高壓水射流清洗技術(shù)在水井管修復(fù)中的應(yīng)用

1、高壓水射流清洗技術(shù)在水井管修復(fù)中的應(yīng)用2008年10月10日 星期五 12:02 P.M.高壓水射流清洗技術(shù)在水井管修復(fù)中的應(yīng)用簡介：目前高壓水射流清洗技術(shù)已經(jīng)在油田行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是清洗效果均不太理想，本文作者根據(jù)工作實(shí)踐對(duì)高壓水射流清洗流水線的改進(jìn)進(jìn)行了探索，并取得了成功。本文主要針對(duì)高壓水射流清洗水井管的流水線進(jìn)行簡要地介紹。油管是油田主要的采油工具之一，在經(jīng)過長時(shí)間的使用后，部分油管由于內(nèi)壁結(jié)垢、銹蝕等原因，在內(nèi)壁形成一層附著的銹垢層，同時(shí)，注水井和地面注水管線在經(jīng)過長時(shí)間的使用后也會(huì)在管內(nèi)外壁產(chǎn)生銹層，這樣的油管如用于油井，下井后會(huì)因銹垢的脫落造成卡泵、堵管事故，因此只能當(dāng)作水井

2、管或地面注水管線使用，由于沒有較為成熟的油管內(nèi)外壁除垢工藝，形成各采油廠油井管的嚴(yán)重不足而水井管的大量積壓現(xiàn)象，僅中原油田采油三廠一年就有15000余根水井管積壓在現(xiàn)場無法使用。高壓水射流清洗技術(shù)是水井結(jié)垢管重新修復(fù)利用的一種手段，但由于這是一項(xiàng)新興技術(shù)，各采油廠在水井管的清洗設(shè)備和工藝上還不成熟，處于摸索階段，不能達(dá)到水井結(jié)垢管的充分回收利用；結(jié)垢管外壁存在的銹垢使管體探傷的漏磁量增加，影響準(zhǔn)確度，降低利用率，針對(duì)這種情況，采油三廠準(zhǔn)備大隊(duì)有關(guān)技術(shù)人員對(duì)高壓水射流工藝設(shè)備進(jìn)行了研究，對(duì)射流參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化篩選，使修復(fù)后的水井結(jié)垢管達(dá)到了油井的使用要求，開辟了一條水井結(jié)垢管修復(fù)利用的新途徑。方案

3、確定1、結(jié)垢管內(nèi)壁除垢線的設(shè)計(jì)：在進(jìn)行結(jié)垢管的清洗時(shí)，因高壓水噴射槍由于高壓清洗泵排量的限制，噴射出的水流并不是扇形均布，而是在周向方向上的水柱，為實(shí)現(xiàn)油管的內(nèi)徑周向全部沖洗，在噴射槍與油管之間必須有一個(gè)周向旋轉(zhuǎn)。在油管的旋轉(zhuǎn)上以前使用擰扣機(jī)主鉗夾緊油管旋轉(zhuǎn)，由于擰扣機(jī)轉(zhuǎn)速不高，形成噴槍前進(jìn)速度與油管轉(zhuǎn)速之間的矛盾，在沖洗后的油管內(nèi)壁上形成螺旋線，因此解決油管的旋轉(zhuǎn)速度問題可以消除內(nèi)壁清洗不干凈的現(xiàn)象。在經(jīng)過多次的論證與現(xiàn)場試驗(yàn)后，我們探索出了滾輪旋轉(zhuǎn)方法，油管由上料架上到內(nèi)洗線上，油管尾端進(jìn)入后集水罩，依靠氣缸的推動(dòng)作用推動(dòng)前集水機(jī)構(gòu)前進(jìn)，使轉(zhuǎn)動(dòng)軸的喇叭形口與油管結(jié)箍緊密貼近，防止高壓水的外

