桿、管在線清洗環保作業技術研究與應用

于海山 王慶太（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

在小修作業桿、管起出及地面清洗過程中，常產生污油污水，為避免對環境造成影響，現場采用防滲布圍擋和應用蒸汽清洗與污油回收二合一裝置的環保施工措施。但是，回收的污油污水常有泥土混入，不能直接回收利用，形成落地污油及帶油防滲布處理難問題。如何充分利用現有資源實現污油不落地，已經成為小修作業迫切需要解決的問題。現場分析得出，廢棄物產生的根源在于桿、管起出及地面清洗過程中產生的污油污水[1-6]。如果能夠在井口和桿、管之間建立一個中間環節，在抽油桿和油管起出過程中，既能直接將其外壁清洗干凈，又能對油管內清洗后殘留的油、水進行收集，這樣就能從根源上解決污油不落地的問題；因此，開展了井口在線清洗技術的研究與應用，為油田環保作業提供可靠的技術支持。

1 技術研究現狀

目前，油田上應用的桿管清洗技術主要有四項。

1）井口抽油桿和油管自動清洗技術。在井口設置抽油桿及油管清洗裝置，在抽油桿及油管起出過程中，通過鍋爐設備產生的蒸汽將抽油桿及油管外壁清洗干凈。在井口設有單獨的接液盤，連接污油污水回收設備，可對產生的污油污水進行收集、回收。

2）抽油桿、油管套內清洗技術。采用超導熱洗車作為升溫裝置，在抽油桿及油管起出過程中，通過超導車產生的高溫熱水，在油套環空內完成對抽油桿及油管的高溫沖洗，油、蠟直接落入井筒內，減少油量損失。

3）井口作業無污染刺洗技術。在井口設置抽油桿及油管清洗、回收一體化裝置，主要由刮蠟、清洗、回收三個部分組成。裝置的下部設有刮蠟板，對抽油桿及油管的外壁進行刮蠟處理；上部設有一層高溫蒸汽噴嘴，對抽油桿及油管的外壁進行蒸汽清洗；裝置外部設有回收箱，將刮蠟和清洗部分包圍，可以對清洗產生的廢液及油管內污油進行收集、回收。

4）井筒內蒸汽除蠟密閉回收工藝技術。該技術由地面全自動清蠟車、井下泄油器、井口抽油桿及油管清洗裝置三個部分相配合，做到了抽油桿外壁、油管外壁和內壁的在線清潔清洗。井口部分是整套無污染作業的核心，由一體井口、管桿刮蠟膠筒、內壁清洗器和預熱花管組成。在起抽油桿過程中，高溫蒸汽經管線入口進入抽油桿清洗裝置底部清洗抽油桿，頂部采用刮蠟膠筒二次清蠟，蒸汽經桿、管環空至預熱花管返出，經油套環空從套管回收到負壓罐內。起出抽油桿及柱塞后，打開井下爆破閥將油管內原油泄入井筒內，投送內壁清洗器，用高溫熱水頂至泄油器處完成管內壁清洗。對油管外壁清洗原理與抽油桿相同，應用油管外壁清洗裝置，通過注入高溫蒸汽清洗油管外壁，高溫蒸汽經油套環空，從套管閥處負壓回收，完成整個抽油桿外壁、油管內壁及外壁的清洗過程。

表1 現有井口清潔化作業技術性能分析

2 技術對比分析

通過對四項技術的研究對比得出：

1）抽油桿、油管套內清洗技術需要配合超導熱洗裝備，熱水需求量大且無法長時間供應。

2）其他三項技術普遍存在的主要問題在于只能在直井應用，不適用定向井及帶有扶正器的井，而油田內這兩類井占50%以上；所以，這兩種技術在油田內并不適用。蒸汽清洗系統只設置一層，在清洗時間及清洗空間上受到限制，對結蠟井的清洗效果不佳（表1）。

3 桿、管在線清洗技術研究

針對技術現狀和現場條件，研究并應用一種充分利用油田內現有蒸汽清洗及污油回收二合一裝置，在桿、管起出過程中將桿、管外壁清洗干凈，將產生的污油無污染回收的技術裝置。這種裝置安裝在井口防噴器上方，由下部蒸汽清洗系統、上部橡膠清潔系統、外部污油收集系統構成（圖1）。這樣設計的突出優點是蒸汽在清洗桿、管后可向下延伸，形成一個預熱段，加強了清洗效果；而且清洗后的桿、管經過橡膠清潔，桿、管表面的清潔度更好；外部污油收集系統能夠及時無污染回收清洗產生的以及油管內部的污油污水，避免泥土混入，適用沒有泄油器及有泄油器無法泄油的井況。

圖1 桿管在線清洗裝置實物

3.1 蒸汽清洗系統設計

蒸汽清洗系統采用上中下三層噴嘴，每層4個，三層之間角度相互錯開，通過垂直點式噴射蒸汽的方式對桿、管外壁進行清洗。相比單層噴嘴刺洗，在清洗時間和空間上都有優勢。將清洗系統設計在下部，清洗后的污油污水可直接流入井筒內部，下部不會受到橡膠的阻擋；并且，清洗后的殘余蒸汽在上部橡膠阻擋下，向井筒內部擴散起到預熱作用。

3.2 橡膠刮擦系統設計

橡膠刮擦系統主要采用跟隨式橡膠筒式設計，適用于定向井。中間細兩端粗的橡膠筒式設計使桿、管的貼合度更好，清潔效果更佳，同時其脹縮性也適合加扶正器的井。橡膠刮擦系統設置在蒸汽清洗系統上方，可以將清洗后的桿、管外壁殘留的污油污水擦拭掉，使外壁更加清潔，不會存在污油污水滴落的情況。

3.3 收集回收系統設計

收集回收部分結合井口流程設計成鎖扣式箱體結構，上部設置傾斜格柵式蓋板，防止油管內污油污水沖擊濺落出收集箱內；底部設置伴熱管緩解溫度低時原油凝固堵塞問題，可用于冬季施工。

4 應用效果及效益

4.1 應用效果

桿、管在線清洗技術用于現場30余口井，實現抽油桿、油管外壁清洗效果達到地面清洗標準（圖2～圖3）；油管內部污油污水無污染回收，達到直接回注標準；不產生帶油防滲布及其他帶油廢棄物，作業過程污油不落地。

圖2 抽油桿在線清洗及清洗效果

圖3 油管在線清洗及清洗效果

4.2 效益

應用桿、管在線清洗技術，與地面常規鍋爐車清洗相比，單井節約作業成本1890元；與地面二合一裝置清洗相比，單井節約作業成本190元。桿、管在線清洗技術的研究與應用，解決了油井作業現場環保措施的迫切需求，實現污油不落地、作業過程不產生污染物，提升了作業環保能力，節約了能源。

5 結論

1）桿、管在線清洗技術裝置安裝在井口防噴器上方，由下部蒸汽清洗系統、上部橡膠清潔系統、外部污油收集系統構成。多層式清洗系統充分利用清洗時間和清洗空間，清洗效果優于單層設置的清洗效果；跟隨式橡膠刮擦系統設計，適用定向井及加扶正器的井，桿、管外壁清潔效果更佳；鎖扣式回收箱的設計合理分配了井口空間，不妨礙井口操作，可用于冬季施工。

2）桿、管在線清洗技術的應用實現了抽油桿、油管外壁清洗效果達到地面清洗標準，污油直接進入井筒內；油管內部污油污水無污染回收，達到直接回注標準；不產生帶油防滲布及其他帶油廢棄物，作業過程污油不落地。