油管地面清洗器的研究與應(yīng)用

王志賢 劉書志 李俊峰 陳志成 董懷慶 （大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

油管地面清洗器的研究與應(yīng)用

王志賢 劉書志 李俊峰 陳志成 董懷慶 （大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

為進(jìn)一步提高油管地面清蠟效率的目的，研制了油管地面清洗器。油管地面清洗器主要由接頭、工作筒、連接盤、噴孔、軸座、轉(zhuǎn)軸和葉輪等組成，是集油管刺洗、刮蠟、通徑3項(xiàng)功能于一體的油管地面清蠟專用工具。清蠟時(shí)將清洗器安裝在鍋爐車蒸汽管線前端，由蒸汽先對(duì)油管內(nèi)部油蠟預(yù)熱，通過清洗器噴孔噴出的高壓蒸氣驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將預(yù)熱后變軟的油蠟刮下，利用蒸汽將刮下油蠟融化成液體并帶出油管內(nèi)腔。清洗器的葉輪刮下的油蠟堵塞了油管內(nèi)腔，蒸汽無法立即排出，蒸汽在油管內(nèi)腔停留時(shí)間延長(zhǎng)，使蒸氣熱能得到了充分地利用。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，平均單井提高油管清蠟效率30%以上，對(duì)油管內(nèi)壁結(jié)蠟嚴(yán)重或蠟堵油管清蠟效果尤為顯著。

油管地面清洗器；刺洗；刮蠟；通徑

油井檢泵時(shí)起出原井油管通常是用鍋爐車進(jìn)行地面清蠟，因無專用工具，通常做法是在鍋爐車蒸汽管線前端安裝變徑鐵管，將鐵管前部細(xì)端部位砸扁后插入油管內(nèi)腔，利用鍋爐蒸汽熱量將油管內(nèi)部油蠟融化成液體并通過高壓蒸汽流帶出油管內(nèi)腔。刺洗過程中，高壓蒸汽無控制的高速噴出，在油管內(nèi)停留時(shí)間較短，剩余蒸汽直接從出口處流掉，熱能得不到充分利用，存在油管刺洗時(shí)間長(zhǎng)，油料消耗大，工作效率低等問題，所以，研制了油管地面清洗器。

1 結(jié)構(gòu)組成

油管地面清洗器主要由8部分組成（圖1）。接頭與工作筒、連接盤與工作筒通過焊接方式連接，噴孔、軸座和轉(zhuǎn)軸通過連接盤為一個(gè)整體，葉輪通過軸孔套入轉(zhuǎn)軸并坐在軸座上，前端用螺絲固定。

圖1 油管地面清洗器結(jié)構(gòu)

2 工作原理及技術(shù)參數(shù)

2.1 工作原理

清洗器連接鍋爐車蒸汽管線后插入油管內(nèi)腔，清洗器噴出的一部分蒸汽將油管內(nèi)壁預(yù)熱，一部分通過清洗器內(nèi)腔噴孔噴出的高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)清洗器前端葉輪高速旋轉(zhuǎn)[1]，將預(yù)熱后的油蠟刮散刮碎，并將刮下的油蠟快速融化成的油蠟混合液體帶出油管。在刺洗油管的過程中，蒸汽方向經(jīng)葉輪作用后改變?yōu)樾毕蛴凸軆?nèi)壁，同時(shí)刮下的油蠟堵塞了油蠟液體向前的通道，迫使逐漸形成的油蠟液體通過清洗器和管線與油管壁間隙返回出口處排出，因增加了蒸汽在油管內(nèi)的停留時(shí)間，使蒸汽熱能得到了有效地利用，從而大幅提高油管地面清蠟效率。

1）接頭。清洗器接頭采用作業(yè)機(jī)液壓管線快速接頭公扣結(jié)構(gòu)，與鍋爐車蒸汽管線接頭規(guī)格型號(hào)一致，方便與鍋爐車蒸汽管線連接[2]。

2）工作筒。清洗器工作筒外徑為59 mm，與φ62 mm油管內(nèi)徑規(guī)尺寸相同（φ62 mm油管內(nèi)徑規(guī)尺寸外徑為59 mm），而且工作筒前端處理成像刀刃一樣鋒利，起到輔助刮蠟和通徑油管的作用。

3）連接盤。連接盤直徑為56 mm，焊接在工作筒內(nèi)部，連接盤與工作筒之間形成一個(gè)空腔，在蒸汽進(jìn)入工作筒內(nèi)腔到達(dá)噴孔之前起到了一個(gè)蓄能的作用。

4）噴孔。連接盤沿圓周均開5個(gè)噴孔（圖

2），噴孔內(nèi)插有縮徑的導(dǎo)向管，作用是空腔內(nèi)蒸汽經(jīng)過噴孔可形成高壓蒸汽，為葉輪高速旋轉(zhuǎn)提供可靠的動(dòng)力。

5）軸座。連接盤將噴孔、軸座和轉(zhuǎn)軸連接為一個(gè)整體。軸座在連接盤的正中心位置，直徑為20 mm，高出連接盤4 mm，葉輪通過軸孔套進(jìn)轉(zhuǎn)軸并坐在軸座上，使葉輪與連接盤之間有4 mm的間隙，保證葉輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

6）轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸位于軸座正中心位置，且與軸座垂直，直徑×長(zhǎng)度為φ10 mm×42 mm，轉(zhuǎn)軸絲扣長(zhǎng)度為11 mm，通過螺絲固定葉輪。

