高壓水射流清洗機在水井管修復中的應用

　　油管是油田主要的采油工具之一，在經過長時間的使用后，部分油管由于內壁結垢、銹蝕等原因，在內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過長時間的使用后也會在管內外壁產生銹層，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象，僅中原油田采油三廠一年就有15000余根水井管積壓在現場無法使用。高壓水射流清洗技術是水井結垢管重新修復利用的一種手段，但由于這是一項新興技術，各采油廠在水井管的清洗設備和工藝上還不成熟，處于摸索階段，不能達到水井結垢管的充分回收利用；結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技術人員對高壓水射流工藝設備進行了研究，對射流參數進行了優化篩選，使修復后的水井結垢管達到了油井的使用要求，開辟了一條水井結垢管修復利用的新途徑。
　　
　　方案確定
　　
　　1.結垢管內壁除垢線的設計：
　　
　　在進行結垢管的清洗時，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，為實現油管的內徑周向全部沖洗，在噴射槍與油管之間必須有一個周向旋轉。在油管的旋轉上以前使用擰扣機主鉗夾緊油管旋轉，由于擰扣機轉速不高，形成噴槍前進速度與油管轉速之間的矛盾，在沖洗后的油管內壁上形成螺旋線，因此解決油管的旋轉速度問題可以消除內壁清洗不干凈的現象。在經過多次的論證與現場試驗后，我們探索出了滾輪旋轉方法，油管由上料架上到內洗線上，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前進，使轉動軸的喇叭形口與油管結箍緊密貼近，防止高壓水的外射，依靠輥輪的摩擦力作用帶動油管旋轉，高壓清洗槍在清洗小車的帶動下前進，進行油管內壁清洗。
　　
　　2.外壁除垢線的設計：
　　
　　結垢管的外壁除銹采用鋼絲刷除銹形式，鋼絲刷除銹機構安裝在兩個除銹小車上，利用電動機帶動旋轉。
　　
　　油管在斜傳動輥輪的帶動下旋轉前進，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.整體結構
　　
　　經過改進后的高壓水射流線具有兩條內洗線，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，*杜絕了油管旋轉不暢的現象。
　　
　　4.清洗參數的優選：
　　
　?。?）高壓水射流的壓力的優選
　　
　　高壓水的壓力根據銹垢層的附著能力有不同要求，水井結垢管的銹垢有沉積碳層、水泥層、銹蝕層等多種形式，經過現場的多次對比試驗，在沖洗內壁銹蝕的油管時高壓水射流的壓力應達到50Mpa，沖洗結垢管時壓力應達到70Mpa，沖洗內壁有附著較為堅硬的水泥層的油管時壓力應高于80Mpa，這就需要根據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
　　
　　在噴頭的選擇上應兼顧高壓清洗泵的排量和剝離作用。經過多次的現場對比試驗，在噴頭的選擇上采用合肥產噴射角為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。
　　
　?。?）.油管旋轉速度及清洗規的前進速度
　　
　　沖洗的速度由油管的旋轉速度決定的，速度過快會在油管內壁形成螺旋線，過慢影響清洗效率。
　　
　　我們經過對多根清洗后的水井管進行解剖檢查，發現高壓水清洗的有效寬度為20mm，依據這一測量結果，我們確定了清洗規前進的速度V與油管轉速w的關系為：
　　
　　V＝20w
　　
　　其中V單位是mm/min；w單位是r/min。
　　
　　由于油管轉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上，zui終確定了油管轉速為180r/min，清洗規前進的速度為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
　　
　　經過近一個月的施工，流水線建造完成并投入試生產，動作準確，達到了設計目的。
　　
　　油水井管互換技術的研究與應用解決了水井結垢管不能用于油井的難題，使大量積壓的水井結垢管得以修復利用，而且修復合格的水井管可以下入油井使用，從而為油田節約了大量的生產成本，年可修復水井結垢管2.4萬根，修復合格率70％，創造經濟效益680萬元。
　　
　　結論
　　
　　1.應用高壓水射流清洗技術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.通過合理設計以及參數優選，清洗后的水井管完夠滿足油井的需要。