结垢油管复合清洗工艺技术研究与应用

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2024年4月6日发(作者：)

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第１５卷第５期　

文章编号：１００５—８９０７（２００８）０５一ｌ　１５—０３　

断　块　油　气　田　

ＦＡＵ【ＪＴ—ＢＬＯＣＫ　ＯＩＬ＆ＧＡＳ　ＦＩＥＬＤ　２００８年９月　

结垢油管复合清洗工艺技术研究与应用　

廖贵枝・　李　忠ｚ　贾明贵ｓ　郭付吉　赵胜军　毛书娴　薛鲁营４　

（１．中原油田分公司采油五厂，河南濮阳４５７００１；２．中原石油勘探局生产管理处，河南濮阳４５７００１；　

３．中国石化天然气分公司济南天然气管道管理处，山东济南２５０１０１；４．中原油田分公司采油三厂，山东莘县２５２４２９）　

摘要在分析高压水射流清洗工艺技术和机械除垢工艺技术原理及其优缺点的基础上，针对油管结垢情况，研究了　

适用于油田生产需要的结垢油管复合清洗工艺技术。现场应用结果表明，结垢油管复合清洗工艺技术在满足清洗一般结垢　

油管的同时．还能实现堵实油管和钻杆的有效清洗，解决了堵实油管和结垢严重油管的除垢难题，有效提高了结垢油管一　

次清洗除垢的合格率和清洗工作效率。实践证明，结垢油管复合清洗工艺技术具有明显的经济和社会效益，而且具有广阔　

的应用前景。　

关键词　油管；结垢；清洗；高压水射流；机械除垢；复合清洗工艺　

中图分类号：ＴＥ３５８＋．５　文献标识码：Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｃａｌｅ　ｔｕｂｉｎｇ　

Ｌｉａｏ　Ｇｕｉｚｈｉ（Ｎｏ．５　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｔ，Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ　Ｏｉｌｉｅｉｆｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｐｕｙａｎｇ　４５７００１，Ｃｈｉｎａ），Ｌｉ　Ｚｈｏｎｇ，Ｊｉａ　Ｍｉｎｇｇｕｉ，ｅｔ　ａ１．　

Ｏｎ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｒｉｔｓ　ａｎｄ　ｄｅｍｅｒｉｔｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｊｅｔ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｄｅｓｃａｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｃａｌｅ　ｔｕｂｉｎｇ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｏｉｌｉｅｌｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｆｏｎ．Ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｃａｌｅ　ｔｕｂｉｎｇ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｃｌｅａｎ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｓｃａｌｅｄ　ｔｕｂｉｎｇ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｃａｎ　

ｃｌｅａｎ　ｔｈｅ　ｔｕｂｉｎｇ　ｆｉｌｌｅｄ　ｕｐ　ｗｉｔｈ　ｓｃａｌｅ　ａｎｄ　ｄｒｉｌｌ　ｐｉｐｅ．Ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ａｂｏｖｅ　ａｒｅ　ｓｏｌｖｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈ　

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｓｃａｌｅ　ｔｕｂｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｃｌｆｅａｎｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　

ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｃａｌｅ　ｔｕｂｉｎｇ　ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ　ａｎ　ｅｖｉｄｅｎｔ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｎｄ　ｉｍｍｅｎｓｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｉｎ　

印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｂｉｎｇ，ｓｃａｌｉｎｇ，ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｊｅｔ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄｅｓｃａｌｉｎｇ，ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．　