4、射，依靠輥輪的摩擦力作用帶動(dòng)油管旋轉(zhuǎn)，高壓清洗槍在清洗小車的帶動(dòng)下前進(jìn)，進(jìn)行油管內(nèi)壁清洗。2、外壁除垢線的設(shè)計(jì)：結(jié)垢管的外壁除銹采用旋轉(zhuǎn)噴頭除銹形式，旋轉(zhuǎn)噴頭除銹機(jī)構(gòu)安裝在高壓噴槍上，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 3、整體結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)后的高壓水射流線具有兩條內(nèi)洗線，可以同時(shí)進(jìn)行，并且做到互不干涉。同時(shí)，在油管的上面有壓緊輪，壓緊輪具有三個(gè)作用：一是在兩條內(nèi)洗線進(jìn)行清洗時(shí)，可以做到互不干涉；二是通過壓緊輪的壓緊可以保證油管在清洗時(shí)不會(huì)產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)；三是通過壓緊輪的作用，使油管與滾輪之間的摩擦力增大，徹底杜絕了油管旋轉(zhuǎn)不暢的現(xiàn)象。4、清洗參數(shù)的優(yōu)選：（1）高壓水射流的壓力的優(yōu)選高壓水的壓力根據(jù)銹垢層的附著

5、能力有不同要求，水井結(jié)垢管的銹垢有沉積碳層、水泥層、銹蝕層等多種形式，經(jīng)過現(xiàn)場的多次對(duì)比試驗(yàn)，在沖洗內(nèi)壁銹蝕的油管時(shí)高壓水射流的壓力應(yīng)達(dá)到50Mpa，沖洗結(jié)垢管時(shí)壓力應(yīng)達(dá)到70 Mpa，沖洗內(nèi)壁有附著較為堅(jiān)硬的水泥層的油管時(shí)壓力應(yīng)高于80 Mpa，這就需要根據(jù)實(shí)際情況選用不同壓力級(jí)別的高壓泵，為此我們從德國引進(jìn)了額定壓力為150 Mpa的高壓清洗泵，確保了清洗壓力。（2）、噴頭的選擇在噴頭的選擇上應(yīng)兼顧高壓清洗泵的排量和剝離作用。經(jīng)過多次的現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)，在噴頭的選擇上采用噴射角為60的前六噴頭，噴射孔直徑0.5mm，對(duì)銹垢層起到較好的剪切作用。（3）、油管旋轉(zhuǎn)速度及清洗規(guī)的前進(jìn)速度沖洗的速度由

6、油管的旋轉(zhuǎn)速度決定的，速度過快會(huì)在油管內(nèi)壁形成螺旋線，過慢影響清洗效率。我們經(jīng)過對(duì)多根清洗后的水井管進(jìn)行解剖檢查，發(fā)現(xiàn)高壓水清洗的有效寬度為20mm，依據(jù)這一測量結(jié)果，我們確定了清洗規(guī)前進(jìn)的速度V與油管轉(zhuǎn)速w的關(guān)系為：V20w其中V單位是mm/min；w單位是r/min。由于油管轉(zhuǎn)速過高會(huì)影響高壓水射流的效果，過低效率較低，所以在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終確定了油管轉(zhuǎn)速為180r/min，清洗規(guī)前進(jìn)的速度為3.6M/min。這樣，達(dá)到了每天可以清洗水井管160根的速度，而且清洗效果良好。使用效果經(jīng)過近一個(gè)月的施工，流水線建造完成并投入試生產(chǎn)，動(dòng)作準(zhǔn)確，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。油水井管互換技術(shù)的研究與應(yīng)用解

