【摘要】針對(duì)油管結(jié)垢問(wèn)題的清洗方法，提出高壓水井下射流清洗新技術(shù)，分析了傳統(tǒng)清洗方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)高壓水井下射流技術(shù)的原理和脈沖射流清洗、空化射流清洗、磨料射流清洗在油管除垢方面的應(yīng)用進(jìn)行介紹，證明高壓水射流洗井技術(shù)是一種依靠高壓水流進(jìn)行洗井的新工藝，它具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)洗井液污染、無(wú)腐蝕、射流點(diǎn)均勻和能夠擾動(dòng)井壁外濾料層等優(yōu)點(diǎn)，是綠色環(huán)保、高效可行的清洗油管，清除油管結(jié)垢的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】高壓水井下射流技術(shù)；油管結(jié)垢；除垢

油井在油氣生產(chǎn)過(guò)程中難免出現(xiàn)結(jié)垢，這些不溶混合物逐漸摻雜在一起，黏附在鉆井設(shè)備和管道上，早期形成的積垢將使生產(chǎn)油管表面粗糙，摩擦阻力不斷增大，降低了流速。隨著結(jié)垢量的增加，使生產(chǎn)率大大下降，油管的通流截面積變小。這種不溶沉積垢很難用傳統(tǒng)的機(jī)械方法和化學(xué)方法清除掉?，F(xiàn)在研發(fā)出一種高壓水井下射流清洗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了完美、清潔、高效、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的油井除垢清洗，在石油行業(yè)得到了大力推廣。

1、傳統(tǒng)除垢方法的優(yōu)點(diǎn)和缺陷

傳統(tǒng)的機(jī)械清洗方法雖然不含污染環(huán)境的藥劑，方法簡(jiǎn)單便于操作，節(jié)約用水，不腐蝕金屬材料，除垢除銹效果較好，適合清洗大型機(jī)器，但是不方便清洗構(gòu)造復(fù)雜的設(shè)備，且清洗裝置占用規(guī)模較大，必須看到清洗表面才能操作，需要拆解被清洗設(shè)備，很容易對(duì)設(shè)備造成損傷。采用化學(xué)方法清洗，雖然能均勻清洗復(fù)雜設(shè)備表面，無(wú)需解體被清洗件，縮短工期，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)被清洗金屬表面的電蝕、龜裂等缺陷，對(duì)設(shè)備的局部損害較小，但是化學(xué)清洗法對(duì)環(huán)境有污染，廢清洗液很難處理，清洗液配比不當(dāng)會(huì)對(duì)基體產(chǎn)生腐蝕，耗費(fèi)的水量大，不適合清洗封閉管線。利用超聲波清洗雖然效率高，質(zhì)量好，便于清洗復(fù)雜零件和深孔、盲孔內(nèi)的污物，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗，但是無(wú)法清除微小污粒，工件必須放置在聲波振動(dòng)中心才能實(shí)現(xiàn)均勻的清洗效果，還需要使用清洗劑。采用水射流清洗不損傷設(shè)備基體，清洗成本低，效率高，可以清通完全堵塞的管子，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可以清洗常規(guī)方法難以清洗的設(shè)備，但是用水量大，必須建立廢水回收過(guò)濾裝置才能實(shí)現(xiàn)水資源重復(fù)利用，減少水浪費(fèi)。

2、高壓水射流清洗油管結(jié)垢的原理

高壓水射流清洗裝置一般由泵、高壓軟管組件、控制閥和清洗噴嘴等部件組成。高壓水射流清洗，是由高壓泵產(chǎn)生高壓水源，并使液流通過(guò)噴嘴，形成高速射流。高壓水射流沖擊物體初期，也就是射流束與結(jié)垢物表面接觸最初的幾微秒內(nèi)，水射流的沖蝕效果最好。水以極高的速度沖擊固體表面，這種沖擊和炸藥在物體表面爆炸現(xiàn)象十分相似，這種破壞主要發(fā)生在脆性物體內(nèi)。水的沖擊速度越大，產(chǎn)生的破壞也就越大，因?yàn)闆_擊速度大，應(yīng)力脈動(dòng)作用時(shí)間長(zhǎng)，裂紋有充分的時(shí)間擴(kuò)展和發(fā)育。水射流對(duì)固體表面的破壞不僅是正向的沖擊作用，而且有切向的沖蝕作用。射流射向固體壁后轉(zhuǎn)化為切向流，這種高速切向流挾帶著被剝離下來(lái)的物質(zhì)顆粒一起沖刷新露出的結(jié)垢表面，提高了清洗效果。此外，固體表面有裂隙時(shí)，射流能產(chǎn)生水楔作用，擴(kuò)大裂縫，加速裂隙的發(fā)展，有助于垢層的剝離，提高除垢效果，從而達(dá)到清洗油垢目的。

