油管清洗機(jī)改造工藝的應(yīng)用效果及優(yōu)化研究

駱青旺++咸成林++田俊峰++孫曉紅++高雪妍

摘 要：油管清洗的目的在于將油管表面的油泥以及石蠟等剝掉，以免影響油管正常運(yùn)行。近年來(lái)，隨著科技水平的不斷提高，常用的油管清洗方法有加熱法、化學(xué)法以及物理法。雖然上述清洗方法和工藝作用顯著，但是各種工藝和技術(shù)方法又存在一定的缺陷與不足，比如結(jié)垢、稠油以及銹皮清洗過(guò)程中，需要對(duì)油管清洗機(jī)進(jìn)行改造，主要通過(guò)改造的一臺(tái)設(shè)備“油管清洗機(jī)”及工作方式優(yōu)化，達(dá)到了節(jié)能目標(biāo)。改造油管清洗機(jī)后，能夠較為完善的自動(dòng)化技術(shù)更新，取得了較好的實(shí)際使用效果。

關(guān)鍵詞：油管清洗機(jī)；改造；優(yōu)化；效果

中圖分類(lèi)號(hào)：TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

油管主要用于各油（氣）田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，實(shí)施采油、采氣、壓裂、酸化、注水、注氣、修井等多種作業(yè)用途，油管下在套管內(nèi)，將油（氣）引導(dǎo)到地面。油管在井內(nèi)必須能經(jīng)受管柱周?chē)黧w產(chǎn)生的外擠力、油管內(nèi)流體的內(nèi)壓力以及自身重力產(chǎn)生的拉伸載荷，而且還應(yīng)能經(jīng)受井內(nèi)流體的腐蝕作用。眾所周知，溫度的降低使原油黏度增加，附著在油管表面的趨勢(shì)增加。當(dāng)溫度低于析蠟點(diǎn)時(shí)，會(huì)使原油凝固在油管壁面。壓力的降低，使原油中的輕質(zhì)組分揮發(fā)，重質(zhì)成分特別是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)附著在油管或近井地帶造成污染。一般而言，油層石油中的蠟為溶解形態(tài)，其中石蠟在的溶解度與溫度變化成正比例關(guān)系；石油本身的性質(zhì)以及溶解氣和石蠟的含量等因素，也對(duì)石蠟在石油中的溶解度產(chǎn)生不同程度的影響和作用。對(duì)于油井井筒而言，石油自井底位置流至井口出，并且隨溫度以及壓力的不斷降低而逐漸逸出來(lái)，此時(shí)溶解在石油中的蠟結(jié)晶后析出。隨著溫度的不斷降低，促使石蠟析出，結(jié)晶體也隨之增長(zhǎng)、增大，隨后聚集、沉積在油管壁上，結(jié)蠟問(wèn)題由此產(chǎn)生。油井結(jié)蠟沉積在油管壁上，減小了流體的過(guò)流面積，增加了流動(dòng)阻力，影響油井的生產(chǎn)。在人工舉升油井中，蠟沉積在舉升設(shè)備上（如抽油泵的閥上、油管的內(nèi)壁上），將會(huì)影響舉升設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使舉升設(shè)備失效，使油井產(chǎn)量大大下降。

