高壓水射流清洗機在水井管修復中的應(yīng)用
閱讀：4786發(fā)布時間：2012-3-8
油管是油田主要的采油工具之一，在經(jīng)過長時間的使用后，部分油管由于內(nèi)壁結(jié)垢、銹蝕等原因，在內(nèi)壁形成一層附著的銹垢層，同時，注水井和地面注水管線在經(jīng)過長時間的使用后也會在管內(nèi)外壁產(chǎn)生銹層，這樣的油管如用于油井，下井后會因銹垢的脫落造成卡泵、堵管事故，因此只能當作水井管或地面注水管線使用，由于沒有較為成熟的油管內(nèi)外壁除垢工藝，形成各采油廠油井管的嚴重不足而水井管的大量積壓現(xiàn)象，僅中原油田采油三廠一年就有15000余根水井管積壓在現(xiàn)場無法使用。高壓水射流清洗技術(shù)是水井結(jié)垢管重新修復利用的一種手段，但由于這是一項新興技術(shù)，各采油廠在水井管的清洗設(shè)備和工藝上還不成熟，處于摸索階段，不能達到水井結(jié)垢管的充分回收利用；結(jié)垢管外壁存在的銹垢使管體探傷的漏磁量增加，影響準確度，降低利用率，針對這種情況，采油三廠準備大隊有關(guān)技術(shù)人員對高壓水射流工藝設(shè)備進行了研究，對射流參數(shù)進行了優(yōu)化篩選，使修復后的水井結(jié)垢管達到了油井的使用要求，開辟了一條水井結(jié)垢管修復利用的新途徑。
方案確定
1.結(jié)垢管內(nèi)壁除垢線的設(shè)計：
在進行結(jié)垢管的清洗時，因高壓水噴射槍由于高壓清洗泵排量的限制，噴射出的水流并不是扇形均布，而是在周向方向上的水柱，為實現(xiàn)油管的內(nèi)徑周向全部沖洗，在噴射槍與油管之間必須有一個周向旋轉(zhuǎn)。在油管的旋轉(zhuǎn)上以前使用擰扣機主鉗夾緊油管旋轉(zhuǎn)，由于擰扣機轉(zhuǎn)速不高，形成噴槍前進速度與油管轉(zhuǎn)速之間的矛盾，在沖洗后的油管內(nèi)壁上形成螺旋線，因此解決油管的旋轉(zhuǎn)速度問題可以消除內(nèi)壁清洗不干凈的現(xiàn)象。在經(jīng)過多次的論證與現(xiàn)場試驗后，我們探索出了滾輪旋轉(zhuǎn)方法，油管由上料架上到內(nèi)洗線上，油管尾端進入后集水罩，依靠氣缸的推動作用推動前集水機構(gòu)前進，使轉(zhuǎn)動軸的喇叭形口與油管結(jié)箍緊密貼近，防止高壓水的外射，依靠輥輪的摩擦力作用帶動油管旋轉(zhuǎn)，高壓清洗槍在清洗小車的帶動下前進，進行油管內(nèi)壁清洗。
2.外壁除垢線的設(shè)計：
結(jié)垢管的外壁除銹采用鋼絲刷除銹形式，鋼絲刷除銹機構(gòu)安裝在兩個除銹小車上，利用電動機帶動旋轉(zhuǎn)。
油管在斜傳動輥輪的帶動下旋轉(zhuǎn)前進，當進入除銹小車時，除銹小車在氣缸的推動下前進，鋼絲刷與油管外壁接觸進行除銹。
3.整體結(jié)構(gòu)
經(jīng)過改進后的高壓水射流線具有兩條內(nèi)洗線，可以同時進行，并且做到互不干涉。同時，在油管的上面有壓緊輪，壓緊輪具有三個作用：一是在兩條內(nèi)洗線進行清洗時，可以做到互不干涉；二是通過壓緊輪的壓緊可以保證油管在清洗時不會產(chǎn)生軸向運動；三是通過壓緊輪的作用，使油管與滾輪之間的摩擦力增大，*杜絕了油管旋轉(zhuǎn)不暢的現(xiàn)象。
4.清洗參數(shù)的優(yōu)選：
?。?）高壓水射流的壓力的優(yōu)選
高壓水的壓力根據(jù)銹垢層的附著能力有不同要求，水井結(jié)垢管的銹垢有沉積碳層、水泥層、銹蝕層等多種形式，經(jīng)過現(xiàn)場的多次對比試驗，在沖洗內(nèi)壁銹蝕的油管時高壓水射流的壓力應(yīng)達到50Mpa，沖洗結(jié)垢管時壓力應(yīng)達到70Mpa，沖洗內(nèi)壁有附著較為堅硬的水泥層的油管時壓力應(yīng)高于80Mpa，這就需要根據(jù)實際情況選用不同壓力級別的高壓泵，為此我們從德國引進了額定壓力為150Mpa的高壓清洗泵，確保了清洗壓力。
?。?）.噴頭的選擇
在噴頭的選擇上應(yīng)兼顧高壓清洗泵的排量和剝離作用。經(jīng)過多次的現(xiàn)場對比試驗，在噴頭的選擇上采用合肥產(chǎn)噴射角為60°的前六噴頭，噴射孔直徑0.5mm，對銹垢層起到較好的剪切作用。
?。?）.油管旋轉(zhuǎn)速度及清洗規(guī)的前進速度
沖洗的速度由油管的旋轉(zhuǎn)速度決定的，速度過快會在油管內(nèi)壁形成螺旋線，過慢影響清洗效率。
我們經(jīng)過對多根清洗后的水井管進行解剖檢查，發(fā)現(xiàn)高壓水清洗的有效寬度為20mm，依據(jù)這一測量結(jié)果，我們確定了清洗規(guī)前進的速度V與油管轉(zhuǎn)速w的關(guān)系為：
V＝20w
其中V單位是mm/min；w單位是r/min。
由于油管轉(zhuǎn)速過高會影響高壓水射流的效果，過低效率較低，所以在多次試驗的基礎(chǔ)上，zui終確定了油管轉(zhuǎn)速為180r/min，清洗規(guī)前進的速度為3.6M/min。這樣，達到了每天可以清洗水井管160根的速度，而且清洗效果良好。
使用效果
經(jīng)過近一個月的施工，流水線建造完成并投入試生產(chǎn)，動作準確，達到了設(shè)計目的。
油水井管互換技術(shù)的研究與應(yīng)用解決了水井結(jié)垢管不能用于油井的難題，使大量積壓的水井結(jié)垢管得以修復利用，而且修復合格的水井管可以下入油井使用，從而為油田節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，年可修復水井結(jié)垢管2.4萬根，修復合格率70％，創(chuàng)造經(jīng)濟效益680萬元。
結(jié)論
1.應(yīng)用高壓水射流清洗技術(shù)進行水井管清洗是一種切實可行并且成本較低的一種清洗方式；
2.通過合理設(shè)計以及參數(shù)優(yōu)選，清洗后的水井管完夠滿足油井的需要。
