杆、管在线清洗环保作业技术研究与应用

于海山 王庆太（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

在小修作业杆、管起出及地面清洗过程中，常产生污油污水，为避免对环境造成影响，现场采用防渗布围挡和应用蒸汽清洗与污油回收二合一装置的环保施工措施。但是，回收的污油污水常有泥土混入，不能直接回收利用，形成落地污油及带油防渗布处理难问题。如何充分利用现有资源实现污油不落地，已经成为小修作业迫切需要解决的问题。现场分析得出，废弃物产生的根源在于杆、管起出及地面清洗过程中产生的污油污水[1-6]。如果能够在井口和杆、管之间建立一个中间环节，在抽油杆和油管起出过程中，既能直接将其外壁清洗干净，又能对油管内清洗后残留的油、水进行收集，这样就能从根源上解决污油不落地的问题；因此，开展了井口在线清洗技术的研究与应用，为油田环保作业提供可靠的技术支持。

1 技术研究现状

目前，油田上应用的杆管清洗技术主要有四项。

1）井口抽油杆和油管自动清洗技术。在井口设置抽油杆及油管清洗装置，在抽油杆及油管起出过程中，通过锅炉设备产生的蒸汽将抽油杆及油管外壁清洗干净。在井口设有单独的接液盘，连接污油污水回收设备，可对产生的污油污水进行收集、回收。

2）抽油杆、油管套内清洗技术。采用超导热洗车作为升温装置，在抽油杆及油管起出过程中，通过超导车产生的高温热水，在油套环空内完成对抽油杆及油管的高温冲洗，油、蜡直接落入井筒内，减少油量损失。

3）井口作业无污染刺洗技术。在井口设置抽油杆及油管清洗、回收一体化装置，主要由刮蜡、清洗、回收三个部分组成。装置的下部设有刮蜡板，对抽油杆及油管的外壁进行刮蜡处理；上部设有一层高温蒸汽喷嘴，对抽油杆及油管的外壁进行蒸汽清洗；装置外部设有回收箱，将刮蜡和清洗部分包围，可以对清洗产生的废液及油管内污油进行收集、回收。

4）井筒内蒸汽除蜡密闭回收工艺技术。该技术由地面全自动清蜡车、井下泄油器、井口抽油杆及油管清洗装置三个部分相配合，做到了抽油杆外壁、油管外壁和内壁的在线清洁清洗。井口部分是整套无污染作业的核心，由一体井口、管杆刮蜡胶筒、内壁清洗器和预热花管组成。在起抽油杆过程中，高温蒸汽经管线入口进入抽油杆清洗装置底部清洗抽油杆，顶部采用刮蜡胶筒二次清蜡，蒸汽经杆、管环空至预热花管返出，经油套环空从套管回收到负压罐内。起出抽油杆及柱塞后，打开井下爆破阀将油管内原油泄入井筒内，投送内壁清洗器，用高温热水顶至泄油器处完成管内壁清洗。对油管外壁清洗原理与抽油杆相同，应用油管外壁清洗装置，通过注入高温蒸汽清洗油管外壁，高温蒸汽经油套环空，从套管阀处负压回收，完成整个抽油杆外壁、油管内壁及外壁的清洗过程。

表1 现有井口清洁化作业技术性能分析

2 技术对比分析

通过对四项技术的研究对比得出：

1）抽油杆、油管套内清洗技术需要配合超导热洗装备，热水需求量大且无法长时间供应。

2）其他三项技术普遍存在的主要问题在于只能在直井应用，不适用定向井及带有扶正器的井，而油田内这两类井占50%以上；所以，这两种技术在油田内并不适用。蒸汽清洗系统只设置一层，在清洗时间及清洗空间上受到限制，对结蜡井的清洗效果不佳（表1）。

3 杆、管在线清洗技术研究

针对技术现状和现场条件，研究并应用一种充分利用油田内现有蒸汽清洗及污油回收二合一装置，在杆、管起出过程中将杆、管外壁清洗干净，将产生的污油无污染回收的技术装置。这种装置安装在井口防喷器上方，由下部蒸汽清洗系统、上部橡胶清洁系统、外部污油收集系统构成（图1）。这样设计的突出优点是蒸汽在清洗杆、管后可向下延伸，形成一个预热段，加强了清洗效果；而且清洗后的杆、管经过橡胶清洁，杆、管表面的清洁度更好；外部污油收集系统能够及时无污染回收清洗产生的以及油管内部的污油污水，避免泥土混入，适用没有泄油器及有泄油器无法泄油的井况。

图1 杆管在线清洗装置实物

3.1 蒸汽清洗系统设计

蒸汽清洗系统采用上中下三层喷嘴，每层4个，三层之间角度相互错开，通过垂直点式喷射蒸汽的方式对杆、管外壁进行清洗。相比单层喷嘴刺洗，在清洗时间和空间上都有优势。将清洗系统设计在下部，清洗后的污油污水可直接流入井筒内部，下部不会受到橡胶的阻挡；并且，清洗后的残余蒸汽在上部橡胶阻挡下，向井筒内部扩散起到预热作用。

3.2 橡胶刮擦系统设计

橡胶刮擦系统主要采用跟随式橡胶筒式设计，适用于定向井。中间细两端粗的橡胶筒式设计使杆、管的贴合度更好，清洁效果更佳，同时其胀缩性也适合加扶正器的井。橡胶刮擦系统设置在蒸汽清洗系统上方，可以将清洗后的杆、管外壁残留的污油污水擦拭掉，使外壁更加清洁，不会存在污油污水滴落的情况。

3.3 收集回收系统设计

收集回收部分结合井口流程设计成锁扣式箱体结构，上部设置倾斜格栅式盖板，防止油管内污油污水冲击溅落出收集箱内；底部设置伴热管缓解温度低时原油凝固堵塞问题，可用于冬季施工。

4 应用效果及效益

4.1 应用效果

杆、管在线清洗技术用于现场30余口井，实现抽油杆、油管外壁清洗效果达到地面清洗标准（图2～图3）；油管内部污油污水无污染回收，达到直接回注标准；不产生带油防渗布及其他带油废弃物，作业过程污油不落地。

图2 抽油杆在线清洗及清洗效果

图3 油管在线清洗及清洗效果

4.2 效益

应用杆、管在线清洗技术，与地面常规锅炉车清洗相比，单井节约作业成本1890元；与地面二合一装置清洗相比，单井节约作业成本190元。杆、管在线清洗技术的研究与应用，解决了油井作业现场环保措施的迫切需求，实现污油不落地、作业过程不产生污染物，提升了作业环保能力，节约了能源。

5 结论

1）杆、管在线清洗技术装置安装在井口防喷器上方，由下部蒸汽清洗系统、上部橡胶清洁系统、外部污油收集系统构成。多层式清洗系统充分利用清洗时间和清洗空间，清洗效果优于单层设置的清洗效果；跟随式橡胶刮擦系统设计，适用定向井及加扶正器的井，杆、管外壁清洁效果更佳；锁扣式回收箱的设计合理分配了井口空间，不妨碍井口操作，可用于冬季施工。

2）杆、管在线清洗技术的应用实现了抽油杆、油管外壁清洗效果达到地面清洗标准，污油直接进入井筒内；油管内部污油污水无污染回收，达到直接回注标准；不产生带油防渗布及其他带油废弃物，作业过程污油不落地。