油管修复线内壁除锈、除垢设备的开发和应用

摘 要：随着油田的开发，油井用管柱逐年加深，管壁结垢、锈皮、结蜡、稠油堆积等难清洗油管的数量逐年增多，此类油管因得不到修复或修复质量不高而造成浪费和出现质量问题，增加了开发成本。

关键词：难清洗油管；钻通机；内壁除锈

1.开发背景

胜利油田的大部分油井位于沿海地区，沿海地区由于靠海近，海水的腐蚀性较大，造成油井的作业管柱内壁锈蚀厉害，有的油井区块地下水组成复杂，水中杂质较多，造成油管内壁结垢严重，有的油井区块原油的粘度较大，造成油管不能长时间使用，稠油堆积，还有的原油中含蜡较多，造成油管内壁蜡油堆积，影响油管的正常使用，大大缩减了油管的使用周期，增加了原油的生产成本。针对上述问题，越来越多的油管内壁清理方法被应用，现就目前常用的油管内壁清洗方法进行简单介绍：

1.1中频加热法

是根据待修复油管表面粘敷的物质情况，采用变频器调整电源频率，对待修复油管进行瞬间加热，使油管内外表面的油污和结蜡全面融化，而对油管本体金相组织不产生任何破坏的修复技术。

实践证明，该方法有如下缺点：①加热时，油污等杂物产生的油烟废气大，污染严重，对人和环境造成影响；②容易发生火灾；③加热的温度不容易确定，温度太高会对油管本体金相组织产生破坏，温度太低起不到加热作用。

1.2水煮法

该方式是将从油井回收的油管再池内进行浸泡，加入充足的化学清洗剂，通过锅炉加热进行水煮，以清洗掉油管内外壁上的油污和泥沙，这种清洗方法的优点是设备简单，容易操作，一次性投资少；缺点是：①清洗剂采用强碱或强酸和其他有机化学物质配制而成，对油管损害极大，造成油管内外壁防腐层大面积脱落，使油管失去良好的保护；②环境污染严重：一方面清洗剂散发的气体会对人体造成伤害；另一发面，清洗池里的污水回收困难；③劳动强度大。清洗时，需要把油管从池子吊进吊出，如果油管数量大，工作量会成倍增加；④成本较高。传统油管修复用的清洗剂价格昂贵，加上人工成本，造成修复成本居高不下。

1.3直燃加热油管水清洗法

直燃加热油管水清洗法采用的是全封闭式油管清洗装置，油管自动输入输出，采用燃烧天然气作为能源，热水内部循环，主传输机构采用中心驱动输送方式，整个装置实现油管一站式清洗。

该清洗方式的优点是：采用全封闭设计，能量散失小；箱体内油管采用中心驱动轮传输，避免了油管挤压交错，故障率降低，提高了生产效率。但该方式也存在着致命缺点，一旦装置内部机械传动部分出现故障，维修时间较长，影响作业进度。

2.设计思路

油管管体较长又是内壁除锈，就需要进入油管内壁的除锈设备较长，要做到内壁除锈还需要做到油管管体与内壁除锈设备的相对高速运动，同时油管内壁被清除掉的绣皮、水垢等还需要排出，这就需要用高压水或高压空气清扫油管内壁。经过试验，内壁除锈机前进过程中除锈，高压气体的效果不是很理想，不能将清洗下的杂物及时清扫出油管。最后经过权衡，该设备采用油管管体固定旋转，用除锈设备喷出高压水进行除锈。高压水射流清洗技术有以下几点优势：无环境污染；能清洗各种杂质；成本低；清洗过后的油管无需做洁净处理；易于实现机械化、自动化，清洗效率高。

3.设计原理

（1）固定夹紧装备：用三爪卡盘固定油管端头，再用两组支撑对滚轮支撑管体，保证了在工作过程中管体不会后退和上下跳动，同时保证了油管与钻头的同轴度，延长钻头的使用寿命。用调速电机通过皮带传动带动油管旋转，保证了设备的安全。

（2）除锈机：除锈机的钻头前端做成锥形，钻头上焊接高密度合金刀块，钻头后端安装可拆卸除锈钢丝刷，除锈机电机固定在行进小车上，行进小车与行进轨道通过链条、齿轮啮合传动，此传动方式可为行进小车提供足够的动力，保证了小车在管内垢质异常或管内有异物时不会停止前进。只能沿固定线路前进、后退，除锈机电机用调速控制，钻头前段钻通几个喷出高压水的小孔，钻头后端通过空心杆连接，空心杆固定在行进小车上，空心杆末端连接高压软管到高压水泵，高压水泵提供高压水，水内添加除油剂。

（3）供水系统：油管两端各设置一个接水池，再设置一个蓄水池，两个接水池连接到蓄水池。接水池内设置过滤网，油管内壁清洗出的水垢、锈皮等杂物被高压水清洗后带入接水池内，经过沉淀后，水利用地势差流回蓄水池，用高压泵从蓄水池抽水供给清洗油管内壁的高压水。

4.应用分析

本设备是采用高压水射流与机械联合破岩的技术，具有工艺简单、成本低、效率高的特点。可对内壁的结垢、锈皮、结蜡、稠油堆积的油管进行清洗，同时用高压水将清理下的锈皮、水垢等冲出油管，经过长时间的实验，效果良好。本设备设计简单，支撑管架可用报废油管焊接，需要两台调速电机，一台水泵，制造成本低廉。操作过程需1-2名操作工，因为该设备是半自动化操作，大大降低了操作工人的劳动强度，手动工作内容结束后，操作工人可远离设备的运转部件，确保了操作工人的人身安全。

5.市场前景

本设备暂时应用于胜利油田部分区块的油井管柱修复，取得了较好的效果。在以前因锈皮、水垢、稠油、结蜡等原因不能修复继续使用的油管，在经过钻通机的钻通清洗后，内壁清洗效果明显，修复再利用率达到60%以上，大大延长了油管的使用周期，保证油水井作业质量，延长检泵周期，减少作业返工，降低了油井的生产成本，带来了巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]朱益飞，姜波.变频调速技术在孤东油田高压往复泵上的应用[J].油田节能，2004，15（2）：13-14

[2]张敬武，赵金献，方前程等.油管电磁感应加热常压清洗工艺的应用[J]石油机械，2003，31（9）：60-61

[3]黎瑶，张烁等.难清洗油管清洗技术[J]石油工程建设，2008.10.38-41

[4]沈忠厚.水射流理论与技术.东营：石油大学出版社，1998