1.當(dāng)前油管清洗過(guò)程中面臨的困境

1.1 油管清洗機(jī)的工作特性

就清洗機(jī)而言，主要有兩種方式，即熱煮法和熱輻射法。其中，熱煮清洗機(jī)的應(yīng)用原理，主要是在密閉容器中安裝旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，這樣可以確保油管在容器中自由旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，還在容器的底部位置布設(shè)兩套熱輻射管，并且將天然氣火焰以及熱氣輻射至液體，通過(guò)對(duì)清洗液進(jìn)行加熱，使油管旋進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)油管加熱之目的。在油管旋出液面過(guò)程中，建議用水對(duì)油管內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，然后將油管轉(zhuǎn)入傳輸線(xiàn)；同時(shí)，還要在傳輸線(xiàn)的一端布設(shè)具有熱水外壁環(huán)噴功能的清洗設(shè)施，當(dāng)油管向外傳輸時(shí)對(duì)外壁進(jìn)行沖洗干凈。密閉容器中，布設(shè)沉淀箱、排污設(shè)施，并且利用泥漿泵排凈污泥。對(duì)于熱輻射清洗機(jī)而言，其基本工作機(jī)理是由熱源基于鋁鈦合金反射板將熱能輻射至油管之上，以此來(lái)促使油管升溫；完成該環(huán)節(jié)的加熱以后，將油管運(yùn)行至密閉容器內(nèi)，并且在容器底部布設(shè)兩套直燃加熱器（天然氣），對(duì)容器中的液體進(jìn)行加熱，然后用熱水沖洗油管壁；將油管運(yùn)到傳輸線(xiàn)，在容器一端布設(shè)油管外壁清洗噴頭，以此來(lái)沖洗外壁。

基于對(duì)油管清洗機(jī)以及相關(guān)物理清洗法的綜合應(yīng)用考慮，因稠油熔點(diǎn)相對(duì)較低，采用柴油浸泡等傳統(tǒng)清洗方法，勢(shì)必嚴(yán)重污染環(huán)境，所以對(duì)稠油以及結(jié)蠟油管進(jìn)行清洗時(shí)，建議采用自動(dòng)化節(jié)能環(huán)保型清洗設(shè)施和技術(shù)工藝。

1.2 存在問(wèn)題

箱體內(nèi)有兩臺(tái)耐熱潛水泵用來(lái)沖洗油管的內(nèi)外壁，因潛水泵長(zhǎng)期泡在80℃～90℃的熱水中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在高溫環(huán)境下工作極易損壞，修好的電機(jī)有時(shí)用上一兩月、有時(shí)用十來(lái)天就燒壞了，每次修電機(jī)得要四五天時(shí)間，頻繁地停機(jī)修理嚴(yán)重影響了工作效率。

從實(shí)踐來(lái)看，油管內(nèi)壁上的附著物具有液固兩相性，而且其黏度于相變點(diǎn)處隨著溫度的不斷變化而變化，即隨之升高而降低?；趯?duì)附著物的該種特性分析，建議采用加熱油管的方法來(lái)降低除油難度。具體而言，可采用的清洗方法是蒸汽車(chē)、熱煮池以及中高頻加熱等多種類(lèi)型的清洗方式。在傳輸時(shí)，油管外壁上附著的原油會(huì)對(duì)傳輸滾輪造成污染，為了能夠有效避免油管清洗過(guò)程中產(chǎn)生二次污染，建議先對(duì)外壁進(jìn)行清洗，這有利于保證油管外壁清潔。由于工人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，而且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，因此該種方法和工藝逐漸被高壓水射流清洗機(jī)取代，清洗外壁時(shí)需固定高壓水噴頭，油管旋轉(zhuǎn)、前進(jìn)，可以有效清洗外壁。一般而言，油管較細(xì)，高壓水射流也存在著清洗不到之處，幾乎無(wú)法有效清洗干凈。

對(duì)于傳統(tǒng)油管清洗機(jī)而言，其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，能耗比較高，而且安全性差。該設(shè)備需加熱，而且需要不斷進(jìn)行加熱，保持使箱體中的水高溫。

第二，會(huì)造成環(huán)境污染。箱內(nèi)污油清洗時(shí)，其浮在水表面上，而且油管升出水面以后，又會(huì)受污油的影響。對(duì)此，可在出口位置布設(shè)鋼絲刷輪組，目的在于對(duì)外壁進(jìn)行清洗。由于箱內(nèi)布滿(mǎn)輪盤(pán)以及油管等位置清理難度比較大，實(shí)踐中為了能夠有效避免清淤時(shí)出現(xiàn)污水橫流現(xiàn)象，因此在熱煮箱周?chē)杞ㄅ潘疁匣蛘呒鄢亍?/p>

