一种旋流除砂器的研制

王艳龙

摘要：为了提高油气开采过程的有效性，解决油井出砂影响地面设备的安全的问题，研制的一种旋流除砂器。该装置结构合理，操作简单，具有优良的除砂和防砂功能，满足了正常的管理及井控要求。该装置在塔里木油田现场进行试验3次，密封性良好，工艺一次成功率100%，具有较强的实用性和良好的推广应用前景。

关键词：旋流；除砂器；防砂

引言：油田到了开发后期，油井出砂是普遍现象，为了保证油井的正常生产，不让砂随原油携带到地面和砂埋油井管柱，需要采取井底防砂措施。目前国内外常用的油井防砂工艺主要分为化学防砂和机械防砂两大类，化学防砂的优点是不影响各种作业措施的实施，但防砂强度和有效期受到一定的限制。但在实际应用过程中，由于砂中含有泥浆等各种杂质，导致砂具有一定的粘性；又由于砂是预先沉积在旋流管底部，且需要堆积到一定量后再排放，导致砂的紧密性较好。而仅仅是通过排砂管和排砂阀配合排砂，这就导致堆积在旋流管底部的砂不易排出，容易堆积在旋流管内，进而影响正常生产。为解决这一现象，2016年2月广汉市思明石油钻采设备配套有限公司研制了一种旋流除砂器。（设备型号根据油井现场井口装置和节流压井管汇确定）。

1 技术分析

1.1结构

要解决处理油井开发过程中的除砂问题，防止油井开采出砂对地面设备的破坏，提高油井开发的效果和安全性，关键是要防止地层返吐出砂进入节流管汇和压井管汇等地面控制设备。这样才能从根本上解决出砂对设备带来的影响，进而保证油井的顺利开采。经过研究和现场设备分解发现，一旦地层的沉砂进入节流和压井管汇，节流和压井管汇中使用的平板闸阀和节流阀就很快被损毁，砂进入平板闸阀，阀座上容易吸附大量的颗粒砂、聚合物或其他杂质，使阀座与闸板的密封失效从而产生泄漏，影响平板闸阀的正常开关。砂进入节流阀，砂对节流阀的阀针形成冲刷，导致节流阀的节流失效，进而失去节流功能。影响了油井的正常开采。

为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种旋流除砂器，本产品解决的技术问题是能够加快沉砂筒内砂的排放速度。 一种旋流除砂器，其特征在于：包括除砂筒、沉砂筒、手动平板闸阀一、手动平板闸阀二、截止阀和由软质材料制成的高压管线，所述除砂筒上设置有出砂口和油气出口，所述沉砂筒竖向固定在除砂筒下部的出砂口上，所述手动平板闸阀一和手动平板闸阀二分别设置在沉砂筒的上端和下端，所述高压管线的一端与除砂筒的油气出口相通，另一端与沉砂筒的下部相通，所述截止阀设置在高压管线上，工作时，截止阀与高压管线配合排砂。

所述截止阀的数量为两个，两个截止阀分别设置在高压管线的两端。

所述沉砂筒上部设置有压力表。

所述沉砂筒的内壁上设置有多个向下倾斜的滑片。

1.2 工作原理

本产品的工作原理为：采油树采集的油气及少量的砂从油气进口进入除砂筒1，经除砂芯过滤后，油气从油气出口8进入固定式节流阀，而过滤的砂则从出砂品进入沉砂筒2，待沉砂筒2内的砂达到排放量时，关闭手动平板闸阀一3，打开手动平板闸阀二4，同时再打开高压管线6上的两个截止阀5使油气出口8与沉砂筒2连通，在压力的作用下，部分油气通过高压管线6进入沉砂筒2冲击并打散沉砂筒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，如此往复，直到沉砂筒2内的砂被排完，然后再关闭手动平板闸阀二4和两个截止阀5，并打开手动平板闸阀一3，等待下一次排砂。

2 关键技术

一、本旋流除砂器中，由于高压管线与沉砂筒的下部连通，而沉砂筒的下部又作为排砂口使用，上述结构的配合，就能够使用除砂筒油气出口处的油气冲击并打散沉砂筒排砂口处的砂，相当于能够对排砂口处的砂施加向下的挤压力，进而达到加快沉砂筒内砂的排放速度的目的。另外，高压管线由软质材料制成，还具有方便连接、安全性高和承受高压的优点。

二、旋流除砂器中，高压管线内的压力较大，在高压管线的两端分别设置截止阀，能够增加使用安全性。

三、本旋流除砂器中，通过设置在沉砂筒上部的压力表，能够实时观察沉砂筒内的压力，避免出现安全事故。

图中标号为：1、除砂筒，2、沉砂筒，3、手动平板闸阀一，4、手动平板闸阀二，5、截止阀，6、高压管线，7、出砂口，8、油气出口，9、压力表，10、滑片

四、本旋流除砂器中，通过设置在沉砂筒内壁上的多个向下倾斜的滑片，能够打散沉砂筒内堆积的砂，降低砂之间的紧密性，进而有利于加快排砂速度。

3.结论

一、一种旋流除砂器能够有效的除去地层返吐的沉砂。保证了地面设备的正常使用，进而满足了油井的正常开采。适应于易出砂的油井，也适应于常规井和页岩气井。

二、该装置结构合理，操作方便快捷，与现有的开采工艺技术配套，开采成本得到有效的控制。可延长节流管汇和压井管汇的使用寿命。具有较强的实用性和良好的推广应用前景。

参考文献：

[1]节流和压井设备 API Spec 16C 第2版

[2]井口装置和采油树设备规范 API Spec 6A 第20版

[3]石油和天然气工业-油气开采中用于含H2S环境的材料 NACE MR0175-2015版