稠油油管清洗工藝探討

彭志群

（中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北 任丘 062552）

油管的清洗是油管修復的重要環節，清洗的干凈程度直接影響油管的修復質量。隨著油田開發的深入，油井工況也越來越復雜，采油廠回收油管也由單一向多種類轉化。以華北油田第四采油廠為例，表1是近兩年油管回收統計表。

表1 回收油管分類統計表

一、熱輻射清洗系統的加熱原理

熱量傳遞有傳導、對流和輻射三種方式。本清洗系統采用的是燃氣紅外輻射加熱系統。燃氣輻射加熱系統模擬太陽溫暖地球時僅對地球加熱而對空氣不加熱的那一段低強度熱能電磁波（紅外波長2～20μm）。熱輻射傳遞的熱量與溫度的四次方成正比，加熱時不需要傳熱介質，具有一定的穿透能力，遠紅外線加熱與常規傳導方式相比，具有效率高、省能量、安全等優點。

二、熱輻射系統在油管清洗中的應用

中、高黏度稠油油管清洗不干凈的主要原因是稠油的黏度高，要解決清洗的潔凈度、降低設備運行成本，首先要解決溫度問題，熱輻射系統應用于油管清洗設備中，可使清洗溫度高達90～150℃，且無級可調，有利于各種性質的原油融化，從而有效解決了中、高黏度稠油的清洗問題。

1.設備結構及工作原理

熱輻射油管清洗系統是一套利用燃氣紅外線輻射加熱系統，利用天然氣為熱媒，天然氣直接在熱能發生器內燃燒，在輻射管內產生500～700℃的熱氣流，通過輻射管、反射板、氣流導向器的作用直接向待修復油管進行輻射供熱。

主要由操作系統、分選系統、上料系統、進料傳輸系統、加熱系統、熱輻射系統、內壁清洗系統、外壁清洗系統、外傳輸系統、下料系統等組成。結構圖見圖1。

圖1

油管的整個清洗過程在封閉式箱體內完成，封閉式箱體又由輻射箱和水箱組成，在封閉的輻射箱和水箱內安裝了油管滾道，不同規格的油管經傳輸系統從箱體外部進入內部，順滾道進入輻射箱，在封閉式箱體上部加裝紅外輻射熱能發生器，通過碳鋼滲鋁管燃燒加熱（負壓），再通過鋁鈦合金反射板直接將熱能輻射到油管上，使油管受熱升溫，油管內外壁原油融化，融化完成后將油管自動運送到下一道工序，即在熱水箱內進行內壁清洗工序（箱體底部設置兩套天然氣直燃加熱器，將熱水箱內的液體加熱，提供給內洗使用），利用熱水循環泵對油管內壁進行多點噴射沖洗，沖洗時間在90s以上，使內壁充分清洗干凈，為防止熱水帶走熱量，浪費熱能，并保證環境干爽潔凈，特增加吹水裝置對油管內壁進行吹干，完成后再將油管自動運送到外洗雙滾傳輸線進行邊通過邊環噴清洗，保證了油管清洗質量，最后達到油管清洗干凈的目的。

熱輻射系統在油管清洗中采用直燃器加熱清洗池中的水，其熱效率遠大于鍋爐的熱效率。熱輻射系統在油管清洗中采用油管傳輸、加熱、清洗全封閉保溫方式，可改善工人夏季工作環境，提高冬季熱效率，達到環保要求。熱輻射系統在油管清洗中從油管進入箱體開始到離開箱體的全過程，其傳輸、加熱、清洗、移動、定位、停止等動作及功能要求既可以自動控制，也可以手動控制。

2.設備特點及主要技術參數

（1）操作安全。無熱傳媒介質，人員觀察方便，所有動力設備均設計在輻射箱以外，操作直觀、容易，無操作安全問題。

（2）故障排除簡便。熱輻射系統加熱方法為熱輻射加熱，箱體內結構簡單，僅有帶斜度的管架，無外力驅動，箱體內操作空間較大，因此油管遇卡、阻時，無需停機，故障排除十分方便。

（3）能量消耗低。采用輻射加熱，無傳熱媒體，加熱速度快，停止生產后，可立即關機，無需保溫，適用于連續作業和間歇作業。

（4）全封閉運行，無污染。油管經熱輻射加熱后，其攜帶的油、泥、砂等污物經回收裝置流到輻射箱外的集油池。

（5）升溫速度快，約半個小時即可升至需要溫度。

（6）清洗油管范圍廣，φ60.3～114mm。

（7）清洗能力為60～120根/h；清洗質量為無原油堆積，可見金屬本色。

三、熱清洗方案比選

在設計中常用的油管熱清洗方式主要有全自動熱煮、中頻感應加熱、全自動熱輻射等幾種工藝。全自動熱煮工藝中傳熱介質為水，水在常壓狀態下加熱溫度不可能超100℃,中、高黏度稠油的黏度高（溫度升至110℃時其運動黏度才相當于重柴油的運動黏度），中頻感應加熱清洗耗能又比較高，故這些清洗方法對清洗稠油管存在清洗時間長、能耗高、清洗不干凈的問題。下面就近幾年來這些常用的熱清洗工藝進行技術參數、技術性能、運行成本比較，其中運行成本按年生產清洗油管50 000根，清洗油管中蠟堵、稠油油管所占比例按40%計算，具體分析見表2。

綜合以上對比分析，全自動熱輻射清洗的運行成本大大低于全自動熱煮清洗和中頻加熱清洗的成本，在油管的加熱溫度、浸泡時間、清洗效果、運行成本、維護修理等方面具有顯著優勢，且可清洗干凈各種性質的原油油管。

表2 清洗工藝技術性能對比表

[1]劉金亭，謝邦榮.油管遠紅外預熱沖刷清洗技術的開發與應用[J].中國設備工程，2006.12.

[2]白連慶，馬思堂，楊文科.中頻感應加熱清洗舊油管新技術的應用[J].新技術新工藝，2004，9.