7）葉輪。葉輪（圖3）有4個(gè)葉片，每片高32 mm，葉輪旋轉(zhuǎn)直徑為59 mm，5個(gè)噴孔與葉輪4個(gè)葉片配合，保證始終有1～2個(gè)噴孔在2個(gè)葉片之間，保證葉輪有持續(xù)高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到刮削油管內(nèi)壁油蠟的目的。

8）螺絲。固定螺絲內(nèi)扣長(zhǎng)為10 mm，螺絲擰緊后，螺絲與葉輪之間有1 mm的間隙，保證葉輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與螺絲旋緊方向一致，使螺絲越來越緊，防止螺絲松動(dòng)，保證清洗器正常運(yùn)行。

圖2 清洗器的5個(gè)噴孔

圖3 清洗器的葉輪

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

1）油管地面清洗器的工作筒外徑為59 mm，總長(zhǎng)度150 mm。

2）清洗器的5個(gè)噴孔直徑均為7 mm，噴孔方向?yàn)轫槙r(shí)針方向并與水平方向成60°夾角，與葉輪葉片成60°夾角，保證鍋爐車蒸汽經(jīng)過后噴孔形成高壓蒸汽并驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)。

3）葉輪與工作筒內(nèi)側(cè)及前端有一定的配合弧度和合適的配合間隙，保證噴孔噴出的高壓蒸汽能量全部作用在葉輪上，使葉輪在筒體內(nèi)側(cè)正常高速轉(zhuǎn)動(dòng)。

4）油管地面清洗器的葉輪、軸座及轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為35CrMo合金鋼，其余部件材質(zhì)為45#鋼。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

為驗(yàn)證油管地面清洗器的清蠟效果，選擇了區(qū)塊相同、距離較近的井1和井2，在檢泵過程中應(yīng)用常規(guī)方法與油管地面清洗器進(jìn)行了清蠟效果對(duì)比試驗(yàn)。

1）2015年3月17日，井1檢泵，起抽油桿，洗井，起原井φ62 mm加大油管62根，φ62 mm普通油管86根，其中有42根油管結(jié)蠟嚴(yán)重，鍋爐車用常規(guī)方法清蠟，操作方法如下：鍋爐車蒸汽管線前端安裝變徑鐵管，將鐵管前部細(xì)端部位砸扁后插入油管內(nèi)腔，利用鍋爐蒸汽熱量將油管內(nèi)部油蠟融化成液體并通過高壓蒸汽流帶出油管內(nèi)腔，清蠟時(shí)間7.9 h，產(chǎn)生污油污水6 m3。

2）2015年3月25日，井2檢泵，起抽油桿，洗井，起原井φ62 mm加大油管68根，φ62 mm普通油管82根，其中有45根油管結(jié)蠟嚴(yán)重，鍋爐車用油管地面清洗器清蠟，操作方法如下：在鍋爐車蒸汽管線前端安裝油管地面清洗器，并插入油管內(nèi)腔，首先用鍋爐蒸汽將油管內(nèi)油蠟預(yù)熱，然后通過清洗器內(nèi)腔噴孔噴出的高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)將預(yù)熱后變軟的油蠟刮下，鍋爐車蒸汽將刮下油蠟迅速融化成液體并通過高壓蒸汽流帶出油管內(nèi)腔，全井油管清蠟時(shí)間4.5 h，產(chǎn)生污油污水3.4 m3。

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，以上2口檢泵井在施工工況大致相同的情況下，應(yīng)用油管地面清洗器清蠟比應(yīng)用常規(guī)清蠟方法清蠟效率提高了43.03%，清蠟產(chǎn)生的污油污水減少了2.6 m3，見到明顯效果。

2015年4月—2016年3月，油管地面清洗器在某采油廠作業(yè)大隊(duì)推廣應(yīng)用128口井，平均單井提效33.78%，共減少清蠟時(shí)間279.5 h，節(jié)省油料費(fèi)用5.031萬元，同時(shí)減少了污油污水處理量和通徑油管工序，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益。

4 結(jié)論

1）研制油管地面清洗器，從根本上解決了應(yīng)用常規(guī)方法油管地面清蠟時(shí)間長(zhǎng)，油料消耗較大的難題，為油管地面清蠟節(jié)能降耗提供了有效途徑。

2）油管地面清洗器在清蠟的同時(shí)對(duì)油管通徑進(jìn)行了操作，節(jié)省了油管內(nèi)徑規(guī)通徑油管工序，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了污油污水對(duì)環(huán)境的污染。

3）應(yīng)用油管地面清洗器清蠟時(shí)需要人工手動(dòng)向前推送鍋爐車蒸汽管線，存在長(zhǎng)時(shí)間把持管線容易燙傷操作人員手掌的問題，配套工具需要進(jìn)一步研究解決。

4）油管地面清洗器針對(duì)含蠟量較高的油管內(nèi)壁清蠟效果尤為明顯，可用于井下作業(yè)油管內(nèi)的蠟堵清理，因此，在大慶油田外圍各采油廠具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

[1]王志賢.抽油桿扶正器打撈筒在定向抽油機(jī)井中的應(yīng)用[J].采油工程文集，2016（1）：52－55.

[2]唐慶華，張顯武，林德江，等.利用高壓蒸汽清除油管內(nèi)壁附蠟的清洗器及方法：CN02132641.x[P].2003-01-15.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.003

2016-06-07

（編輯 沙力妮）

王志賢，工程師，1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)校，從事井下作業(yè)技術(shù)管理工作，E-mail：wangzhixian@petrochina.com. cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)高平村，163514。