輸油管道的清洗工作探討

焦衛(wèi)華，王志華，王文虎

（延長油田股份有限公司定邊采油廠，陜西 榆林 718600）

石油管道運輸，特別是在長途運輸方面，比其他運輸方式具有明顯優(yōu)勢，不僅運輸成本低、易于使用，而且可以長時間連續(xù)運輸。雖然石油管道運輸行業(yè)具有上述優(yōu)勢，但由于石油產(chǎn)品長時間存在于管道中，諸如蠟和石油產(chǎn)品中的污垢等雜質(zhì)會黏連在管道的內(nèi)壁上，增加一定的阻力，導(dǎo)致運輸過程出現(xiàn)一些問題，因此管道清洗工作十分有必要。然而，我國目前的輸油管道已經(jīng)有多年沒有清洗，因此在清洗的時候，還需要注意管道清洗技術(shù)的選擇，確保有效清洗管道，使其能夠安全運行。

1 管道清洗的基本方式及原理

當前，輸油管道的清洗方式主要有三種。（1）物理清洗。目前，可以選用的管道清管器有很多類型，管道清管器利用原油流通時的壓力或水動和氣動壓力，通過自身對輸油管道的過盈量來刮管道內(nèi)壁，以此將管道內(nèi)壁中的污垢清除，然后再通過石油流通的壓力將其運走。（2）用大量水清洗。該技術(shù)是從其他Pipeline清洗技術(shù)中借鑒的，因為水的流動速度很快，所以可以清潔管道中的油污。但該方法不適用于清洗較長的管道，需要通過不斷改進工藝和創(chuàng)新技術(shù)以使其適用于清洗較長的輸油管道。（3）化學(xué)清潔。分析石油污染物成分，利用化學(xué)手段溶解這些物質(zhì)?；瘜W(xué)清潔通常在物理清洗之后使用，在物理清洗之后，還要對管道中一層薄薄的污垢進行溶解，經(jīng)過多次溶解能將污垢徹底清理干凈[1]。

2 輸油管道常用清洗技術(shù)

目前，輸油管道的清洗有六種技術(shù)較為常見，分別是清管器清洗技術(shù)、高壓水流清洗技術(shù)、多元復(fù)合物理清管技術(shù)、化學(xué)清洗技術(shù)、氣脈沖清洗技術(shù)以及空穴射流清洗技術(shù)。每種清洗技術(shù)都有不同的特點，所以必須分別進行討論。

2.1 清管器清洗技術(shù)

最廣泛使用的輸油管道清洗技術(shù)就是清管器清洗技術(shù)，即通過發(fā)射器將清管器放在輸油管道內(nèi)布線，并且使它們能夠穩(wěn)定地傳輸信號，從而使監(jiān)視和跟蹤變得更加容易。清管器可以通過背壓改變運行速度來達到完美的清潔效果。在實際的清洗作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇清管器的種類和數(shù)量，其中最小清管器直徑Dmin=m-2n-2t，最大清管器直徑Dmax=(m-2n)×(105%～115%)。其中，m為管道外徑；n為管壁厚度；t為垢層厚度。不同的清管器類型不同，發(fā)揮的作用也不同，要在正確了解該類型清管器作用的基礎(chǔ)上，選取清管器。如果選擇不當，那么就會使輸油管道不能正常工作，進而出現(xiàn)嚴重的安全事故。如果對清潔的需求很高，那么可以將許多清管器同時送入輸油管道中，以提高清潔效果。在清潔過程中，清管器經(jīng)常使用相互組合的方式進行工作并共享協(xié)作以提高清洗效率。影響清管器的效用的主要因素是背壓的大小和前方污垢阻力大小。當背壓增加時，去除污染物的能力就增加，并且對堆積在前面的清管器具有更大的抵抗力；但是如果改變壓差，那么就會在一定程度上影響效果[2-3]。

2.2 高壓水流清洗技術(shù)

高壓水流清洗處理系統(tǒng)主要由清洗系統(tǒng)、管道系統(tǒng)和噴射流系統(tǒng)組成。（1）這種清洗技術(shù)施工周期短、造價低，對地層或沉積物有良好的清潔效果。適用于彎道相對較短，長度清洗小于100m的短距離管道，如站用管道。（2）此清潔方法不適用于彎曲度較大的三通道或一些復(fù)雜管道，并且這種清洗過程無法快速處理干凈，所以會在一定程度上造成環(huán)境污染。（3）由于清洗形高壓頭的直徑為DN5～100mm，因此該清洗技術(shù)最適合DN25～250mm的管道。在過程清洗中，通常使用高壓流的沖擊力，以去除管壁上的污漬；然后通過水流將清理下來的污漬帶入地勢低洼處，由抽污泵抽走。由于高壓水流清洗中使用的是水，因此此清洗過程是環(huán)保、無污染的，且價格很便宜。與其他清洗技術(shù)一樣，高壓水流清洗的方法也有缺點，如清洗的距離太短，并且高壓水流容易使人受到傷害[4-5]。

2.3 多元復(fù)合物理清管技術(shù)

結(jié)合清管器和高壓水噴射技術(shù)，現(xiàn)如今還有了先進的混合物理清管技術(shù)，這是一種新技術(shù)。將清洗儀器投入管道中，在水力的推動下旋轉(zhuǎn)行進，水流自尾翼壓入內(nèi)振系統(tǒng)，猛烈收縮又膨脹，經(jīng)過反復(fù)多次就會生成無數(shù)空泡，然后匯入噴嘴后，在清洗儀器前方散射出爆破性沖擊射流，再對管道中的污垢進行強力擊打，清洗下來的污垢與射流一道匯聚成射流，最后直達排污口，原理如圖1所示。

