适用于渤海油田冲砂作业的撬装除砂器研究与应用

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摘 要：渤海油田冲砂作业过程中，由于海上采油平台大多只配备修井机及泥浆罐，未配备专用的除砂设备。在大修井套铣冲砂作业中，井筒内返出砂粒如果不经过固控设备清除，将导致返出砂循环入井，不仅达不到冲砂的目的，还会导致井下卡钻等事故。撬装模块式除砂器，将旋流器与供液设备模块化，具有体积小、除砂效率高的特点。通过现场实验，使用不同粘度的冲砂液除砂效率有较大的差别，筛选出与除砂器匹配的最佳粘度。应用情况表明，撬装模块式除砂器可有效清除井下返出砂粒，达到固液分离的目的。

关键词：冲砂作业；撬装除砂器；冲砂液粘度；除砂效率

1 渤海油田冲砂现状

渤海油田有70%的平台只配备修井机和泥浆罐，没有配备固控设备。这些平台在冲砂作业过程中一般采用清水作为冲砂液，砂粒被冲出井筒进入泥浆罐后，由于地层砂密度高，可自然沉降到泥浆罐底部，达到固液分离的目的。但使用清水冲砂，携砂效率差，增加了发生井下事故的机率，尤其对于大漏失井，可能会有进无出，无法满足冲砂作业的要求。

目前针对于修井液漏失、携砂、储层保护等因素，修井作业多选用无固相套铣冲砂液代替清水作为冲砂液。无固相套铣冲砂液具有一定的粘度，携砂性能良好，但井筒内返出砂粒在泥浆罐内不能迅速自然沉降，如果不经过固控设备清除，将导致砂粒循环入井，达不到冲砂的目的；而陆地常规的除砂设备由于体积、重量大，无法满足海上修井作业的要求。

因此必须根据作业平台场地情况及地层出砂粒径，开发出适用性强的撬装除砂设备。

2 除砂设备设计思路

受平台场地限制，泥浆罐上方及周边场地均较为紧张，撬装设备必须结构紧凑，且吨位要在5吨以内。常规钻井用除砂器，体积较大，而且均为硬管线连接，如果用于修井冲砂作业，需对泥浆罐进行设备改造，安装、拆除工作量大，整改时间长，不适于常规修井作业；采用旋流分离法除去稠油中的砂，具有除砂效率高、占地面积小、成本低、适应性强等优点。渤海油田地层砂粒径范围多数界于20-100目之间，采用旋流除砂器可将地层砂有效清除。

根据渤海油田平台特点，将传统除砂器撬装模块化，旋流器单独成撬，供液设备单独成撬，设备之间用软管线进行连接；既摆脱了平台场地对设备的限制，又达到方便拆装的要求。优化后的除砂器配制小型震动筛，可对旋流器出砂口中分离出的砂粒进行二次处理，减少了收集、运输的费用。

优化后的除砂器参数见表1。

表1 除砂器参数

优化后的除砂器设计图如图1。

图1

3 撬装模块式除砂器模拟实验情况

为了检验撬装模块式除砂器的使用效果，将其在渤海油田某平台就位后进行现场试验。在3个池浆罐中依次配制不同粘度的无固相套铣冲砂液，取样后，分别加入不同粒径范围河砂（河砂粒径分布见表2），依据SYT 5185-2008 砾石充填防砂水基携砂液性能评价方法测定砂粒的沉降速度，实验数据见表3。

在配制的不同粘度的无固相套铣冲砂液中按10%砂比加入河砂，搅拌均匀后，开启除砂器，分别测量出液口、出砂口及吸液口处的含砂量，实验数据见表4。

表2 河砂粒径分布

表3砂粒的沉降速度

由表3可以看出，不同粒径砂粒在不同粘度的冲砂液中，沉降速度均较慢，均无法自然沉降，必须经固控设备处理。

表4 不同粘度下出液口、出砂口及吸液口含砂量

由表4可以看出，不同粘度下的无固相套铣冲砂液经过除砂器后，出液口含砂量均小于0.5%，砂粒得到了有效的分离。

4 现场应用情况

（1）撬装模块式除砂器应用于渤海油田油井冲砂作业过程中，现场安装方便，操作简单，除砂效率高，保证了冲砂作业的连续进行。（2）撬装模块式除砂器应用于渤海油田油井大修井套铣作业过程中，对不同粘度的无固相套铣冲砂液，均可达到良好的砂液分离效果。（3）震动筛终端固相含量高，减少了盛装物（污油罐）使用数量，即节约了场地，又减少了后期处理费用。

5 结束语

应根据作业平台场地情况及地层出砂粒径，开发出相应撬装模块式除砂器。模拟实验证明，该设备除砂效率高，出液口含砂量低，可满足脱砂要求。现场应用表明，该设备可满足常规冲砂作业及大修井套铣作业的除砂要求。

参考文献

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[2]欧阳传湘，崔连云.冲砂液性能对冲砂影响的实验研究[J].断块油气田，2008（4）：118-119.