高壓水射流油管清洗與試驗(yàn)技術(shù)研究

楊晨

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

1 引言

油田在生產(chǎn)作業(yè)中其注水井中的油管在長期的應(yīng)用過程中，在各種礦物質(zhì)的污染之下會產(chǎn)生一層污垢，這樣就會影響注水量，降低油井的產(chǎn)量。而隨著我國油田開發(fā)逐漸步入到高含水期，其綜合含水量高達(dá)80%之上，導(dǎo)致油管中內(nèi)壁吸附結(jié)垢問題日益嚴(yán)重。此種狀況如果不解決就會直接降低生產(chǎn)質(zhì)量。而通過高壓水射流油管清洗與試驗(yàn)技術(shù)研究的方式，可以有效提升清洗的效果與質(zhì)量，是一種有效的技術(shù)手段。

2 高壓水射流油管清洗技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

高壓水射流油管清洗技術(shù)逐漸成熟，替代了傳統(tǒng)的化學(xué)清洗方式，此種技術(shù)在清洗過程中可以使油管內(nèi)外表面更為清潔，可以有效地處理注水井結(jié)垢問題，緩解油污堵塞油管問題，是一種有效降低設(shè)備裝置報廢率的技術(shù)手段，可以提升資源的利用效率[1]。

同時，高壓水射流油管清洗技術(shù)在發(fā)展過程中各種不同的裝置設(shè)備也在逐漸完善，這些設(shè)備可以從根本上提升清洗的速度，通過射流的方式進(jìn)行設(shè)備清洗處理，操作也更為靈活，可以避免運(yùn)輸?shù)纫蛩貙?dǎo)致的問題，是一種提升工作效率，縮短工作周期的有效方式。高壓水射流清洗技術(shù)就是一種在射流、波速以及壓力等不同作用力的影響之下出現(xiàn)玻璃、磨削以及剪切等在瞬間對污垢進(jìn)行復(fù)合破碎，進(jìn)而使得污垢形成粉末，在水流作用的之下徹底清洗，其具有無死角、安全穩(wěn)定的特征。相對于傳統(tǒng)的沖洗方式來說，此種技術(shù)在應(yīng)用過程中，綜合實(shí)際狀況合理選擇壓力等級的高壓水水射流不會對設(shè)備造成影響，也不會出現(xiàn)二次污染，而在沒有特殊的要求之下無需再進(jìn)行潔凈處理。也可以對于一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的對象進(jìn)行處理，在一些惡劣以及復(fù)雜的環(huán)境中也可以進(jìn)行清洗作業(yè)。而且高壓水射流油管清洗技術(shù)具有機(jī)械化的特征，清洗能力較強(qiáng)，具有快速、環(huán)保的特征。

3 高壓水射流油管清洗技術(shù)原理

高壓水射流清洗就是通過高速水流對整個垢層進(jìn)行沖擊，在沖擊作用及楔劈效應(yīng)之下進(jìn)行除垢處理。水利噴射的主要原理就是噴射水流可以對垢層以及沉積物產(chǎn)生一定的沖擊，在沖擊力的影響之下滲透流體呈楔子插入垢層和金屬表面之間，進(jìn)而清除污垢。這些污垢多數(shù)都會呈現(xiàn)多孔狀態(tài)，很容易產(chǎn)生碎裂等問題。而在噴射水流的作用之下就會在撞擊作用的影響之下?lián)糁幸粋€孔，在表面之下形成內(nèi)壓，進(jìn)而使得上部垢層裂開,在噴射操作中產(chǎn)生的一些破碎的顆粒也具有一定的沖擊作用。在進(jìn)行油管清洗處理過程中，高壓往復(fù)泵會噴射出常溫高壓水，在通過高壓噴嘴的方式可以將高壓低流速的水變?yōu)橐环N低壓高流速的射流狀態(tài)，在高強(qiáng)度的沖擊動力以及特定的角度之下就會持續(xù)給油管內(nèi)外表面帶來一定的沖擊，這樣就能處理內(nèi)外表面存在的污垢問題。

在現(xiàn)場施工作業(yè)過程中，在將油管在油井以及水井中起出之后，要基于規(guī)范要求進(jìn)行擺放處理。工作人員在進(jìn)入現(xiàn)場之后要綜合具體的建筑結(jié)構(gòu)以及地形特征，合理進(jìn)行清洗裝置的設(shè)置，其主要的原則是要便于污水循環(huán)處理，保障噪聲源與工房之間的距離適宜，便于移動操作。在處理過程中，通過抽水機(jī)在水池中將清水抽入水箱，然后再進(jìn)入增壓泵之中變成高壓水，再利用高壓軟管輸送到清洗噴頭之中，通過清洗噴頭的噴嘴將高壓低流速進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變?yōu)榈蛪焊吡魉俚乃淞?，在水射流剝離作用之下沖出管壁之上的污垢。

