一、项目简介:
基于高压水清洗技术的油井输油管道清蜡除垢装置是长庆油田采油六厂、西北大学和西安朗博测控技术有限责任公司联合研制的模块化的高新技术产品。
主要适用于油井管线、井组、单井及输油管线的清蜡除垢,使管线始终保持畅通和常压。减轻井筒压力,节约阻垢剂、清蜡剂和降粘剂,达到减少吨油成本之目的。
二、背景技术
在铁路、公路、水运、航空以外的五大运输行业中,管道运输具有输送能力大、劳动生产率高、能耗少、运输安全可靠、输送产品损失少、易于实现自动化控制等优点。因此原油、成品油、天然气及各种具有常温常态下呈现流体性质的各类化工产品的运输主要采用管道运输的方式来实现。
经过近些年的发展,我国形成了连接西北、西南、华中和珠三角地区的原油油管道输送系统,原油输油管道运营里程约40000km,管道设计和运行水平也得到较大的提高。但与发达国家相比,我国原油输油管道建设起步晚,区域内和区域间的互联、互通功能还未完全建立,管道覆盖面小,管道输送比例低,不适应原油消费增长需求。目前仍以铁路运输为主,与发达国家相比存在较大差距。 我国的管网建设还将长期处于发展和完善之中,相对于国外原油输油管道的成熟经验,我国更宜发挥后发优势,充分借鉴国外先进经验和技术,利用互联网、智能化等热点技术,结合国内原油输油管道公平开放、互联互通等实际运营情况,经自主创新并充分融合,以高水平、高钢级、大口径、数字化、智能化为发展方向,发展出适应自身的原油油管道建设方向。
油田输送管线是油田生产的“血管”,由于地层水的矿化度高,采集到管线中输送时易结垢,堵塞管线,致使外输泵压升高,电机电流随之上升;同时使管线腐蚀老化。
原油管道输送过程中都有最低输送油温和最小输量限制,这是由于原油粘温特性所决定的,由于管道需要定期维护和检修,或者管道发生泄漏事故时需要暂时停止输送,在停输再启动过程中会发生一种很严重的后果是管道发生凝管堵塞,这对于原油管道来说无疑是灾难性的,若不能及时将原油凝堵段及时解堵疏通很有可能凝堵段更长最终使整个管路系统瘫痪和报废。常规的原油管道解堵方法是在发现凝管初期,采用温度更高、压力更大的原油,将凝堵原油挤出, 如果提高的温度和压力在管道设计安全范围内都不能将凝管原油部分挤出,那么就准确确定凝管位置,然后将管路切开,机械外加力将切开部分内部原油挤出, 但是这种做法不仅造成很大的浪费,而且也带来一定的环境污染,也为后续管道焊接造成很大的工作量,另一个缺点是解堵耗时时间长,这使得凝管情况更加恶化,十分不利。
油井回压升高会造成油井地面系统能耗增加,井下管柱交变载荷增加缩短使用寿命,油井泵效下降影响产量,部分油井回压速度升高快,发现不及时甚至造成管线堵塞,油井停产,影响油井生产。
一、技术背景
高压水射流清洗技术原理
高压水射流对物体的作用机理有水射流的冲击作用、气蚀、磨削和缝隙水压的楔劈作用。高压水射流清洗主要依靠高速水流对垢层的冲击作用及楔劈效应达到除垢的目的。喷射水流必须对垢层或沉积物有足够的撞击力使其粉碎,一旦垢层被渗透,流体呈楔子插入垢层和金属表面间,使垢层脱落而露出清洗的表面。结垢多呈层状或多孔状,容易碎裂,因为喷射水流的撞击可以击中一个孔,在表面以下的形成一个内压而使上部垢层裂开。在喷射操作过程中,冲碎的颗粒夹杂在喷射流中帮助冲击更多的颗粒。
二、技术方案
本装置归属高压水射流清洗技术,配备有管道清洗喷头、二维旋转喷头、三维旋转喷头、磨料清洗喷头、自动地面清洗机等技术含量较高的配置。
高压水射流清洗技术是在射流、波速与压力的作用下,产生剥离、磨削、剪切、微波振动等交互作用,瞬间对污物、污垢实施复合破碎,形成粉末,并随水带出;设备的垢质被清洗得干净、彻底、无死角、安全环保。
本装备高压水射流清洗管道采用自进喷头进行作业,在喷头上配置向后方或侧后方喷射的喷嘴,由此喷射出的水射流产生的反冲力就可以推动喷头戴着高压软管向前推进,实现自动进给;对较长有弯曲的管道,则采用高压软管旋转推进系统来进行清洗,高压软管旋转推进是靠专用的旋转推进器实现的,其工作原理如同在固定的螺母中旋转螺栓使之向前运动一般。
对于较大直径的管道视结垢堵塞情况可用专用的管道清洗器,该装置上的多个喷头可借水刀或外力旋转,装置上装有撬板或转轮,可由外力送进或钢丝牵引拉进。管道清洗所需流量较大,一般视直径大小在3-30m3/h。
三、作业方法
作业方法,根据管径粗细,选取输油管线清蜡除垢装置,打开输油管线,置入管内,使用400型高压水泥车,打水入管内,利用水集中压力推动刮蜡除垢装置旋转,使其在行进中对管壁进行钻、刮、刨、刷清理。将管壁内蜡垢推进站内收球筒。
四、项目实施计划:
第一阶段,高压水射流可清洗半堵塞、周边和表面结垢的各类管道设备。清洗垢物可为盐碱结垢物、杂质堵塞物、油质粘结物、集炭结垢物、混合沉淀物及漆锈结合物等。即凡水射流可直射的部位皆可清洗,各行各业均可应用;
第二阶段,高压水射流可清洗全堵塞、半堵塞、周边和表面结垢的各类管道设备。清洗垢物可为盐碱结垢物、杂质堵塞物、油质粘结物、集炭结垢物、混合沉淀物及漆锈结合物等。即凡水射流可直射的部位皆可清洗,各行各业均可应用;
【管道加热疏通】
管道加热疏通是原油管道输送过程中通过井口加热控制最低输送油温,进而减缓原油结垢。
油井管线加热装置,可分为电加热和气炉加热两种。为节约成本方案选用液化气方案。按适用工况分为I型和II型;即I型适用于单井,II用于井组。
此技术根据冬季生产井口油水压力、温度、原油粘度及冷凝点,及检测站出口压力和油温自动调节加热功率来达到控制油温,以确保输油管线畅通。节约加药成本,降低吨油成本,确保冬季安全运行正常生产!