高壓水射流一般采用高壓柱塞泵來(lái)形成高速射流，柴油機(jī)作為泵的能量源。噴嘴有圓柱形噴嘴、錐形噴嘴、扇形噴嘴、流線形噴嘴等，噴嘴的選擇要根據(jù)清洗對(duì)象的性質(zhì)和清洗要求來(lái)決定。高壓水射流的清洗參數(shù)包括壓力和流量的選擇、高壓膠管管徑與長(zhǎng)度、噴嘴的形狀和尺寸的選擇以及橫移速度、靶距和射流沖擊角等，合理選擇這些參數(shù)以及優(yōu)化它們的組合是提高水射流清洗效率，降低能耗的重要手段之一。

3、高壓水射流技術(shù)在油田的應(yīng)用

石油石化行業(yè)是高壓水射流清洗技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的行業(yè)，譬如鉆井平臺(tái)和儲(chǔ)罐的石蠟和原油殘?jiān)?、鉆井套管的泥垢清洗，管道疏通；各種設(shè)備、容器內(nèi)外壁的污垢，換熱器、冷卻塔、煉焦?fàn)t中的原油殘?jiān)?、焦油污垢，各種沉淀物、橡膠、乳膠等的清洗；鍋爐、換熱器、罐槽、閥門、管道、蒸發(fā)器、反應(yīng)釜、電解槽、過(guò)濾器的清洗去污等。高壓水射流清洗除包括通常使用的清水射流清洗、脈沖射流清洗、空化射流清洗、磨料射流清洗等。

3.1脈沖射流清洗方法應(yīng)用

脈沖射流清洗需要專門的脈沖噴嘴，清洗水通過(guò)脈沖噴嘴形成脈沖射流。脈沖射流由于能產(chǎn)生斷續(xù)大結(jié)構(gòu)的渦流環(huán)，渦流環(huán)的發(fā)展、壯大及破裂導(dǎo)致射流速度的脈動(dòng)，從而使得脈沖射流在沖擊物料表面時(shí)有較大的壓力變化。由于瞬時(shí)沖擊壓力的增大，使得脈沖射流的破碎能力增強(qiáng)，脈沖射流比連續(xù)射流的破碎能力要大得多。

脈沖射流清洗對(duì)一些化學(xué)及其它物理方法無(wú)法清除的致密堅(jiān)硬的水垢有良好的清洗效果，清洗速度快。適用于油田管線、儲(chǔ)罐、換熱器等的清洗。

3.2空化射流清洗方法應(yīng)用

空化是一種復(fù)雜的流體動(dòng)力現(xiàn)象。一般認(rèn)為水在高速運(yùn)動(dòng)中，沿物體某處的局部壓力低于該處的飽和蒸汽壓力時(shí)，不僅溶在水中的空氣會(huì)逸出，而且水自身也開(kāi)始汽化，形成許多空泡。這些空泡達(dá)到高壓區(qū)時(shí)會(huì)崩潰，同時(shí)產(chǎn)生的壓縮波或者微射流對(duì)附近固體表面的破壞性極大，所以對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的水力機(jī)械，一般均極力避免這種空化現(xiàn)象?？墒强栈F(xiàn)象應(yīng)用在清洗中，極有利于表面物質(zhì)的破碎，實(shí)現(xiàn)清洗整個(gè)油管內(nèi)壁結(jié)垢的目的。

3.3磨料射流清洗方法的應(yīng)用

磨料射流清洗噴嘴由水射流噴嘴、混合室、磨料射流噴嘴組成。磨料射流有兩種類型，一是磨料水射流，一是磨料漿體射流。前者是通過(guò)噴嘴形成的高壓水和磨料相互混合，形成固液兩相流；后者是預(yù)先將磨料、水和添加劑混為漿體再通過(guò)噴嘴噴出。磨料水射流又分為前混合式和后混合式。目前，兩種方式的磨料水射流清洗都有一定的發(fā)展，其中后混合式磨料水射流清洗應(yīng)用更為廣泛。磨料射流的清洗效果除了與噴嘴直徑、靶距、噴射角度等有關(guān)外，還與磨料的直徑有關(guān)。

4、結(jié)論

高壓水射流洗井技術(shù)是一種依靠高壓水流進(jìn)行洗井的新工藝，它具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)洗井液污染、無(wú)腐蝕、射流點(diǎn)均勻和能夠擾動(dòng)井壁外濾料層等優(yōu)點(diǎn)，是綠色環(huán)保、高效可行的清洗油管，清除油管結(jié)垢的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳東輝，劉彩玉.井下射流除垢技術(shù)的新進(jìn)展[J].石油機(jī)械，2002.5

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