清洗噴頭則主要就是在后射水射流的反作用力影響之下，在管道中進(jìn)行的前向推進(jìn)。而水就在管道中形成回流，這樣就會將清洗之下的水垢以及油污等雜質(zhì)帶出，在噴頭返回時就會將剩余的水垢以及油污全部排出。

而隨著高壓水射流油管技術(shù)的不斷完善，移動式高壓水射流清洗裝置也逐漸完善，其可以以柴油機(jī)作為主要的動力，具有良好的機(jī)動性特征；體積相對較小，可以在汽車上進(jìn)行裝載，實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)；泵壓高，排量大，在實(shí)踐中可以綜合實(shí)際狀況調(diào)節(jié)具體狀況，在各種管道結(jié)垢清洗中應(yīng)用效果顯著，其運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，可以持續(xù)作業(yè)，在運(yùn)行中可以通過無級變速自動調(diào)壓開展工作，更加便于操作；主要的工作液為清水，無須進(jìn)行加溫處理或者添加化學(xué)藥品，在噴頭清洗過程中主要就是利用后射水射流的反作用力，可以實(shí)現(xiàn)在管道中進(jìn)行自動向前推進(jìn)，是一種較為科學(xué)的油田管道清垢設(shè)備[2]。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)及效益分析

現(xiàn)階段，隨著老油田的開發(fā)，多數(shù)油田均進(jìn)入到高含水的開發(fā)期中，其原油含水率數(shù)量高達(dá)90%。而在水中含有了大量的金屬陽離子、碳酸根、硫酸根等陰離子，在溫度以及壓力等各種作用的影響之下就會結(jié)合形成化合物，這樣就會造成管線結(jié)垢等問題。而通過傳統(tǒng)的方式雖然可以緩解結(jié)垢的速度，但是效果不佳，必須要通過新管線維持生產(chǎn)，其投資也相對較大。通過實(shí)驗(yàn)的方式對高壓水射流油管清洗技術(shù)進(jìn)行了簡單研究，在研究中發(fā)現(xiàn)，通過高壓水射流油管清洗的油管內(nèi)壁主要存在的污垢就是在水垢、鐵銹等現(xiàn)象的影響之下在油管內(nèi)部形成的一種灰白垢層。

在通過旋轉(zhuǎn)射流清洗處理之后，油管的表面效果顯著，整體狀態(tài)干凈、光亮，并且存在金屬光澤，應(yīng)用605mm×1000mm通徑規(guī)對其進(jìn)行質(zhì)量檢查可以一次通過。在實(shí)踐中，沒有通過高壓水射流流油管清洗之前，其清洗速度為每天150根，而在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行高壓水射流油管清洗之后，平均每根油管可以節(jié)省一分鐘的準(zhǔn)備時間，可以有效降低油管裝卸以及調(diào)整轉(zhuǎn)速的時間，節(jié)約的時間可以清洗50根油管，同時，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)噴頭之后，可以帶動有油管旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)，這樣可以有效的節(jié)約資金，提升經(jīng)濟(jì)效益。

在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)其還是存在一定的問題與不足，在實(shí)踐中必須要保障噴頭以及油管的對中性，這樣才可以提升清洗效果與質(zhì)量，因?yàn)閲婎^安裝的鋼管長度約為12m，在應(yīng)用中必須要對其進(jìn)行防護(hù)處理，這樣才可以有效避免彎曲以及振蕩等問題的出現(xiàn)，避免在運(yùn)行中因?yàn)樾D(zhuǎn)射流造成的沖擊角度變化，降低了噴頭撞擊油管內(nèi)壁導(dǎo)致的噴頭損壞的問題。同時，在實(shí)踐中可以應(yīng)用塑料滾輪類型的扶正機(jī)構(gòu)配合噴頭合理應(yīng)用，這樣才可以保障噴頭在油管中呈現(xiàn)直線前進(jìn)。而因?yàn)樾妮S強(qiáng)度不高，很容易出現(xiàn)破壞性問題，在裝配完成之后要保障噴頭體與其下部套體位置的接近，有效避免心軸暴露過多的位置。

通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)通過高壓水射流清洗油管可以在保障整體清洗質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，提升清洗的速度，生產(chǎn)工藝手段具有科學(xué)性，可以通過自動化的方式開展作業(yè)，其整體成本也相對較低，操作較為靈活，在實(shí)踐中應(yīng)用效果顯著。

5 結(jié)語

文章主要對高壓水射流油管清洗以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了簡單的論述分析，了解了高壓水射流油管清洗的優(yōu)點(diǎn)以及具體的工作原理，通過試驗(yàn)的方式對高壓水射流清洗油管的工藝進(jìn)行了驗(yàn)證分析，在實(shí)踐中應(yīng)用效果顯著，可以有效解決存在的污垢問題，是一種提升工作效率，降低生產(chǎn)成本的有效手段，這對于石油開采的穩(wěn)定開展有著積極的作用，可以從根本上提升整體的經(jīng)濟(jì)效益，可以有效推動石油行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。