無污染桿管刺洗裝置研究及應用

韓輝 李憲鵬（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

石油企業在油氣勘探開發過程中應深入開展節能環保工作，積極研究清潔生產技術，加快重點污染源治理，減少油氣生產對環境產生的負面影響[1-2]。油井作業是油田生產中重要的一環，確保了油井正常生產，但這一環節最容易污染環境，其中桿管刺洗已成為油井作業過程最主要的污染源[3-4]，桿管刺洗過程會產生大量污油污水。若不刺洗桿管則易導致死油死蠟將凡爾球墊住造成泵漏失而重新作業，增加油田開發成本；同時減小油流通道，增大抽油機載荷和油井回壓，導致能耗上升、產量下降[5]。桿管刺洗的必要性及其對環境的影響產生較大矛盾。因此，開展無污染桿管刺洗技術研究，通過研制桿管外壁清洗裝置、油管內壁清洗裝置，在井筒內完成桿管刺洗，確保污油污水不落地，實現無污染刺洗。

1 系統組成及技術原理

無污染桿管刺洗裝置主要由供水系統、桿管外壁刺洗系統、油管內壁刺洗系統、回收系統及其它附件組成，主要原理是在井筒內完成抽油桿和油管內外壁的清洗，產生的污油污水全部落入井筒內。具體清洗過程：一是安裝在井口的桿管外壁刺洗系統利用鍋爐產生的高溫高壓熱水內對抽油桿和油管外壁進行刺洗，產生污油污水落入井內；二是將油管內壁清洗器下入油管內，井口打壓后，通過噴射和刮削雙重作用在井筒內清洗油管內壁；三是設計壓風機將污水罐內抽成真空，對井口溢出液、管內剩余液等進行不間斷抽吸，實現污油污水回收功能，解決了在地面刺洗桿管導致污油污水落地，產生污染的問題。

1.1 供水系統

供水系統主要由軟化水箱、供水泵、過濾器和鍋爐等組成，具體組成見圖1。水箱內的軟化水由供水泵舉升到過濾器，過濾后輸送到鍋爐，經鍋爐加熱和加壓后將一定溫度和壓力的熱水輸送到刺洗系統。

圖1 供水系統組成圖

1.2 桿管外壁刺洗系統

桿管外壁刺洗系統主要由井口連接器、清洗器、防濺罩和腳踏開關等組成（圖2），桿管外壁刺洗時，使用高壓軟管將鍋爐產生的高溫高壓熱水傳輸到井口刺洗器，利用高溫（95～110℃）高壓（10～15 MPa）熱水對抽油桿(油管)表面的附著物進行融化、沖擊、剝離，使之在極短時間內全部脫離桿管表面，達到清潔表面目的[6]。刺洗產生的污油污水通過井口連接器直接落入井筒內，井口溢出液由回收管線直接回收，保證了污油污水不落地，可避免污染環境。

圖2 刺洗系統組成圖

1.3 油管內壁刺洗系統

油管內壁刺洗系統由爆破式泄油器和油管內壁清洗器組成，其原理是將爆破式泄油器安裝在泵上0.5～1.0 m處的油管短接上，向油管內打壓20 MPa使爆破片破碎，排液孔打開，連通油套，實現泄油目的；再將油管內壁清洗器從井口投到油管里，打壓15 MPa，清洗器通過噴射、刮削雙重作用，在井筒內清洗油管內壁，產生的污油污水可由套管排出，經回收管線直接進入回收系統。

1.4 回收系統

回收系統主要由風機、污水罐、罐內加熱器、吸污管等組成（圖3），在抽吸過程利用風壓機將污水罐抽成負壓，最大真空度應達到-0.04 MPa，井口溢出液通過吸污管線吸入到污水罐內，再使用外排泵將罐內液體排入到罐車內，拉運到污水處理站。

圖3 回收系統組成及工藝流程

2 技術特點

1）利用供水系統產生的高溫高壓熱水對抽油桿(油管)表面的附著物進行融化、沖擊、剝離，使之在極短時間內全部脫離桿管表面，為起桿管時完成刺洗過程提供技術支持，提高了施工效率，縮短刺洗時間。

2）安裝在井口的封閉刺洗裝置在起桿管時進行刺洗，產生的污油污水全部落入井口內，不需要進行地面清洗，降低了清洗液污染程度。

3）油管內壁清洗器在井筒內完成清洗，可重復利用，投資較低；同時實現了泄油功能，防止起油管時管內殘留液體外溢污染環境，且泄油功能不受桿斷脫影響。

4）污水罐與井口通過回收管線連接，刺洗過程產生的污油污水及井口溢流經過負壓回收全部進入到污水罐中，杜絕了污油污水落地井場，達到了無污染的目的。

3 應用效果

該刺洗裝置在現場試驗2口井，刺洗效果均達到施工標準，落地污油污水量0 m3，實現了無污染桿管刺洗的目的。試驗效果經專家評委驗收合格后，繼續在其他油井作業過程中應用，截至目前共應用148口井，減少污油污水118 m3，減少污油污水拉運及處理費用24.6萬元，同時降低了油井作業面臨的環保壓力。

4 結論

1）油管內壁清洗器在井筒內完成油管內壁清洗，產生污油污水在井筒內，但需要上次作業完井前將爆破式泄油器安裝在抽油泵上，具有一定局限性，應繼續研發新型油管內壁清洗器，提高工具適用性。

2）油井桿管無污染刺洗技術通過研制新的刺洗工具和刺洗工藝，在井筒內刺洗桿管，避免了地面刺洗對環境產生的污染，真正做到了無污染刺洗，減輕了油井作業對環境的污染程度，降低了油井作業面臨的環保壓力，具有廣闊的推廣前景。