高压水射流清洗机在水井管修复中的应用
阅读：4723发布时间：2012-3-8
油管是油田主要的采油工具之一，在经过长时间的使用后，部分油管由于内壁结垢、锈蚀等原因，在内壁形成一层附着的锈垢层，同时，注水井和地面注水管线在经过长时间的使用后也会在管内外壁产生锈层，这样的油管如用于油井，下井后会因锈垢的脱落造成卡泵、堵管事故，因此只能当作水井管或地面注水管线使用，由于没有较为成熟的油管内外壁除垢工艺，形成各采油厂油井管的严重不足而水井管的大量积压现象，仅中原油田采油三厂一年就有15000余根水井管积压在现场无法使用。高压水射流清洗技术是水井结垢管重新修复利用的一种手段，但由于这是一项新兴技术，各采油厂在水井管的清洗设备和工艺上还不成熟，处于摸索阶段，不能达到水井结垢管的充分回收利用；结垢管外壁存在的锈垢使管体探伤的漏磁量增加，影响准确度，降低利用率，针对这种情况，采油三厂准备大队有关技术人员对高压水射流工艺设备进行了研究，对射流参数进行了优化筛选，使修复后的水井结垢管达到了油井的使用要求，开辟了一条水井结垢管修复利用的新途径。
方案确定
1.结垢管内壁除垢线的设计：
在进行结垢管的清洗时，因高压水喷射枪由于高压清洗泵排量的限制，喷射出的水流并不是扇形均布，而是在周向方向上的水柱，为实现油管的内径周向全部冲洗，在喷射枪与油管之间必须有一个周向旋转。在油管的旋转上以前使用拧扣机主钳夹紧油管旋转，由于拧扣机转速不高，形成喷枪前进速度与油管转速之间的矛盾，在冲洗后的油管内壁上形成螺旋线，因此解决油管的旋转速度问题可以消除内壁清洗不干净的现象。在经过多次的论证与现场试验后，我们探索出了滚轮旋转方法，油管由上料架上到内洗线上，油管尾端进入后集水罩，依靠气缸的推动作用推动前集水机构前进，使转动轴的喇叭形口与油管结箍紧密贴近，防止高压水的外射，依靠辊轮的摩擦力作用带动油管旋转，高压清洗枪在清洗小车的带动下前进，进行油管内壁清洗。
2.外壁除垢线的设计：
结垢管的外壁除锈采用钢丝刷除锈形式，钢丝刷除锈机构安装在两个除锈小车上，利用电动机带动旋转。
油管在斜传动辊轮的带动下旋转前进，当进入除锈小车时，除锈小车在气缸的推动下前进，钢丝刷与油管外壁接触进行除锈。
3.整体结构
经过改进后的高压水射流线具有两条内洗线，可以同时进行，并且做到互不干涉。同时，在油管的上面有压紧轮，压紧轮具有三个作用：一是在两条内洗线进行清洗时，可以做到互不干涉；二是通过压紧轮的压紧可以保证油管在清洗时不会产生轴向运动；三是通过压紧轮的作用，使油管与滚轮之间的摩擦力增大，*杜绝了油管旋转不畅的现象。
4.清洗参数的优选：
（1）高压水射流的压力的优选
高压水的压力根据锈垢层的附着能力有不同要求，水井结垢管的锈垢有沉积碳层、水泥层、锈蚀层等多种形式，经过现场的多次对比试验，在冲洗内壁锈蚀的油管时高压水射流的压力应达到50Mpa，冲洗结垢管时压力应达到70Mpa，冲洗内壁有附着较为坚硬的水泥层的油管时压力应高于80Mpa，这就需要根据实际情况选用不同压力级别的高压泵，为此我们从德国引进了额定压力为150Mpa的高压清洗泵，确保了清洗压力。
（2）.喷头的选择
在喷头的选择上应兼顾高压清洗泵的排量和剥离作用。经过多次的现场对比试验，在喷头的选择上采用合肥产喷射角为60°的前六喷头，喷射孔直径0.5mm，对锈垢层起到较好的剪切作用。
（3）.油管旋转速度及清洗规的前进速度
冲洗的速度由油管的旋转速度决定的，速度过快会在油管内壁形成螺旋线，过慢影响清洗效率。
我们经过对多根清洗后的水井管进行解剖检查，发现高压水清洗的有效宽度为20mm，依据这一测量结果，我们确定了清洗规前进的速度V与油管转速w的关系为：
V＝20w
其中V单位是mm/min；w单位是r/min。
由于油管转速过高会影响高压水射流的效果，过低效率较低，所以在多次试验的基础上，zui终确定了油管转速为180r/min，清洗规前进的速度为3.6M/min。这样，达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
经过近一个月的施工，流水线建造完成并投入试生产，动作准确，达到了设计目的。
油水井管互换技术的研究与应用解决了水井结垢管不能用于油井的难题，使大量积压的水井结垢管得以修复利用，而且修复合格的水井管可以下入油井使用，从而为油田节约了大量的生产成本，年可修复水井结垢管2.4万根，修复合格率70％，创造经济效益680万元。
结论
1.应用高压水射流清洗技术进行水井管清洗是一种切实可行并且成本较低的一种清洗方式；
2.通过合理设计以及参数优选，清洗后的水井管完够满足油井的需要。
