无污染杆管刺洗装置研究及应用

韩辉 李宪鹏（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

石油企业在油气勘探开发过程中应深入开展节能环保工作，积极研究清洁生产技术，加快重点污染源治理，减少油气生产对环境产生的负面影响[1-2]。油井作业是油田生产中重要的一环，确保了油井正常生产，但这一环节最容易污染环境，其中杆管刺洗已成为油井作业过程最主要的污染源[3-4]，杆管刺洗过程会产生大量污油污水。若不刺洗杆管则易导致死油死蜡将凡尔球垫住造成泵漏失而重新作业，增加油田开发成本；同时减小油流通道，增大抽油机载荷和油井回压，导致能耗上升、产量下降[5]。杆管刺洗的必要性及其对环境的影响产生较大矛盾。因此，开展无污染杆管刺洗技术研究，通过研制杆管外壁清洗装置、油管内壁清洗装置，在井筒内完成杆管刺洗，确保污油污水不落地，实现无污染刺洗。

1 系统组成及技术原理

无污染杆管刺洗装置主要由供水系统、杆管外壁刺洗系统、油管内壁刺洗系统、回收系统及其它附件组成，主要原理是在井筒内完成抽油杆和油管内外壁的清洗，产生的污油污水全部落入井筒内。具体清洗过程：一是安装在井口的杆管外壁刺洗系统利用锅炉产生的高温高压热水内对抽油杆和油管外壁进行刺洗，产生污油污水落入井内；二是将油管内壁清洗器下入油管内，井口打压后，通过喷射和刮削双重作用在井筒内清洗油管内壁；三是设计压风机将污水罐内抽成真空，对井口溢出液、管内剩余液等进行不间断抽吸，实现污油污水回收功能，解决了在地面刺洗杆管导致污油污水落地，产生污染的问题。

1.1 供水系统

供水系统主要由软化水箱、供水泵、过滤器和锅炉等组成，具体组成见图1。水箱内的软化水由供水泵举升到过滤器，过滤后输送到锅炉，经锅炉加热和加压后将一定温度和压力的热水输送到刺洗系统。

图1 供水系统组成图

1.2 杆管外壁刺洗系统

杆管外壁刺洗系统主要由井口连接器、清洗器、防溅罩和脚踏开关等组成（图2），杆管外壁刺洗时，使用高压软管将锅炉产生的高温高压热水传输到井口刺洗器，利用高温（95～110℃）高压（10～15 MPa）热水对抽油杆(油管)表面的附着物进行融化、冲击、剥离，使之在极短时间内全部脱离杆管表面，达到清洁表面目的[6]。刺洗产生的污油污水通过井口连接器直接落入井筒内，井口溢出液由回收管线直接回收，保证了污油污水不落地，可避免污染环境。

图2 刺洗系统组成图

1.3 油管内壁刺洗系统

油管内壁刺洗系统由爆破式泄油器和油管内壁清洗器组成，其原理是将爆破式泄油器安装在泵上0.5～1.0 m处的油管短接上，向油管内打压20 MPa使爆破片破碎，排液孔打开，连通油套，实现泄油目的；再将油管内壁清洗器从井口投到油管里，打压15 MPa，清洗器通过喷射、刮削双重作用，在井筒内清洗油管内壁，产生的污油污水可由套管排出，经回收管线直接进入回收系统。

1.4 回收系统

回收系统主要由风机、污水罐、罐内加热器、吸污管等组成（图3），在抽吸过程利用风压机将污水罐抽成负压，最大真空度应达到-0.04 MPa，井口溢出液通过吸污管线吸入到污水罐内，再使用外排泵将罐内液体排入到罐车内，拉运到污水处理站。

图3 回收系统组成及工艺流程

2 技术特点

1）利用供水系统产生的高温高压热水对抽油杆(油管)表面的附着物进行融化、冲击、剥离，使之在极短时间内全部脱离杆管表面，为起杆管时完成刺洗过程提供技术支持，提高了施工效率，缩短刺洗时间。

2）安装在井口的封闭刺洗装置在起杆管时进行刺洗，产生的污油污水全部落入井口内，不需要进行地面清洗，降低了清洗液污染程度。

3）油管内壁清洗器在井筒内完成清洗，可重复利用，投资较低；同时实现了泄油功能，防止起油管时管内残留液体外溢污染环境，且泄油功能不受杆断脱影响。

4）污水罐与井口通过回收管线连接，刺洗过程产生的污油污水及井口溢流经过负压回收全部进入到污水罐中，杜绝了污油污水落地井场，达到了无污染的目的。

3 应用效果

该刺洗装置在现场试验2口井，刺洗效果均达到施工标准，落地污油污水量0 m3，实现了无污染杆管刺洗的目的。试验效果经专家评委验收合格后，继续在其他油井作业过程中应用，截至目前共应用148口井，减少污油污水118 m3，减少污油污水拉运及处理费用24.6万元，同时降低了油井作业面临的环保压力。

4 结论

1）油管内壁清洗器在井筒内完成油管内壁清洗，产生污油污水在井筒内，但需要上次作业完井前将爆破式泄油器安装在抽油泵上，具有一定局限性，应继续研发新型油管内壁清洗器，提高工具适用性。

2）油井杆管无污染刺洗技术通过研制新的刺洗工具和刺洗工艺，在井筒内刺洗杆管，避免了地面刺洗对环境产生的污染，真正做到了无污染刺洗，减轻了油井作业对环境的污染程度，降低了油井作业面临的环保压力，具有广阔的推广前景。