实验证明效果显著,运维成本低,推广前景不错!
1、被清洗管径可小至50mm,大到150mm;
2、本装置能够清除各种堵塞物,管道全部堵死亦可迅速清通,清通率及洗净率均达95%以上,可见管壁;
3、管道清洗所需流量较大,一般视直径大小在3-30m3/h。
现有技术优缺点
【1化学清洗】
目前市面上的虽然有一些管道疏通剂类的产品,可以用来化解管道内的污物,但是几乎全部使用的是一种“OH根离子”的配方产品。
化学清洗在我国相当长的时间一直是工业生产中广为采用的主要方法,据估计,我国目前80%是用化学清洗。随着社会的发展进步和工业对于设备运转效率及环保要求,化学清洗方法的使用受到极大限制,在工程上的弊端主要表现为:
1.当结垢很厚或管道和设备堵死时,不可采用化学清洗;
2.对于具有多成分复杂的混合结垢物,如高分子油脂、沥青、石蜡、焦炭及聚合沉淀物等,化学清洗方法困难;
3.化学清洗剂对所清洗的设备有一定的腐蚀,一些重要设备不能用化学清洗;
4.化学清洗的排放物对环境污染严重;
5.对大口径管道及容器所用化学药剂用量大,成本高;
6.需要长时间循环和浸泡,清洗效率和洁净度低;
7.对清洗对象的材质、形状等条件选择性强。
8.对活法冶炼中的工艺及矿液的金属元素损失。
【2生物性】
由自然产生的微生物及酶通过特殊混合工艺合成,不含转基因成分,无毒无腐蚀性,完全生物降解,生态安全;荣誉勋章的独特配方可以生成多种高性能酶,从而保证能对各种物质进行降解,包括油脂、短链和长链脂肪酸,蛋白质、纤维素和碳水化合物;该产品在充满有机物的污染源中表现异常活跃,并且呈饥饿状态,并以污染源中的有机物为食,同时迅速繁殖,以几何级倍数增长;每个个体可以在一分钟内吃掉相当于自己体重的有机物,此技术尚在研究阶段。
【3泡塑弹疏通】
泡塑弹疏通技术在一定程度解决了这一难题,达到了节能降耗的目的。实践证明,泡塑弹管道疏通技术在油田上的应用非常广泛,虽然初次投资较大,但由于建立了发射和接收装置,以后再除垢时只需加入泡塑弹即可完成,不需另加投资,使用成本低,一年即可收回投资。同时油田生产是连续生产,不必停产停输,保证生产正常进行,增加了产量,延长了管道寿命,节约了生产成本,避免了污染,达到了预期目的,缺点清洗不彻底。
【4高压水射流清洗】
高压水射流清洗技术是近年来国际上兴起的一项高科技清洗技术,所谓高压水射流清洗术,是将普通自来水通过加压数百乃至数千个大气压,然后通过特殊的喷嘴(孔径只有0.5—2.5毫米),以极高的速度(300—600米/秒)喷出的一股或多股能量高度集中的水流,该水射流以很强的冲击动能,连续作用在被清洗表面,从而使垢物剥离,达到清洗目的。
本装备高压水射流清洗与传统的水射流冲洗、人工清洗及化学清洗相比有以下优点:
A 选择适当的压力等级,高压水射流不会损伤被清洗的对象。
B 高压水射流清洗不会造成二次污染,清洗过后如无特殊要求,不需要进行洁净处理。
C 能清洗形状和结构复杂的物体,能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业。
D 高压水射流机械化程度高,清洗效率高。
F 高压水射流清洗能力强、安全、经济、快速及环保。
经过近些年的发展,我国形成了连接西北、西南、华中和珠三角地区的原油油管道输送系统,原油输油管道运营里程约40000km,管道设计和运行水平也得到较大的提高。但与发达国家相比,我国原油输油管道建设起步晚,区域内和区域间的互联、互通功能还未完全建立,管道覆盖面小,管道输送比例低,不适应原油消费增长需求。目前仍以铁路运输为主,与发达国家相比存在较大差距。
在石化行业,很多的管道清焦需要采用高压水射流技术。被清洗管径可小至50mm,大到150mm,水射流能够清除各种堵塞物,管道全部堵死亦可迅速清通,清通率及洗净率均达95%以上,可见管壁。
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