圖1 清垢原理示意圖

在實際的工作中，它具有以下優(yōu)點：（1）作為物理清洗，具有保護環(huán)境、減少污染、防止管道腐蝕、減少有毒氣體產(chǎn)生等優(yōu)點。（2）其清洗管道的速度極快。（3）還可以清洗一些頑固的管垢，如硅酸鹽、硫酸鹽以及碳酸鹽等。（4）能夠通過曲率半徑小于1D的彎管，且沒有數(shù)量限制。（5）只要管線不完全阻塞就可以一直清洗。

鑒于上述優(yōu)點，該技術(shù)在實際應(yīng)用中獲得了良好的結(jié)果。中原油田和長慶油田均采用了這種清洗管道的技術(shù)，并且取得了良好的清潔效果。

2.4 化學(xué)清洗技術(shù)

目前，我國的清洗化工技術(shù)主要由水溶性清洗技術(shù)和脂溶性清洗技術(shù)組成。在某些清洗中，必須根據(jù)實際需要選擇合適的化學(xué)清潔技術(shù)。當然，也可以將其他化學(xué)成分添加到該化學(xué)清洗劑中，這樣可以更好地提高其清潔效果。化學(xué)清洗技術(shù)清洗不適合在中型管道中使用[6]，另外，由于它不能完全被放到管道中，因此不適合用于具有大量管道污染和大規(guī)模管道清理的過程中使用。不過在特定的清洗載體和清洗目標下，化學(xué)清洗仍發(fā)揮著巨大的作用，化學(xué)清洗具有靈活性強、對管道形狀無要求、速度快、清洗徹底等優(yōu)勢[7]。

化學(xué)酸洗清洗技術(shù)的特點：（1）化學(xué)清洗技術(shù)適用于各種直徑較大、彎頭較多和復(fù)雜的管道清洗中，其清洗程序簡單、快捷[8]，適用于對頑固污垢的清洗，如游離碳酸鹽和硫酸鹽等。（2）該方法是用酸性物質(zhì)來清洗的，相對有較高的成本，并且不正確的施工很容易造成環(huán)境污染、危害工作人員的健康，同時用酸性物質(zhì)清洗管道，管道容易腐蝕，因此不適合在抗腐蝕性低的管道中使用[9]。（3）由于酸和油難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不適合用于清洗含油量高的管道。

2.5 氣脈沖清洗技術(shù)

在氣脈沖清洗技術(shù)中，壓縮空氣用作能源，水用作清洗介質(zhì)，由空壓機送出的高壓氣流，通過脈沖震蕩發(fā)生器，與水一起形成脈沖和高壓水氣流，在脈沖的向下傳播過程中，使管內(nèi)形成高速水氣湍流，伴隨管道內(nèi)硬性雜質(zhì)（沙子、礫石、鐵銹渣等的顆粒）產(chǎn)生摩擦效果，以使管道內(nèi)的污垢掉落，從而使污垢沿著出口從管道中排出來[10]。特點如下：（1）將氣體供應(yīng)到管道網(wǎng)絡(luò)的入口時，就可以使用氣脈沖清洗的方法。根據(jù)管道的具體狀況，一次可以清洗1～2km，并適合各種直徑大小在DN25～800mm管道。（2）1.6MPa的空氣壓縮機適用于清洗軟質(zhì)垢。

2.6 空穴射流清洗技術(shù)

空穴射流清洗技術(shù)在流動動力學(xué)中采用“空心效應(yīng)”原理?？昭ㄉ淞髑逑醇夹g(shù)可以選擇噴射水槍，當它進入管道時，會被流動壓力迅速推出。并且水的射流會迅速增加，與此同時還在快速旋轉(zhuǎn)。通過該區(qū)域的水發(fā)生蒸發(fā)，形成的小顆粒氣泡會爆炸，從而使得強大的微型噴口會立即被壓縮，直到它們爆炸噴射在管道壁上，從而徹底清除管道污垢。其特點如下：（1）這種清洗技術(shù)，技術(shù)簡單明了、設(shè)計周期短、成本低，無論硬垢、軟垢，清垢效果都很理想。它適用于長距清洗，并且可以從頭到尾進行所有管道的清潔；適用于筆直的管道，如單井管道。（2）該方法不適用于具有可變直徑內(nèi)壁和三通閥的管道清洗，在清洗過程中污油和淤泥不能立即回收，所以對環(huán)境會產(chǎn)生一定的污染。（3）使用這種方法清洗需要管道中有高壓，所以這很容易在低壓管線清洗的過程中造成一些不良后果。（4）由于閥塊很難清洗干凈，所以這種清潔方式僅適用于直徑大于DN40mm以上的管線。

3 各類清洗技術(shù)的經(jīng)濟效益對比

（1）無論采用何種清洗技術(shù)，更換管道的成本通常為1/3～1/10。（2）物理清洗技術(shù)在Φ89mm的管線中酸洗費用為24000元/km，清洗DN80管道的實際成本與一般的基本相同，只有規(guī)格較低的管道的清洗成本低一些?？傊?，管道的直徑越大，清洗的成本就越高。

4 結(jié)束語

管道清洗是石油行業(yè)的主要關(guān)注點，使用清管器清洗技術(shù)和高壓水射流清洗技術(shù)的效果都不太理想，并且還會很容易產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)。因此，目前多元復(fù)合物理清管技術(shù)應(yīng)用較多，其他技術(shù)輔之。希望通過文章對輸油管道清洗工作的分析，對今后輸油管道清洗的相關(guān)工作有一定的參考價值。