油管清洗机改造工艺的应用效果及优化研究

骆青旺　咸成林　田俊峰　孙晓红　高雪妍

（长庆油田第一采油厂井下作业保障队，陕西 延安 716000）

油管清洗机改造工艺的应用效果及优化研究

骆青旺咸成林田俊峰孙晓红高雪妍

（长庆油田第一采油厂井下作业保障队，陕西 延安 716000）

油管清洗的目的在于将油管表面的油泥以及石蜡等剥掉，以免影响油管正常运行。近年来，随着科技水平的不断提高，常用的油管清洗方法有加热法、化学法以及物理法。虽然上述清洗方法和工艺作用显著，但是各种工艺和技术方法又存在一定的缺陷与不足，比如结垢、稠油以及锈皮清洗过程中，需要对油管清洗机进行改造，主要通过改造的一台设备“油管清洗机”及工作方式优化，达到了节能目标。改造油管清洗机后，能够较为完善的自动化技术更新，取得了较好的实际使用效果。

油管清洗机；改造；优化；效果

0.引言

油管主要用于各油（气）田开发过程中，实施采油、采气、压裂、酸化、注水、注气、修井等多种作业用途，油管下在套管内，将油（气）引导到地面。油管在井内必须能经受管柱周围流体产生的外挤力、油管内流体的内压力以及自身重力产生的拉伸载荷，而且还应能经受井内流体的腐蚀作用。众所周知，温度的降低使原油黏度增加，附着在油管表面的趋势增加。当温度低于析蜡点时，会使原油凝固在油管壁面。压力的降低，使原油中的轻质组分挥发，重质成分特别是胶质、沥青质附着在油管或近井地带造成污染。一般而言，油层石油中的蜡为溶解形态，其中石蜡在的溶解度与温度变化成正比例关系；石油本身的性质以及溶解气和石蜡的含量等因素，也对石蜡在石油中的溶解度产生不同程度的影响和作用。对于油井井筒而言，石油自井底位置流至井口出，并且随温度以及压力的不断降低而逐渐逸出来，此时溶解在石油中的蜡结晶后析出。随着温度的不断降低，促使石蜡析出，结晶体也随之增长、增大，随后聚集、沉积在油管壁上，结蜡问题由此产生。油井结蜡沉积在油管壁上，减小了流体的过流面积，增加了流动阻力，影响油井的生产。在人工举升油井中，蜡沉积在举升设备上（如抽油泵的阀上、油管的内壁上），将会影响举升设备的正常工作，严重时将会使举升设备失效，使油井产量大大下降。

图1　改造前的油管清洗机水泵

图2　改造后的油管清洗机的液下泵

表1　改造前后工作量及天然气消耗数据

1.当前油管清洗过程中面临的困境

1.1油管清洗机的工作特性

就清洗机而言，主要有两种方式，即热煮法和热辐射法。其中，热煮清洗机的应用原理，主要是在密闭容器中安装旋转系统，这样可以确保油管在容器中自由旋转；同时，还在容器的底部位置布设两套热辐射管，并且将天然气火焰以及热气辐射至液体，通过对清洗液进行加热，使油管旋进，从而实现油管加热之目的。在油管旋出液面过程中，建议用水对油管内壁进行冲洗，然后将油管转入传输线；同时，还要在传输线的一端布设具有热水外壁环喷功能的清洗设施，当油管向外传输时对外壁进行冲洗干净。密闭容器中，布设沉淀箱、排污设施，并且利用泥浆泵排净污泥。对于热辐射清洗机而言，其基本工作机理是由热源基于铝钛合金反射板将热能辐射至油管之上，以此来促使油管升温；完成该环节的加热以后，将油管运行至密闭容器内，并且在容器底部布设两套直燃加热器（天然气），对容器中的液体进行加热，然后用热水冲洗油管壁；将油管运到传输线，在容器一端布设油管外壁清洗喷头，以此来冲洗外壁。

基于对油管清洗机以及相关物理清洗法的综合应用考虑，因稠油熔点相对较低，采用柴油浸泡等传统清洗方法，势必严重污染环境，所以对稠油以及结蜡油管进行清洗时，建议采用自动化节能环保型清洗设施和技术工艺。