第三，故障發(fā)生率比較高，維修難度較大。其機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都在箱體內(nèi)，機(jī)械手動(dòng)作時(shí)間、輪盤(pán)齒槽運(yùn)轉(zhuǎn)位置等要求配合精度很高，容易發(fā)生卡油管問(wèn)題。而且發(fā)生故障后難以排除，操作人員要求技術(shù)素質(zhì)高。

2.油管清洗機(jī)改造工藝的優(yōu)化措施

2011年底投用的一臺(tái)油管清洗機(jī)，其工作原理是靠天然氣直燃機(jī)加熱箱體內(nèi)的水至80℃～90℃的高溫，來(lái)熔化油管內(nèi)外壁的蠟質(zhì)物，達(dá)到解堵的目的，箱體內(nèi)有兩臺(tái)耐熱潛水泵用來(lái)沖洗油管的內(nèi)外壁。因電機(jī)長(zhǎng)期浸泡在80℃～90℃的熱水中，密封件在高溫環(huán)境下極易損壞，密封件損壞了就導(dǎo)致了電機(jī)進(jìn)水，電機(jī)一進(jìn)水自然就燒壞了。如圖1所示，電機(jī)頻繁燒損的問(wèn)題反饋給廠家也沒(méi)有好的解決方法。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，大家在想，如果把電機(jī)放在高溫液體外面，問(wèn)題不就解決了，在2013年對(duì)其進(jìn)行了改造，淘汰了兩臺(tái)耐高溫潛水泵不用，根據(jù)工作參數(shù)、空間布局，挑選了兩臺(tái)液下泵，經(jīng)過(guò)改裝后，由于電機(jī)裝在水槽外面，從根本上解決了驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)常因高溫運(yùn)行而損壞的問(wèn)題，自7月改造至今，再?zèng)]有發(fā)生過(guò)燒電機(jī)的故障。如圖2所示，這項(xiàng)改造成果大大降低了維修成本，按平均兩月修一次電機(jī)計(jì)算，兩臺(tái)泵一年要修12臺(tái)次，每臺(tái)次光修理費(fèi)要2000元，僅這一項(xiàng)一年節(jié)約2.4萬(wàn)元的修理費(fèi)，還不包括頻繁更換設(shè)備的人工費(fèi)和誤工損失。這項(xiàng)改造成果也進(jìn)一步提高了設(shè)備的工作效率。

3.油管清洗機(jī)改造工藝的應(yīng)用效果

2015年開(kāi)始又對(duì)生產(chǎn)方式進(jìn)行了優(yōu)化，以前是“油管清洗機(jī)”每次只生產(chǎn)當(dāng)班夠用的油管，幾乎每天都啟動(dòng)設(shè)備工作，2015年開(kāi)始要求啟動(dòng)一次“油管清洗機(jī)”時(shí)要把清洗的油管放滿(mǎn)所有管架，基本夠一周的生產(chǎn)需求，這樣就減少了設(shè)備啟動(dòng)次數(shù)，同時(shí)也達(dá)到了節(jié)約天然氣的效果。

結(jié)論

通過(guò)表1可以看出，對(duì)油管清洗機(jī)裝置系統(tǒng)進(jìn)行改造和生產(chǎn)方式的優(yōu)化，僅就2014年與2015年相比生產(chǎn)修復(fù)油管效率提高了129%（2014年修復(fù)油管88192米，2015年生產(chǎn)修復(fù)油管202000m）；在產(chǎn)量翻翻情況下，天然氣消耗每年節(jié)約32000m3，節(jié)約天然氣費(fèi)用7.5萬(wàn)元；2015年完成修復(fù)油管產(chǎn)值404萬(wàn)元，2014年完成修復(fù)油管產(chǎn)值176.38萬(wàn)元，2015年比2014年修復(fù)油管產(chǎn)值增加了227.62萬(wàn)元，產(chǎn)值增加比為129%。真正起到了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的效果。為采油一廠的修舊利廢、降本增效工作做出了重大貢獻(xiàn)。

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