一種新型油管清洗伸縮式刮刀在油田水井管除垢工藝上的應用

陳新兵 付海軍 張永斌 王玉平（中石化中原油田分公司采油三廠 山東 莘縣 252435）

前言

隨著原油的日趨緊張，油品價格居高不下，而我國許多油田的原油開采難度越來越大，為了降低成本，提高產量，各油田加大了舊油管的修復檢測力度。

其中，注水井油管在惡劣的地層環境下長期使用在油管內壁結上一層較厚的垢層。這些水井管作業回收后需要進行修復再利用。

常用的水井管修復工藝有噴砂除垢工藝、高壓水射流除垢工藝、酸洗除垢工藝、機械刮刀除垢工藝。其中機械刮刀除垢工藝主要是利用設備帶動安裝在刀桿前端的刮刀頭旋轉，通過油管內壁利用機械作用實現結垢油管內壁的垢層刮削，該工藝經過多年的探索，已達到較為成熟的工藝技術，是近年來油管修復中所發展的重要工藝措施之一。

一、機械刮刀除垢工藝發展的情況

多年來，油管修復線中的清洗所用的刮刀，為整體固定式，這種刮刀的刮削刃與刀體為固定連接，使用中刮削直徑不可變。目前，國內各油田油井油管熱洗的通刺刮刀多為三棱整體加工而成，注水井油管清洗的除垢刮刀多采用刀塊與刀體直接焊接加工而成，近年來有廠家開發了可調刮刀，刮刀刮削直徑可根據實際需要進行事先調整，但在調整后的使用過程中，刀塊相對于刀體仍為固定連接，刀刃仍然與刀體中心距離不變，刮削直徑只能維持在事先所調定的固定值范圍內。

在油田的實際油管修復生產中，一方面，由于一些制造廠的工藝因素，造成部分油管端口直徑小于內部標準直徑，形成端口縮徑，有的可達2毫米縮徑量，另一方面，油管在使用過程的多種因素影響下，使一些油管產生局部變形，截面失圓，同時還存在局部區域腐蝕情況，所有這些因素都使固定式刮刀在制造時，外徑必須小于油管標準內徑一定值，保證與標準內徑的管壁具有一定間隙，否則，如果刮刀外徑太接近油管內徑，會造成頻繁卡刀而不能通過，按照報廢處理（但這些油管經清洗修復后仍可使用）。因此，以往清洗線中實際使用的刮刀與油管內壁均有一定的間隙，這影響了清洗質量，特別是對于硬質水垢油管清洗，往往形成垢皮殘留在管壁上，垢皮厚的達不到通規要求，不能使用；垢皮薄的即使能夠通規，但下井后垢皮脫落容易堵塞注水工具；如下到油井里垢皮極易堵泵，出現短命井，給原油生產帶來諸多不利影響。

二、新型的油管清洗伸縮式刮刀在水井管除垢工藝上的應用情況

1.結構

新型的油管清洗伸縮式刮刀主要由刀體、刀塊、伸縮塊、限位銷和彈簧5部分組成。其結構如圖所示。

1刀體2刀塊3伸縮塊4限位銷5彈簧

2.結構特點：

①油管清洗伸縮式刮刀，大體徑向對稱交叉開布導向孔，伸縮塊安裝在導向孔內，在伸縮塊外側焊有刀塊。

②油管清洗伸縮式刮刀，限位銷穿過導向孔內的伸縮塊鉚接在刀體上，其與伸縮塊配合限定伸縮塊沿導向孔方向的運動。

③刀體中間為空腔。

④伸縮塊內設置有彈簧座，彈簧安裝于其中。

⑤伸縮塊上設的過水孔與彈簧同軸。

3.工作原理：

刀體1中間為空腔，用以傳輸沖洗水，左端為連接內螺紋，用以連接旋轉動力注水空心軸。刀體1徑向對稱交叉開布導向孔。伸縮塊3通過限位銷4限位，安裝在導向孔內。伸縮塊3一定范圍內能夠沿導向孔方向自由伸縮。彈簧5安裝于其中。伸縮塊3上設有過水孔與彈簧5同軸，以便及時排除沖洗水。在伸縮塊3外側，焊接有合金刀塊2，與伸縮塊3同步伸縮，用以緊貼在油管內壁刮削。

工作時，本實用新型進入油管中，在外接空心軸的帶動下，以一定速度旋轉，同時被注入沖洗水，這樣，伸縮塊3便受到彈簧力、水壓力、旋轉離心力的合力作用，形成足夠的伸縮力，使刀刃緊貼于油管內壁。當遇到油管內徑擴大時，伸縮刀塊3在擴張伸力作用下，帶動刀塊2外伸；當遇到油管內徑縮小時，在內壁反作用縮力的作用下，使刀塊2連同伸縮塊3內收，這樣，不管是標準管，還是縮徑管，或是一定的變形管，本實用新型都能通過自動伸縮，使刀刃緊貼油管內壁，進行高質量的刮削清洗。

4.應用特點

①新型伸縮式刮刀使刮削刃始終貼于油管內壁成為現實，利用自動伸縮式刮刀來清洗油管內壁的新方式，開創了機械刮刀清洗油管內壁的新途徑，大大提高了刮削清洗質量和適應能力。

②新型伸縮式刮刀把導向孔、過水孔、彈簧座、限位銷孔，較好的進行了有機結合與布置，使之在有限的空間內得以很好的體現，并能充分發揮其功用。

③新型伸縮式刮刀的每一根彈簧同時作用在對稱的兩個伸縮孔上，不僅節約了空間，也增加了伸縮范圍，穩定了伸縮力。

④新型伸縮式刮刀由多刀刃、多伸縮塊構成，每對伸縮塊沿徑向交叉布置，使刀塊刮削刃在周向也交叉均布，因此，本實用新型在油管內始終自動定心；每個伸縮塊獨立伸縮，互不影響，更加利于提高刮削質量和適用性。

⑤新型伸縮式刮刀設置的伸縮式刮刀，既能保證油管刮削干凈，又不會損壞內壁。

⑥新型伸縮式刮刀不受水壓和旋轉速度影響，即使使用很小的低壓水和很低的旋轉速度，也能保證刮削干凈。

5.現場應用

該新型油管清洗伸縮式刮刀及配套設備于2013年經過在中原油田分公司采油三廠實施應用，年清洗水井管50000余根，結束了該廠頑固性垢質水井管清洗外修的歷史，節約了200余萬元的外修成本。