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

（長慶油田第一采油廠井下作業(yè)保障隊(duì)，陜西 延安 716000）

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

（長慶油田第一采油廠井下作業(yè)保障隊(duì)，陜西 延安 716000）

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，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程中，需要對油管清洗機(jī)進(jìn)行改造，主要通過改造的一臺設(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化技術(shù)更新，取得了較好的實(shí)際使用效果。

油管清洗機(jī)；改造；優(yōu)化；效果

0.引言

油管主要用于各油（氣）田開發(fā)過程中，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)受管柱周圍流體產(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增加。當(dāng)溫度低于析蠟點(diǎn)時，會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，也對石蠟在石油中的溶解度產(chǎn)生不同程度的影響和作用。對于油井井筒而言，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，此時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、增大，隨后聚集、沉積在油管壁上，結(jié)蠟問題由此產(chǎn)生。油井結(jié)蠟沉積在油管壁上，減小了流體的過流面積，增加了流動阻力，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），將會影響舉升設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重時將會使舉升設(shè)備失效，使油井產(chǎn)量大大下降。

圖1　改造前的油管清洗機(jī)水泵

圖2　改造后的油管清洗機(jī)的液下泵

表1　改造前后工作量及天然氣消耗數(shù)據(jù)

1.當(dāng)前油管清洗過程中面臨的困境

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，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，通過對清洗液進(jìn)行加熱，使油管旋進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)油管加熱之目的。在油管旋出液面過程中，建議用水對油管內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，然后將油管轉(zhuǎn)入傳輸線；同時，還要在傳輸線的一端布設(shè)具有熱水外壁環(huán)噴功能的清洗設(shè)施，當(dāng)油管向外傳輸時對外壁進(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，在容器一端布設(shè)油管外壁清洗噴頭，以此來沖洗外壁。

基于對油管清洗機(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)相對較低，采用柴油浸泡等傳統(tǒng)清洗方法，勢必嚴(yán)重污染環(huán)境，所以對稠油以及結(jié)蠟油管進(jìn)行清洗時，建議采用自動化節(jié)能環(huán)保型清洗設(shè)施和技術(shù)工藝。

1.2存在問題

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

從實(shí)踐來看，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Ω街锏脑摲N特性分析，建議采用加熱油管的方法來降低除油難度。具體而言，可采用的清洗方法是蒸汽車、熱煮池以及中高頻加熱等多種類型的清洗方式。在傳輸時，油管外壁上附著的原油會對傳輸滾輪造成污染，為了能夠有效避免油管清洗過程中產(chǎn)生二次污染，建議先對外壁進(jìn)行清洗，這有利于保證油管外壁清潔。由于工人的勞動強(qiáng)度非常大，而且對環(huán)境會造成污染，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，幾乎無法有效清洗干凈。

對于傳統(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，會造成環(huán)境污染。箱內(nèi)污油清洗時，其浮在水表面上，而且油管升出水面以后，又會受污油的影響。對此，可在出口位置布設(shè)鋼絲刷輪組，目的在于對外壁進(jìn)行清洗。由于箱內(nèi)布滿輪盤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出現(xiàn)污水橫流現(xiàn)象，因此在熱煮箱周圍需建排水溝或者集污池。

第三，故障發(fā)生率比較高，維修難度較大。其機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)都在箱體內(nèi)，機(jī)械手動作時間、輪盤齒槽運(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)有兩臺耐熱潛水泵用來沖洗油管的內(nèi)外壁。因電機(jī)長期浸泡在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)頻繁燒損的問題反饋給廠家也沒有好的解決方法。我們經(jīng)過反復(fù)討論，大家在想，如果把電機(jī)放在高溫液體外面，問題不就解決了，在2013年對其進(jìn)行了改造，淘汰了兩臺耐高溫潛水泵不用，根據(jù)工作參數(shù)、空間布局，挑選了兩臺液下泵，經(jīng)過改裝后，由于電機(jī)裝在水槽外面，從根本上解決了驅(qū)動電機(jī)經(jīng)常因高溫運(yùn)行而損壞的問題，自7月改造至今，再沒有發(fā)生過燒電機(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)計算，兩臺泵一年要修12臺次，每臺次光修理費(fèi)要2000元，僅這一項(xiàng)一年節(jié)約2.4萬元的修理費(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年開始又對生產(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，幾乎每天都啟動設(shè)備工作，2015年開始要求啟動一次“油管清洗機(jī)”時要把清洗的油管放滿所有管架，基本夠一周的生產(chǎn)需求，這樣就減少了設(shè)備啟動次數(shù)，同時也達(dá)到了節(jié)約天然氣的效果。

結(jié)論

通過表1可以看出，對油管清洗機(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7.5萬元；2015年完成修復(fù)油管產(chǎn)值404萬元，2014年完成修復(fù)油管產(chǎn)值176.38萬元，2015年比2014年修復(fù)油管產(chǎn)值增加了227.62萬元，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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