稠油油管清洗工藝探討

彭志群

（中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司，河北 任丘 062552）

油管的清洗是油管修復(fù)的重要環(huán)節(jié)，清洗的干凈程度直接影響油管的修復(fù)質(zhì)量。隨著油田開發(fā)的深入，油井工況也越來(lái)越復(fù)雜，采油廠回收油管也由單一向多種類轉(zhuǎn)化。以華北油田第四采油廠為例，表1是近兩年油管回收統(tǒng)計(jì)表。

表1 回收油管分類統(tǒng)計(jì)表

一、熱輻射清洗系統(tǒng)的加熱原理

熱量傳遞有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種方式。本清洗系統(tǒng)采用的是燃?xì)饧t外輻射加熱系統(tǒng)。燃?xì)廨椛浼訜嵯到y(tǒng)模擬太陽(yáng)溫暖地球時(shí)僅對(duì)地球加熱而對(duì)空氣不加熱的那一段低強(qiáng)度熱能電磁波（紅外波長(zhǎng)2～20μm）。熱輻射傳遞的熱量與溫度的四次方成正比，加熱時(shí)不需要傳熱介質(zhì)，具有一定的穿透能力，遠(yuǎn)紅外線加熱與常規(guī)傳導(dǎo)方式相比，具有效率高、省能量、安全等優(yōu)點(diǎn)。

二、熱輻射系統(tǒng)在油管清洗中的應(yīng)用

中、高黏度稠油油管清洗不干凈的主要原因是稠油的黏度高，要解決清洗的潔凈度、降低設(shè)備運(yùn)行成本，首先要解決溫度問題，熱輻射系統(tǒng)應(yīng)用于油管清洗設(shè)備中，可使清洗溫度高達(dá)90～150℃，且無(wú)級(jí)可調(diào)，有利于各種性質(zhì)的原油融化，從而有效解決了中、高黏度稠油的清洗問題。

1.設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

熱輻射油管清洗系統(tǒng)是一套利用燃?xì)饧t外線輻射加熱系統(tǒng)，利用天然氣為熱媒，天然氣直接在熱能發(fā)生器內(nèi)燃燒，在輻射管內(nèi)產(chǎn)生500～700℃的熱氣流，通過輻射管、反射板、氣流導(dǎo)向器的作用直接向待修復(fù)油管進(jìn)行輻射供熱。

主要由操作系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、進(jìn)料傳輸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、熱輻射系統(tǒng)、內(nèi)壁清洗系統(tǒng)、外壁清洗系統(tǒng)、外傳輸系統(tǒng)、下料系統(tǒng)等組成。結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1

油管的整個(gè)清洗過程在封閉式箱體內(nèi)完成，封閉式箱體又由輻射箱和水箱組成，在封閉的輻射箱和水箱內(nèi)安裝了油管滾道，不同規(guī)格的油管經(jīng)傳輸系統(tǒng)從箱體外部進(jìn)入內(nèi)部，順滾道進(jìn)入輻射箱，在封閉式箱體上部加裝紅外輻射熱能發(fā)生器，通過碳鋼滲鋁管燃燒加熱（負(fù)壓），再通過鋁鈦合金反射板直接將熱能輻射到油管上，使油管受熱升溫，油管內(nèi)外壁原油融化，融化完成后將油管自動(dòng)運(yùn)送到下一道工序，即在熱水箱內(nèi)進(jìn)行內(nèi)壁清洗工序（箱體底部設(shè)置兩套天然氣直燃加熱器，將熱水箱內(nèi)的液體加熱，提供給內(nèi)洗使用），利用熱水循環(huán)泵對(duì)油管內(nèi)壁進(jìn)行多點(diǎn)噴射沖洗，沖洗時(shí)間在90s以上，使內(nèi)壁充分清洗干凈，為防止熱水帶走熱量，浪費(fèi)熱能，并保證環(huán)境干爽潔凈，特增加吹水裝置對(duì)油管內(nèi)壁進(jìn)行吹干，完成后再將油管自動(dòng)運(yùn)送到外洗雙滾傳輸線進(jìn)行邊通過邊環(huán)噴清洗，保證了油管清洗質(zhì)量，最后達(dá)到油管清洗干凈的目的。