结垢油管是指在生产过程中，由于作业流体和产　

出液流经内壁逐步形成薄厚不一的碳酸盐、硫酸盐、硅　

酸盐垢，以及盐垢、蜡和沥青质等垢层的油管　为降低　

采油综合成本，需要对结垢严重的油管进行清洗修复，　

以达到重复利用的目的。以前结垢油管清洗工艺普遍　

高压水射流和机械除垢清洗工艺相比有很多优点，但　

在实际应用中仍存在清洗效率低、清洗一次合格率低　

（仅为６２％）、清洗范围小（仅能清洗一般结垢油管）等　

缺点。　

针对高压水射流清洗工艺应用中暴露出来的问　

题，结合高压水除垢和机械除垢工艺各自的技术优势，　

采用酸洗、喷砂等传统工艺，这些工艺存在着安全与环　

境污染等弊端。随着科学技术的发展．高压水射流及机　

械刮削等环保清洗技术得到了广泛应用［１－２］。为了满足　

结垢油管清洗要求，引进了高压水射流清洗新技术。应　

用实践表明，该技术具有高效、节能、无污染、元腐蚀、　

通过对二者优势进行技术组合，研究出结垢油管复合　

清洗工艺技术。　

２复合清洗工艺技术及应用　

２．１　复合清洗工艺　

结垢油管复合清洗工艺主要由增压聚能系统、油　

设备通用性强、清洗成本低等优点，但同时也存在一些　

问题。因此，为了进一步完善高压水射流清洗技术，开　

展了结垢油管复合清洗工艺技术研究。　

管进给系统、自动化控制系统、水循环系统组成。　

ｌ　高压水射流与机械除垢工艺对比　

为了满足结垢油管复合清洗工艺技术研究的需　

要，结合现场实际对高压水射流和机械除垢工艺技术　

进行了对比分析　（见表１）。从表１可以看出，尽管　

收稿日期：２００７—０８—２２；改回日期：２００８—０６—２４。　

作者简介：廖贵枝，女，１９７３年生，１９９７年毕业于江汉石油学院　

机械设计与制造专业，现从事管杆泵修复技术管理工作。Ｅ—　

ｍａｉｌ：ｂｘｘｗｈ０８１７＠１２６．ｃｏｒｎ。　

ｌ１５　

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断　块　油　气　田　第１５卷第５期　

表１　高压水射流清洗工艺和机械除垢清洗工艺对比　

２．１．１增压聚能除垢系统　

连接头有多种类型，用于连接各类喷杆和喷头，解　

决了原工艺中固定焊接喷头更换不方便的难题，提高　

了工作效率。　

各类喷杆、连接头和喷头通过不同的组合，主要形　

成以下３种类型的组合喷头：　

第１类组合喷头：＋３６　ｍｍ（＋４８　ｍｍ、＋６０　ｍｍ）的　

增压聚能除垢系统主要由高压泵、旋转装置、可调　

式喷杆支撑装置、组合式除垢喷头组成。　

２．１．ｉ．Ｉ高压泵　

根据生产实践．选择３ＧＱ一４．２／７０型清洗泵。　

２．１．１．２旋转装置　

旋转装置主要由驱动电机、高压泵输入管线、旋转　

密封、旋转连接头组成。高压水通过高压管汇系统经旋　

转装置到达喷射机构的专用喷头，将压力能转化为动　

能，达到清洗除垢的目的。旋转装置内填高压密封填　

喷杆＋西３６　ｍｍ（＋４８　１Ｔｉｍ、＋６０　ｍｍ）的接头１＋　３６　１Ｔｉｍ　

（＋４８　ｍｍ、＋６０　ｍｍ）的接头２＋合适的高压喷头，适用　

于一般的除垢清洗工艺。　

第２类组合喷头：＋３６　ｍｍ（＋４８　ｍｍ、＋６０　ｎｑｍ）的　

喷杆＋　３６　ｍｍ（＋４８　ｒｎｍ、＋６０　ｍｍ）的接头１＋　３６　ｆｉｌｍ　

（＋４８　ｍｍ、＋６０　ｒａｍ）的钢丝刷接头＋钢丝刷＋带刮刀的　

高压喷头。适用于结垢较严重的除垢清洗工艺。　

第３类组合喷头：＋３６　ｍｍ（＋４８　ｒｎｍ、＋６０　ｒａｍ）的　

喷杆＋　３６　ＩＴ／／／／（＋４８　ｌｑｌｍ、＋６０　ｌ／ｌｍ）的接头１＋　３６　ＩＴＩ１ＴＩ　

（４，４８　ｍｌＴｌ、＋６０　１＇／１／／１）的接头３＋高压喷头＋机械刮刀，适　

用于内堵实结垢油管的除垢清洗工艺。　

组合式除垢喷头的设计与应用，使机械喷头灵活　

料，保护高压水不漏失。　

２．１．１．３可调式喷杆支撑装置　

该装置主要由上下压轮、可调限位挡板和滑动小　

车组成。当清洗不同规格的油管时，对应喷杆的中心高　

度不同，通过计算中心高度差，定位了可调限位挡板上　

限位孔的位置，通过将喷杆两压轮轴置于不同的限位　

孔来调节喷杆的中心高度，从而解决了喷杆和油管同　

心同轴的难题。　

２．１．１．４组合式除垢喷头　

运用到了高压系统中，解决了高压水泵效低、出口动能　

小、无法破碎结垢严重的垢层、堵实垢层的难题，不仅　

能高效清洗结垢严重的油管，还能清洗堵实油管和结　

垢钻杆。　

组合式除垢喷头由喷杆、连接头及高压喷头组成。　

喷杆：＋３６　ｍｍ、＋４８　ｍｍ和＋６０　ｍｌｎ的喷杆，分别　

满足清洗０６０　ＦＩＩｌＹＩ、＋７３　ｍｍ和＋８９　ｍｍ油管的需求。　

喷头：１）１６孑Ｌ双截面固定高压喷头、２４孑Ｌ斜面　

３０。高压喷头，适合中厚垢层；２）扇形高压喷头、ｌ２孔　

斜面高压喷头，适合中薄垢层；３）各型机械喷头，适合　

堵实垢层和中厚垢层。　

１１６　

２．１．２　油管进给系统　

油管进给系统主要由油管前封水定位装置、油管　

支撑装置、油管自旋传动装置、油管翻料装置、油管直　

线行走驱动装置、油管后封水定位装置组成。　

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第１５卷第５期　廖贵枝，等：结垢油管复合清洗工艺技术研究与应用　２００８年９月　

