，而較為潔凈的油液經(jīng)內(nèi)管進液孔進入泵筒。

2.2.3 三級過濾

在內(nèi)管進液孔外有繞絲網(wǎng)，經(jīng)二次過濾的油液在經(jīng)過繞絲網(wǎng)時，未分離干凈的砂粒被繞絲網(wǎng)擋住，而油液經(jīng)過內(nèi)管進液孔進入液體上升內(nèi)管，由抽油泵帶出地面。

2.2.4 自潔原理

由于液體在經(jīng)過螺旋裝置之后，液體流動方式由平行于內(nèi)管向下流動變?yōu)榄h(huán)繞內(nèi)管螺旋向下，在螺旋沖擊作用下，將外繞絲網(wǎng)上的雜質(zhì)、砂粒等固相物質(zhì)沖走，以防止繞絲外網(wǎng)被油液中的雜質(zhì)堵塞。

2.3 螺旋防砂自潔篩管性能評價

2.3.1 擋砂精度評價

將已知準確粒徑分布的玻璃微珠或石英砂（陶粒）按一定砂比隨攜砂液通過篩管，收集產(chǎn)出砂的樣品進行篩析，累計體積分數(shù)10%所對應的粒徑值認為是該篩管的擋砂精度[3]。

圖2 擋砂精度篩析曲線

篩管擋砂精度篩析曲線表明：當砂粒粒徑在50μm以下時，螺旋防砂自潔篩管擋砂效果較好。

2.3.2 自潔能力評價

篩管自潔能力主要表現(xiàn)在其抗堵塞能力上，因此本次試驗就篩管抗堵塞能力做一個評價。實驗選擇靖邊油田主力地層砂粒徑組成，添加少量細粉砂及黏土，在保持流量一定的情況下觀察設備兩側(cè)壓差變化情況。

由圖3可以看出，在流量基本穩(wěn)定的情況下，設備兩側(cè)壓差前期逐步上升，說明螺旋防砂篩管在實驗前期有輕微堵塞情況，當實驗4Ks后，壓差基本保持不變，此時篩管自潔能力開始見效，說明螺旋防砂自潔篩管抗堵塞能力良好。

圖3 堵塞實驗壓差曲線

3 現(xiàn)場應用情況

2017年在靖邊油田累計安裝螺旋防砂自潔篩管90口，目前還未出現(xiàn)砂卡檢泵情況。功圖分析表明在安裝螺旋防砂自潔篩管之前普遍受出砂影響，安裝螺旋防砂自潔篩管之后生產(chǎn)正常，日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)未見明顯變化。東16-7井為靖邊油田一口嚴重出砂井，在2016年多次因砂卡檢泵，檢泵周期為67天，自2017年5月12日安裝螺旋防砂自潔篩管后，在7月功圖分析中反應正常，防砂效果良好。根據(jù)該井安裝防砂篩管前后取樣分析結(jié)果顯示，該井產(chǎn)出液中含砂量由0.00856%下降到0.00072%，防砂率達到91.8%。

4 結(jié)論

（1）在靖邊油田開發(fā)中后期，油井出砂嚴重影響油井正常生產(chǎn)，甚至造成油井卡泵停抽、加劇偏磨、損壞套管，而螺旋防砂自潔篩管對傳統(tǒng)篩管防砂技術進行改進，克服了傳統(tǒng)篩管在防砂過程中造成的篩管堵塞失效的缺點，值得推廣應用。

（2）螺旋防砂自潔篩管由于其機械原理，對細粉砂有較好的防砂作用，同時其內(nèi)部螺旋構(gòu)造對篩管本身具有自潔功能，在靖邊油田的應用中，其防砂效果好，有效期長，適應于靖邊油田開發(fā)后期防砂。

[1]黃柯鑫，《油井防砂技術》[J]，江漢石油科技，2015,25（3）：77-80.

[2]楊晨.《簡論油井出砂的危害及防砂技術》[J].科協(xié)論壇（下半月刊），2013,2:42-43.

[3]李風，陳紫旭，張再陽，等.《整體篩管擋砂精度實驗裝置研制與應用》[J].裝備制造技術，2014,42（10）；152-154.