熱輻射系統(tǒng)在油管清洗中采用直燃器加熱清洗池中的水，其熱效率遠(yuǎn)大于鍋爐的熱效率。熱輻射系統(tǒng)在油管清洗中采用油管傳輸、加熱、清洗全封閉保溫方式，可改善工人夏季工作環(huán)境，提高冬季熱效率，達(dá)到環(huán)保要求。熱輻射系統(tǒng)在油管清洗中從油管進(jìn)入箱體開始到離開箱體的全過程，其傳輸、加熱、清洗、移動(dòng)、定位、停止等動(dòng)作及功能要求既可以自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)控制。

2.設(shè)備特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)

（1）操作安全。無(wú)熱傳媒介質(zhì)，人員觀察方便，所有動(dòng)力設(shè)備均設(shè)計(jì)在輻射箱以外，操作直觀、容易，無(wú)操作安全問題。

（2）故障排除簡(jiǎn)便。熱輻射系統(tǒng)加熱方法為熱輻射加熱，箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有帶斜度的管架，無(wú)外力驅(qū)動(dòng)，箱體內(nèi)操作空間較大，因此油管遇卡、阻時(shí)，無(wú)需停機(jī)，故障排除十分方便。

（3）能量消耗低。采用輻射加熱，無(wú)傳熱媒體，加熱速度快，停止生產(chǎn)后，可立即關(guān)機(jī)，無(wú)需保溫，適用于連續(xù)作業(yè)和間歇作業(yè)。

（4）全封閉運(yùn)行，無(wú)污染。油管經(jīng)熱輻射加熱后，其攜帶的油、泥、砂等污物經(jīng)回收裝置流到輻射箱外的集油池。

（5）升溫速度快，約半個(gè)小時(shí)即可升至需要溫度。

（6）清洗油管范圍廣，φ60.3～114mm。

（7）清洗能力為60～120根/h；清洗質(zhì)量為無(wú)原油堆積，可見金屬本色。

三、熱清洗方案比選

在設(shè)計(jì)中常用的油管熱清洗方式主要有全自動(dòng)熱煮、中頻感應(yīng)加熱、全自動(dòng)熱輻射等幾種工藝。全自動(dòng)熱煮工藝中傳熱介質(zhì)為水，水在常壓狀態(tài)下加熱溫度不可能超100℃,中、高黏度稠油的黏度高（溫度升至110℃時(shí)其運(yùn)動(dòng)黏度才相當(dāng)于重柴油的運(yùn)動(dòng)黏度），中頻感應(yīng)加熱清洗耗能又比較高，故這些清洗方法對(duì)清洗稠油管存在清洗時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、清洗不干凈的問題。下面就近幾年來(lái)這些常用的熱清洗工藝進(jìn)行技術(shù)參數(shù)、技術(shù)性能、運(yùn)行成本比較，其中運(yùn)行成本按年生產(chǎn)清洗油管50 000根，清洗油管中蠟堵、稠油油管所占比例按40%計(jì)算，具體分析見表2。

綜合以上對(duì)比分析，全自動(dòng)熱輻射清洗的運(yùn)行成本大大低于全自動(dòng)熱煮清洗和中頻加熱清洗的成本，在油管的加熱溫度、浸泡時(shí)間、清洗效果、運(yùn)行成本、維護(hù)修理等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，且可清洗干凈各種性質(zhì)的原油油管。

表2 清洗工藝技術(shù)性能對(duì)比表

[1]劉金亭，謝邦榮.油管遠(yuǎn)紅外預(yù)熱沖刷清洗技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2006.12.

[2]白連慶，馬思堂，楊文科.中頻感應(yīng)加熱清洗舊油管新技術(shù)的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2004，9.