1.2存在问题

箱体内有两台耐热潜水泵用来冲洗油管的内外壁，因潜水泵长期泡在80℃～90℃的热水中，驱动电机在高温环境下工作极易损坏，修好的电机有时用上一两月、有时用十来天就烧坏了，每次修电机得要四五天时间，频繁地停机修理严重影响了工作效率。

从实践来看，油管内壁上的附着物具有液固两相性，而且其黏度于相变点处随着温度的不断变化而变化，即随之升高而降低。基于对附着物的该种特性分析，建议采用加热油管的方法来降低除油难度。具体而言，可采用的清洗方法是蒸汽车、热煮池以及中高频加热等多种类型的清洗方式。在传输时，油管外壁上附着的原油会对传输滚轮造成污染，为了能够有效避免油管清洗过程中产生二次污染，建议先对外壁进行清洗，这有利于保证油管外壁清洁。由于工人的劳动强度非常大，而且对环境会造成污染，因此该种方法和工艺逐渐被高压水射流清洗机取代，清洗外壁时需固定高压水喷头，油管旋转、前进，可以有效清洗外壁。一般而言，油管较细，高压水射流也存在着清洗不到之处，几乎无法有效清洗干净。

对于传统油管清洗机而言，其缺点主要表现在以下几个方面：

第一，能耗比较高，而且安全性差。该设备需加热，而且需要不断进行加热，保持使箱体中的水高温。

第二，会造成环境污染。箱内污油清洗时，其浮在水表面上，而且油管升出水面以后，又会受污油的影响。对此，可在出口位置布设钢丝刷轮组，目的在于对外壁进行清洗。由于箱内布满轮盘以及油管等位置清理难度比较大，实践中为了能够有效避免清淤时出现污水横流现象，因此在热煮箱周围需建排水沟或者集污池。

第三，故障发生率比较高，维修难度较大。其机械传动机构都在箱体内，机械手动作时间、轮盘齿槽运转位置等要求配合精度很高，容易发生卡油管问题。而且发生故障后难以排除，操作人员要求技术素质高。

2.油管清洗机改造工艺的优化措施

2011年底投用的一台油管清洗机，其工作原理是靠天然气直燃机加热箱体内的水至80℃～90℃的高温，来熔化油管内外壁的蜡质物，达到解堵的目的，箱体内有两台耐热潜水泵用来冲洗油管的内外壁。因电机长期浸泡在80℃～90℃的热水中，密封件在高温环境下极易损坏，密封件损坏了就导致了电机进水，电机一进水自然就烧坏了。如图1所示，电机频繁烧损的问题反馈给厂家也没有好的解决方法。我们经过反复讨论，大家在想，如果把电机放在高温液体外面，问题不就解决了，在2013年对其进行了改造，淘汰了两台耐高温潜水泵不用，根据工作参数、空间布局，挑选了两台液下泵，经过改装后，由于电机装在水槽外面，从根本上解决了驱动电机经常因高温运行而损坏的问题，自7月改造至今，再没有发生过烧电机的故障。如图2所示，这项改造成果大大降低了维修成本，按平均两月修一次电机计算，两台泵一年要修12台次，每台次光修理费要2000元，仅这一项一年节约2.4万元的修理费，还不包括频繁更换设备的人工费和误工损失。这项改造成果也进一步提高了设备的工作效率。

3.油管清洗机改造工艺的应用效果

2015年开始又对生产方式进行了优化，以前是“油管清洗机”每次只生产当班够用的油管，几乎每天都启动设备工作，2015年开始要求启动一次“油管清洗机”时要把清洗的油管放满所有管架，基本够一周的生产需求，这样就减少了设备启动次数，同时也达到了节约天然气的效果。

结论

通过表1可以看出，对油管清洗机装置系统进行改造和生产方式的优化，仅就2014年与2015年相比生产修复油管效率提高了129%（2014年修复油管88192米，2015年生产修复油管202000m）；在产量翻翻情况下，天然气消耗每年节约32000m3，节约天然气费用7.5万元；2015年完成修复油管产值404万元，2014年完成修复油管产值176.38万元，2015年比2014年修复油管产值增加了227.62万元，产值增加比为129%。真正起到了提高生产效率，降低生产成本的效果。为采油一厂的修旧利废、降本增效工作做出了重大贡献。

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