该系统在原工艺基础上增设了辊轮旋转传动装　

置。通过皮带轮和联轴器的传动由电机带动实现辊轮　

旋转，通过每组辊轮的相互作用力带动油管作自旋转　

喷头旋转电机功率：２．２　ｋＷ；　

喷头转速：１０６　ｒ・ｍｉｎ～；　

小车调频器频率范围：３０—６０　Ｈｚ。　

运动；小车的前进后退实现油管的直线进给运动；前、　

后封水箱实现油管的轴向定位和封水。　

２．１．３　自动化控制系统　

２．１．３．１　电气控制系统　

该系统由电器元件控制柜、配气装置和气动元件　

及电气管汇组成，实现油管清洗过程自动化操作。　

２．１－３．２小车进给调速系统　

该系统由无级调速电机和调频器组成。对于结垢　

状况较轻、易清洗的油管，需调高调频器频率并提高油　

管进给速度，以便提高清洗效率；对于结垢状况严重的　

油管，调低调频器频率，减慢小车进给速度，提高一次　

清洗合格率。通过调频器的作用，使油管进给速度和油　

管结垢程度相匹配，杜绝了以往清洗管内壁呈瓜皮现　

象的出现。　

２．１．４水循环系统　

水循环系统由沉淀池、过滤池和蓄水池３部分组　

成，实现清洗液的循环利用。　

２．２复合清洗方式　

由于油管自旋装置的设计与成功应用，在原工艺　

基础上将高压旋转系统和油管进给系统控制开关适当　

组合，设计了３种复合清洗方式，以满足不同结垢程度　

的油管清洗工艺需求。　

１）松开高压密封填料，打开高压旋转驱动，关闭油　

管自旋驱动，实现喷杆旋转，油管直线进给的清洗方　

式，这种清洗方式适合清洗一般结垢油管。　

２）压紧高压密封填料，关闭高压旋转驱动。打开油　

管自旋驱动，实现高压喷头不动，油管作直线进给和自　

旋运动的清洗运动方式。由于喷杆不动，减少了旋转密　

封处压力的漏失，提高了高压喷头出水剪切动能，高压　

刺洗效果大大提高。这种清洗方式适合清洗结垢较严　

重的油管。　

３）松开填料密封，打开高压旋转驱动，打开油管自　

旋驱动，实现喷杆和油管作相对旋转运动的清洗运动　

方式。这种清洗方式适合清洗结垢非常严重的油管、　

堵实油管、结垢钻杆。　

结垢油管复合清洗工艺流程见图ｌ。　

２．３主要技术指标　

高压泵额定工作压力：７０　ＭＰａ：　

高压泵额定流量：７５　Ｌ・ｍｉｎ～：　

高压泵电机功率：１１０　ｋＷ：　

图１　结垢油管复合清洗工艺流程　

２．４现场应用效果　

结垢油管复合清洗工艺技术在现场应用以来．已　

清洗堵实油管、钻杆达５　０００根，创效达１５０万元。目　

前生产能力较以前平均每天能多清洗４０根．年创效能　

达到１５０万元。　

３　结论　

１）组合式除垢喷头及油管自旋传动装置的设计与　

应用，实现了结垢油管的复合式清洗，满足了不同结垢　

油管的高压水清洗工艺需求，解决了堵实油管和结垢　

严重油管、钻杆的除垢难题。　

２）自动化控制系统的设计与应用，降低了操作人　

员的劳动强度。　

３）调频器的设计与应用，解决了以前清洗管内壁　

呈瓜皮现象，提高了清洗一次合格率和清洗效率。　

参　考　文　献　

［１］　刘忠伟．高压水射流技术综述［Ｊ］．湖南冶金职业技术学院学报．　

２００５，５（３）：１１０—１１３．　

［２　３卢晓江．高压水射流清洗技术及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社．　

２００６：５５—８０．　

［３］房德泉，张冀北．水力一机械联合井下套管除垢技术研究［Ｊ］．科技　

资讯，２００６（８）：２６—２７．　

［４］赖金荣，徐依吉，马永乾．高压水射流技术在清洗钻杆中的应用［Ｊ］．　

清洗世界，２００５，２１（５）：１６—２０．　

（编辑刘　丽）　

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本文标签： 清洗油管高压结垢除垢