油井杆管在线清洗车研制

江智强，巨亚锋，梁万银，廖永刚3，白小佩，赵鹏玉

(1.中国石油长庆油田分公司 油气工艺研究院，西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018；3.中国石油长庆油田分公司 第十采油厂，甘肃 庆阳 745100)

国内大部分油田进入开采中后期，修井作业已成为油气田开采的重要工作内容。在油井修井作业过程中，抽油杆、油管起出时会有原油泄漏。在蒸汽清洗油杆、管过程中，会产生大量的污油、污水，导致环境污染和资源浪费，给石油企业造成经济损失和巨大环保风险[1-2]。传统方法是在井场挖污油池、地面铺设防渗布，从而使油污不落地。但是，油污掉落至防渗布上，回收困难，且防渗布黏带油污后无有效处理手段，造成二次污染，已不能满足新形势下的油田环保要求。近年来，国内各大石油公司开展了油井清洁修井技术研究，提出了修井作业油杆管密闭在线清洗技术[3-5]，目前的装备大多存在功能单一和清洗效果差等问题，迫切需要提升装备的适应能力。2017年以来，中国石油长庆油田分公司围绕“油污不落地”的清洁作业理念，集成设计了一套油井杆管在线清洗车。该车可在起抽油杆和油管的过程中实现密闭在线清洗、废液回收与分离处理再利用。较好地解决了油井修井作业过程中的污染问题，促进了修井作业模式的转变。

1 结构

油井杆管在线清洗车是针对修井作业过程中，油杆管密闭在线清洗需求而开发的一种集高温、高压清洗及废液回收处理作业于一体的车载设备。该设备装载在二类底盘车上，由柴油发电机组作为动力系统、前部安装有蒸汽冷凝回收泵、污油处理罐(含集油箱)、离心真空泵、旋流除油器；后部安装有清水罐、补水泵、特种蒸汽锅炉(含燃烧器)和耐高温柱塞泵，柱塞泵上部为高压胶管卷筒、低压胶管卷筒等。发电机组和燃烧器的燃料均来自底盘车的柴油罐。结构如图1所示。

2 工艺流程

油井杆管在线清洗车工艺流程如图2所示。在修井作业起油杆管过程中，该车以柴油发电机组和燃烧器作为整机的动力源，清水罐的水经供水泵进入特种蒸汽锅炉加热(水温升至100℃以上)，再进入耐高温柱塞泵增压，通过高压软管输送给井口清洗装置。利用汽-水混合介质高温、高压双重作用，冲蚀、溶解抽油杆和油管表面的蜡垢。在冷凝回收泵条件下，井口清洗装置中返出的废液通过低压软管被吸入污油处理罐中，经过斜板进行气、油、水初级分离。当污油处理罐液位达到一定值时，启动冷凝回收泵，将污水泵入旋流除油器中进行油水二次分离。分离后的油进入污油处理罐的集油箱，水回流至清水罐进行重复利用。该工艺实现油杆管同步清洗和作业废液实时回收处理，达到环保要求。

3 主要技术参数

1) 高温高压清洗系统。

额定工作温度 160 ℃

额定工作压力 20 MPa

额定工作排量 6 m3/h

2) 负压回收处理系统。

极限真空压力 0.098 MPa

额定水处理排量 6 m3/h

原油回收率 ≥ 90%

3) 处理后水质指标。

含油量≤10 mg/L，悬浮物≤5 mg/L，悬浮物中值直径≤3 μm。达到循环再利用水质指标要求。

1—污油处理罐(集油箱)；2—旋流除油器；3—清水罐；4—特种蒸汽锅炉(燃烧器)；5—高压胶管卷筒；6—低压胶管卷筒；7—耐高温柱塞泵；8—发电机组；9—供水泵；10—蒸汽冷凝回收泵；11—底盘。

图2 油井杆管在线清洗工艺流程

4 技术特点

油井杆管在线清洗车的研制成功，实现了抽油杆和油管同步清洗和废液实时回收处理，杜绝修井作业过程中环境污染。

1) 清洗系统改进优化。高温蒸汽难以清洗抽油杆表面硬蜡。清洗系统采用后置耐高温柱塞泵，通过冷水加热、热水增压后形成高温、高压的蒸汽-热水介质，工作压力大幅提高，保证清洗效果[6-10]。配备超压保护装置，当出口压力超过整机最大工作压力后，柴油发电机可自动停机，保障作业安全。

2) 废液回收处理系统创新。利用真空泵形成的负压将废液吸入污油处理罐中，并采用旋流除油器进行油水分离，实现废液循环再利用，节约用水，且油污可通过蒸汽冷凝泵外排。

3) 集中智能控制系统。该车利用MCS系列单片机以及12位A/D器件等开发的数据采集系统，辅助必要的传感器，对热洗过程中温度、压力、流量、液位及油料消耗数据进行实时采集、存储，实现工作过程中检测数据信息的数字化处理和全程检测[11]，方便对单井清洗回收效果进行分析和评价。

4) 整机集成优化设计。通过整体优化布局，集成了高温高压清洗和废液回收处理等多项功能，作业时不需要其它车辆配合，减少操作人员，节约作业成本。

5 现场应用

2017年完成研制任务后，为了检验油井杆管在线清洗车在各种作业井况下的清洗效果，选取了4口结蜡严重和高汽油比的油井进行了现场试验。试验表明，整机运行平稳，工作状态良好，抽油杆和油管清洗干净。废液实时回收，分离处理后，各项技术指标均达到重复再利用要求。现场试验数据如表1所示。

表1 油井杆管在线清洗车试验数据

6 结论

1) 油井杆管在线清洗车采用一体化设计思路，集成了高温高压清洗、废液负压回收、油水分离和智能控制功能于一体，满足了修井作业油杆管密闭在线清洗和废液回收处理需求。

2) 现场应用表明，该车结构紧凑、工作性能稳定、自动化程度高、安全可靠，实现了作业过程油污不落地，避免环境污染。全面提升了国内修井作业装备的专业化水平，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔。