油管地面清洗器的研究与应用

2016-12-08王志贤刘书志李俊峰陈志成董怀庆大庆油田有限责任公司第八采油厂

石油石化节能 2016年11期

王志贤刘书志李俊峰陈志成董怀庆（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

油管地面清洗器的研究与应用

王志贤刘书志李俊峰陈志成董怀庆（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

为进一步提高油管地面清蜡效率的目的，研制了油管地面清洗器。油管地面清洗器主要由接头、工作筒、连接盘、喷孔、轴座、转轴和叶轮等组成，是集油管刺洗、刮蜡、通径3项功能于一体的油管地面清蜡专用工具。清蜡时将清洗器安装在锅炉车蒸汽管线前端，由蒸汽先对油管内部油蜡预热，通过清洗器喷孔喷出的高压蒸气驱动叶轮旋转，将预热后变软的油蜡刮下，利用蒸汽将刮下油蜡融化成液体并带出油管内腔。清洗器的叶轮刮下的油蜡堵塞了油管内腔，蒸汽无法立即排出，蒸汽在油管内腔停留时间延长，使蒸气热能得到了充分地利用。通过现场应用，平均单井提高油管清蜡效率30%以上，对油管内壁结蜡严重或蜡堵油管清蜡效果尤为显著。

油管地面清洗器；刺洗；刮蜡；通径

油井检泵时起出原井油管通常是用锅炉车进行地面清蜡，因无专用工具，通常做法是在锅炉车蒸汽管线前端安装变径铁管，将铁管前部细端部位砸扁后插入油管内腔，利用锅炉蒸汽热量将油管内部油蜡融化成液体并通过高压蒸汽流带出油管内腔。刺洗过程中，高压蒸汽无控制的高速喷出，在油管内停留时间较短，剩余蒸汽直接从出口处流掉，热能得不到充分利用，存在油管刺洗时间长，油料消耗大，工作效率低等问题，所以，研制了油管地面清洗器。

1 结构组成

油管地面清洗器主要由8部分组成（图1）。接头与工作筒、连接盘与工作筒通过焊接方式连接，喷孔、轴座和转轴通过连接盘为一个整体，叶轮通过轴孔套入转轴并坐在轴座上，前端用螺丝固定。

图1 油管地面清洗器结构

2 工作原理及技术参数

2.1 工作原理

清洗器连接锅炉车蒸汽管线后插入油管内腔，清洗器喷出的一部分蒸汽将油管内壁预热，一部分通过清洗器内腔喷孔喷出的高压蒸汽驱动清洗器前端叶轮高速旋转[1]，将预热后的油蜡刮散刮碎，并将刮下的油蜡快速融化成的油蜡混合液体带出油管。在刺洗油管的过程中，蒸汽方向经叶轮作用后改变为斜向油管内壁，同时刮下的油蜡堵塞了油蜡液体向前的通道，迫使逐渐形成的油蜡液体通过清洗器和管线与油管壁间隙返回出口处排出，因增加了蒸汽在油管内的停留时间，使蒸汽热能得到了有效地利用，从而大幅提高油管地面清蜡效率。

1）接头。清洗器接头采用作业机液压管线快速接头公扣结构，与锅炉车蒸汽管线接头规格型号一致，方便与锅炉车蒸汽管线连接[2]。

2）工作筒。清洗器工作筒外径为59 mm，与φ62 mm油管内径规尺寸相同（φ62 mm油管内径规尺寸外径为59 mm），而且工作筒前端处理成像刀刃一样锋利，起到辅助刮蜡和通径油管的作用。

3）连接盘。连接盘直径为56 mm，焊接在工作筒内部，连接盘与工作筒之间形成一个空腔，在蒸汽进入工作筒内腔到达喷孔之前起到了一个蓄能的作用。

4）喷孔。连接盘沿圆周均开5个喷孔（图

2），喷孔内插有缩径的导向管，作用是空腔内蒸汽经过喷孔可形成高压蒸汽，为叶轮高速旋转提供可靠的动力。

5）轴座。连接盘将喷孔、轴座和转轴连接为一个整体。轴座在连接盘的正中心位置，直径为20 mm，高出连接盘4 mm，叶轮通过轴孔套进转轴并坐在轴座上，使叶轮与连接盘之间有4 mm的间隙，保证叶轮自由转动。

6）转轴。转轴位于轴座正中心位置，且与轴座垂直，直径×长度为φ10 mm×42 mm，转轴丝扣长度为11 mm，通过螺丝固定叶轮。

7）叶轮。叶轮（图3）有4个叶片，每片高32 mm，叶轮旋转直径为59 mm，5个喷孔与叶轮4个叶片配合，保证始终有1～2个喷孔在2个叶片之间，保证叶轮有持续高压蒸汽驱动叶轮旋转，达到刮削油管内壁油蜡的目的。

8）螺丝。固定螺丝内扣长为10 mm，螺丝拧紧后，螺丝与叶轮之间有1 mm的间隙，保证叶轮自由转动，同时叶轮转动方向与螺丝旋紧方向一致，使螺丝越来越紧，防止螺丝松动，保证清洗器正常运行。

图2 清洗器的5个喷孔

图3 清洗器的叶轮

2.2 主要技术参数

1）油管地面清洗器的工作筒外径为59 mm，总长度150 mm。

2）清洗器的5个喷孔直径均为7 mm，喷孔方向为顺时针方向并与水平方向成60°夹角，与叶轮叶片成60°夹角，保证锅炉车蒸汽经过后喷孔形成高压蒸汽并驱动叶轮高速旋转。

3）叶轮与工作筒内侧及前端有一定的配合弧度和合适的配合间隙，保证喷孔喷出的高压蒸汽能量全部作用在叶轮上，使叶轮在筒体内侧正常高速转动。

4）油管地面清洗器的叶轮、轴座及转轴材质为35CrMo合金钢，其余部件材质为45#钢。

3 现场应用

为验证油管地面清洗器的清蜡效果，选择了区块相同、距离较近的井1和井2，在检泵过程中应用常规方法与油管地面清洗器进行了清蜡效果对比试验。

1）2015年3月17日，井1检泵，起抽油杆，洗井，起原井φ62 mm加大油管62根，φ62 mm普通油管86根，其中有42根油管结蜡严重，锅炉车用常规方法清蜡，操作方法如下：锅炉车蒸汽管线前端安装变径铁管，将铁管前部细端部位砸扁后插入油管内腔，利用锅炉蒸汽热量将油管内部油蜡融化成液体并通过高压蒸汽流带出油管内腔，清蜡时间7.9 h，产生污油污水6 m3。

2）2015年3月25日，井2检泵，起抽油杆，洗井，起原井φ62 mm加大油管68根，φ62 mm普通油管82根，其中有45根油管结蜡严重，锅炉车用油管地面清洗器清蜡，操作方法如下：在锅炉车蒸汽管线前端安装油管地面清洗器，并插入油管内腔，首先用锅炉蒸汽将油管内油蜡预热，然后通过清洗器内腔喷孔喷出的高压蒸汽驱动叶轮旋转将预热后变软的油蜡刮下，锅炉车蒸汽将刮下油蜡迅速融化成液体并通过高压蒸汽流带出油管内腔，全井油管清蜡时间4.5 h，产生污油污水3.4 m3。

通过现场试验对比发现，以上2口检泵井在施工工况大致相同的情况下，应用油管地面清洗器清蜡比应用常规清蜡方法清蜡效率提高了43.03%，清蜡产生的污油污水减少了2.6 m3，见到明显效果。

2015年4月—2016年3月，油管地面清洗器在某采油厂作业大队推广应用128口井，平均单井提效33.78%，共减少清蜡时间279.5 h，节省油料费用5.031万元，同时减少了污油污水处理量和通径油管工序，降低了员工劳动强度，产生了较好的社会效益。