油管清洗機改造工藝的應用效果及優化研究

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保障隊，陜西 延安 716000）

油管清洗機改造工藝的應用效果及優化研究

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保障隊，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方法又存在一定的缺陷與不足，比如結垢、稠油以及銹皮清洗過程中，需要對油管清洗機進行改造，主要通過改造的一臺設備“油管清洗機”及工作方式優化，達到了節能目標。改造油管清洗機后，能夠較為完善的自動化技術更新，取得了較好的實際使用效果。

油管清洗機；改造；優化；效果

0.引言

油管主要用于各油（氣）田開發過程中，實施采油、采氣、壓裂、酸化、注水、注氣、修井等多種作業用途，油管下在套管內，將油（氣）引導到地面。油管在井內必須能經受管柱周圍流體產生的外擠力、油管內流體的內壓力以及自身重力產生的拉伸載荷，而且還應能經受井內流體的腐蝕作用。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。當溫度低于析蠟點時，會使原油凝固在油管壁面。壓力的降低，使原油中的輕質組分揮發，重質成分特別是膠質、瀝青質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，其中石蠟在的溶解度與溫度變化成正比例關系；石油本身的性質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晶后析出。隨著溫度的不斷降低，促使石蠟析出，結晶體也隨之增長、增大，隨后聚集、沉積在油管壁上，結蠟問題由此產生。油井結蠟沉積在油管壁上，減小了流體的過流面積，增加了流動阻力，影響油井的生產。在人工舉升油井中，蠟沉積在舉升設備上（如抽油泵的閥上、油管的內壁上），將會影響舉升設備的正常工作，嚴重時將會使舉升設備失效，使油井產量大大下降。

圖1　改造前的油管清洗機水泵

圖2　改造后的油管清洗機的液下泵

表1　改造前后工作量及天然氣消耗數據

1.當前油管清洗過程中面臨的困境

1.1油管清洗機的工作特性

就清洗機而言，主要有兩種方式，即熱煮法和熱輻射法。其中，熱煮清洗機的應用原理，主要是在密閉容器中安裝旋轉系統，這樣可以確保油管在容器中自由旋轉；同時，還在容器的底部位置布設兩套熱輻射管，并且將天然氣火焰以及熱氣輻射至液體，通過對清洗液進行加熱，使油管旋進，從而實現油管加熱之目的。在油管旋出液面過程中，建議用水對油管內壁進行沖洗，然后將油管轉入傳輸線；同時，還要在傳輸線的一端布設具有熱水外壁環噴功能的清洗設施，當油管向外傳輸時對外壁進行沖洗干凈。密閉容器中，布設沉淀箱、排污設施，并且利用泥漿泵排凈污泥。對于熱輻射清洗機而言，其基本工作機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；完成該環節的加熱以后，將油管運行至密閉容器內，并且在容器底部布設兩套直燃加熱器（天然氣），對容器中的液體進行加熱，然后用熱水沖洗油管壁；將油管運到傳輸線，在容器一端布設油管外壁清洗噴頭，以此來沖洗外壁。

基于對油管清洗機以及相關物理清洗法的綜合應用考慮，因稠油熔點相對較低，采用柴油浸泡等傳統清洗方法，勢必嚴重污染環境，所以對稠油以及結蠟油管進行清洗時，建議采用自動化節能環保型清洗設施和技術工藝。

1.2存在問題

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

從實踐來看，油管內壁上的附著物具有液固兩相性，而且其黏度于相變點處隨著溫度的不斷變化而變化，即隨之升高而降低。基于對附著物的該種特性分析，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生二次污染，建議先對外壁進行清洗，這有利于保證油管外壁清潔。由于工人的勞動強度非常大，而且對環境會造成污染，因此該種方法和工藝逐漸被高壓水射流清洗機取代，清洗外壁時需固定高壓水噴頭，油管旋轉、前進，可以有效清洗外壁。一般而言，油管較細，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。

對于傳統油管清洗機而言，其缺點主要表現在以下幾個方面：

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

第二，會造成環境污染。箱內污油清洗時，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，可在出口位置布設鋼絲刷輪組，目的在于對外壁進行清洗。由于箱內布滿輪盤以及油管等位置清理難度比較大，實踐中為了能夠有效避免清淤時出現污水橫流現象，因此在熱煮箱周圍需建排水溝或者集污池。

第三，故障發生率比較高，維修難度較大。其機械傳動機構都在箱體內，機械手動作時間、輪盤齒槽運轉位置等要求配合精度很高，容易發生卡油管問題。而且發生故障后難以排除，操作人員要求技術素質高。

2.油管清洗機改造工藝的優化措施

2011年底投用的一臺油管清洗機，其工作原理是靠天然氣直燃機加熱箱體內的水至80℃～90℃的高溫，來熔化油管內外壁的蠟質物，達到解堵的目的，箱體內有兩臺耐熱潛水泵用來沖洗油管的內外壁。因電機長期浸泡在80℃～90℃的熱水中，密封件在高溫環境下極易損壞，密封件損壞了就導致了電機進水，電機一進水自然就燒壞了。如圖1所示，電機頻繁燒損的問題反饋給廠家也沒有好的解決方法。我們經過反復討論，大家在想，如果把電機放在高溫液體外面，問題不就解決了，在2013年對其進行了改造，淘汰了兩臺耐高溫潛水泵不用，根據工作參數、空間布局，挑選了兩臺液下泵，經過改裝后，由于電機裝在水槽外面，從根本上解決了驅動電機經常因高溫運行而損壞的問題，自7月改造至今，再沒有發生過燒電機的故障。如圖2所示，這項改造成果大大降低了維修成本，按平均兩月修一次電機計算，兩臺泵一年要修12臺次，每臺次光修理費要2000元，僅這一項一年節約2.4萬元的修理費，還不包括頻繁更換設備的人工費和誤工損失。這項改造成果也進一步提高了設備的工作效率。

3.油管清洗機改造工藝的應用效果

2015年開始又對生產方式進行了優化，以前是“油管清洗機”每次只生產當班夠用的油管，幾乎每天都啟動設備工作，2015年開始要求啟動一次“油管清洗機”時要把清洗的油管放滿所有管架，基本夠一周的生產需求，這樣就減少了設備啟動次數，同時也達到了節約天然氣的效果。

結論

通過表1可以看出，對油管清洗機裝置系統進行改造和生產方式的優化，僅就2014年與2015年相比生產修復油管效率提高了129%（2014年修復油管88192米，2015年生產修復油管202000m）；在產量翻翻情況下，天然氣消耗每年節約32000m3，節約天然氣費用7.5萬元；2015年完成修復油管產值404萬元，2014年完成修復油管產值176.38萬元，2015年比2014年修復油管產值增加了227.62萬元，產值增加比為129%。真正起到了提高生產效率，降低生產成本的效果。為采油一廠的修舊利廢、降本增效工作做出了重大貢獻。

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