7、決了水井結(jié)垢管不能用于油井的難題，使大量積壓的水井結(jié)垢管得以修復(fù)利用，而且修復(fù)合格的水井管可以下入油井使用，從而為油田節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，年可修復(fù)水井結(jié)垢管2.4萬根，修復(fù)合格率70，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益680萬元。結(jié)論1、應(yīng)用高壓水射流清洗技術(shù)進(jìn)行水井管清洗是一種切實(shí)可行并且成本較低的一種清洗方式；2、通過合理設(shè)計(jì)以及參數(shù)優(yōu)選，清洗后的水井管完全能夠滿足油井的需要。水射流切割工作原理一、工作原理超高壓水射流切割機(jī)是將普通的水通過一個(gè)超高壓加壓器，將水加壓至3000bar，然后通過通道直徑為0.3mm的水噴嘴產(chǎn)生一道約3倍音速的水射流，在計(jì)算機(jī)的控制下可方便的切割任意圖形的軟材料，如紙類、海綿、纖維

8、等，若加入砂料增加其切割力，則幾乎可以切割任意材料.二、特點(diǎn)：1無切割方向的限制，可完成各種異形加工；2水刀在工件上所產(chǎn)生的側(cè)向力極小，可降低設(shè)定時(shí)間及節(jié)省使用夾具成本；3水刀加工不會(huì)產(chǎn)生熱變形，不需二次加工，可節(jié)省時(shí)間及制造成本；4水刀加工切割速度快，效率高，加工成本低。三、優(yōu)點(diǎn)：1可以輕松地切割不銹鋼板或堅(jiān)硬的大理石、花崗巖等，對(duì)那些因其他方法難以切割的材料如芳綸、鈦合金等各種復(fù)合材料更是非常理想或唯一的加工手段。2切割時(shí)不會(huì)產(chǎn)生裂痕，它可以切割間隙很窄的材料。一般而言，純水切割其切口約為0.1mm至1.1mm，加砂切割其切口約在0.8mm至1.8mm之間.。隨著砂噴嘴內(nèi)孔直徑擴(kuò)大其切口也

9、就愈大。3可作全方位的切割，包括各種形狀、角度或斜度；4不需要進(jìn)行磨邊等二次加工，在切割過程中還可以減少飛塵，改善工作環(huán)境。四、水切割的形式和水切割機(jī)床的構(gòu)成：水切割的形式從水質(zhì)上分，有純水切割和加磨料切割；從加壓方式上分，有液壓加壓和機(jī)械加壓；從機(jī)床結(jié)構(gòu)上分，有龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)。一套完整的水切割設(shè)備由超高壓系統(tǒng)、水刀切割頭裝置、水刀切割平臺(tái)、CNC控制器及CAD/CAM切割軟件等組成五、水切割與激光切割的比較：激光切割設(shè)備的投資較大，目前大多用于薄鋼板、部分非金屬材料的切割，切割速度較快，精度較高，但激光切割時(shí)在切縫處會(huì)引起弧痕并引起熱效應(yīng)；另外對(duì)有些材料激光切割不理想，如鋁、銅等有色

10、金屬、合金，尤其是對(duì)較厚金屬板材的切割，切割表面不理想，甚至無法切割。目前人們對(duì)大功率激光發(fā)生器的研究，就是力圖解決厚鋼板的切割，但設(shè)備投資、維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行消耗等成本也很可觀。水切割投資小,運(yùn)行成本低,切割材料范圍廣,效率高，操作維修方便。六、水切割與線切割的比較：對(duì)金屬的加工，線切割有更高的精度，但速度很慢，有時(shí)需要用其它方法另外穿孔、穿絲才能進(jìn)行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以對(duì)任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸靈活。七、水切割與等離子切割的比較：等離子切割有明顯的熱效應(yīng)，精度低，切割表面不容易再進(jìn)行二次加工。水切割屬于冷態(tài)切割,無熱變形,切割面質(zhì)量好,無須二次加工，如需要也很容易進(jìn)行二次加工。六：高壓水機(jī)用于化肥廠尿素循環(huán)加熱器和汽提塔清洗： 設(shè)備概況和清洗技術(shù)特點(diǎn)：污垢概況：化肥廠的尿素循環(huán)加熱器和二氧化碳汽提塔為列管式不銹鋼換熱器，設(shè)備運(yùn)行時(shí)