在井口对油管外壁进行清洗的系统、装置和方法与流程

本发明涉及一种清洗工具，具体涉及一种在井口对油管外壁进行清洗的系统、装置和方法。

背景技术：

石油主要是由各种组份的碳氢化合物组成的混合物溶液，目前我国原油富含蜡，据统计，含蜡量超过10％的原油几乎占整个产出原油的90％，而且大部分开采原油蜡含量均在20％以上，致使油层渗透率降低。油气开采中，蜡从油中分离淀析出来，不断的蜡沉积便导致堵塞产油层、油井产量下降，甚至造成停产，给生产带来麻烦。常用的清蜡方法为将油井内的抽油杆、油管一根一根提到地面，然后用高温蒸汽喷射清洗，费时费力，且对现场环境污染比较严重，因此，如何可靠有效的完成清蜡工作，同时又要达到节能环保的要求是目前急需要解决的问题。

现目前油田主要清蜡方式为蒸汽车现场清蜡，蒸汽车在冲洗过程中需要浪费大量的蒸汽，能源浪费大，效率比较低；在清洗过程中因为是高温蒸汽作业，蒸汽喷射时还带有一定的压力，存在安全隐患；最重要的是清洗下来的污油和石蜡落在地表和薄膜上，对现场环境污染很大，且薄膜还不容易降解，后期的环保处理也要花费一定的费用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是目前开放式蒸汽清洗时效率低，外泄蒸汽造成安全隐患，同时清理下来的物质易造成环境污染，其目的在于提供一种在井口对油管外壁进行清洗的系统、装置和方法，该系统、装置和方法在井口采用封闭式蒸汽清洗，清洗效率高，安全性高，同时能够实现对蒸汽和清理下来的物质集中回收，无残留物渗出，防止造成环境污染。

本发明通过下述技术方案实现：

在井口对油管外壁进行清洗的系统，包括井口清洗装置，所述井口清洗装置的进汽口连通有蒸汽发生装置，井口清洗装置的出液口连通有回收装置。目前对于油田修井作业的清蜡施工主要采用以下几种方案：

1、超导循环清蜡车热洗工艺，这是利用油井自身产液对油井热洗清蜡，具体工艺过程是：油井产出液→超导循环洗井车加热→注入油套环空→油管返出→油井井口→超导循环洗井车加热→循环→排蜡→循环→集油管线至计量站。这种方式的缺点是：其热洗时间长，步骤繁琐，而且容易对油层产生危害。

2、锅炉车热洗清蜡工艺，其工艺过程是：罐车拉水→锅炉车加热→注入油套环空→油管返出→油井井口→集油管线至计量站。这种方式的缺点是：热洗时间长，对油层产生危害。

3、蒸汽车现场清蜡，其工艺过程是：蒸汽车加水→蒸汽车加热→现场对抽油杆和油管进行冲洗→原油和蜡落至现场隔离薄膜→将薄膜运走做环保处理。这种方式虽然相对于前两种方式能够提高清洗效率，但是其采用开放式蒸汽清洗，蒸汽的利用率低，能源浪费大，在清洗过程中因为是高温蒸汽作业，蒸汽喷射时还带有一定的压力，存在安全隐患；最重要的是清洗下来的污油和石蜡落在地表和薄膜上，对现场环境污染很大，且薄膜还不容易降解，后期的环保处理也要花费一定的费用。

而本系统采用封闭式清洗方式，通过在井口设置清洗装置，蒸汽直接从蒸汽发生装置导入清洗装置，油管进入到清洗装置中对外壁进行清洗，产生的油污和蒸汽液化水通过回收装置回收，在清洗过程中不会有物质掉落到外界，实现了对现场环境的保护，同时也不需要铺设薄膜，使得整个清洗周期缩短，而且封闭式清洗方式，能够在清洗过程中对通过其封闭区域的油管外壁进行持续且循环的清洗，保持足够的压力和温度，使得管壁的蜡能够快速清理干净，大大提高了清洗效率。

为了保持或者增加回收过程中的流通性，使得油污和污水能够被持续地排出，保持整个清洗过程能够维持在足够的压力和温度内，还包括吸入箱，吸入箱连通有真空泵，真空泵与回收装置连通。

由于油田都是在野外，不方便架设大型加热锅炉维持蒸汽输送，本方案采用蒸汽车，在原车体的基础上，设置回收装置、吸入箱、真空泵以及蒸汽发生装置，并且回收装置、吸入箱、真空泵以及蒸汽发生装置均设置在车体上。

在井口对油管外壁进行清洗的装置，包括两个结构相同的壳体，壳体均内部中空且两端开口，壳体之间设置有喷射环和吸收环，且喷射环同时与吸收环和其中一个壳体无缝连接，吸收环同时与喷射环和另一个壳体无缝连接。对油管的清洗过程主要是在喷射环和吸收环之间进行，喷射环喷出高温蒸汽对油管外壁进行清洗，清洗出来的杂质在重力作用和吸收环本身的负压吸附作用下进入吸收环中，通过油管相对于装置的不断移动，形成持续的清洗，由于整个清洗过程主要是在喷射环和吸收环之间进行，所以要在两端进行密封，在壳体中均设置有胶芯，且胶芯的外壁与壳体内壁无缝连接，喷射环和吸收环均设置在胶芯之间，而且胶芯的通孔、壳体的通孔、喷射环的通孔和吸收环的通孔同轴且连通。胶芯不但起着对壳体腔体内壁的密封作用，而且其还要对附着在油管外壁的油蜡化合物进行初步隔离刮除，为了保证油管在清洗装置移动过程中能够保持轨迹并且不与其它部件碰撞，最好将胶芯的通孔、壳体的通孔、喷射环的通孔和吸收环的通孔同轴，使得移动过程受力稳定，同时清洗时油管受到的力一致，每个面都能够同时被清洗干净。

蒸汽发生装置产生的蒸汽通过设置在喷射环的外壁上的进汽口与所有的喷嘴连通，而喷射环中设置的喷嘴分为两层，每层喷嘴绕着喷射环的中心线均匀布置在同一圆周上，且喷嘴的中心线和喷射环的中心线呈30°至60°的夹角。蒸汽产生后具有一定的压力，其通过油管被引到进汽口中，进汽口分为两个且沿着喷射环的轴线对称设置，而油管的外形都是圆柱形结构，所以喷嘴要绕着喷射环的中心线均匀布置在同一圆周上，在清洗过程中，要对所有通过喷射环区域的油管外壁进行无死角清理，所以喷嘴的角度和数量要经过合理的设计，经过研究发现，当喷嘴的中心线和喷射环的中心线呈30°至60°的夹角范围内时，喷射出的蒸汽能够对通过喷射环区域的油管外壁进行全覆盖，保证清洗质量和清洗效率，满足油管外壁的清洗要求。

回收装置的回收管与吸收环外壁上设置的出液口连通，而出液口与所有的吸收嘴连通，吸收环中设置的吸收嘴分为两层，每层吸收嘴绕着吸收环的中心线均匀布置在同一圆周上，且吸收嘴的中心线和吸收环的中心线呈30°至60°的夹角，吸收嘴是用于将清除过程中产生的油污和蒸汽液化后的污水排出，为了防止造成堆积，所以吸收嘴的数量要与喷嘴数量相同，才能形成持续的排出工作，而且吸收嘴也要呈一定角度的倾斜设置，这样才能形成对油污和污水的排出，防止造成某一区域的堆积，经过研究，当吸收嘴的中心线和吸收环的中心线呈30°至60°的夹角范围时，能够使得吸收稳定性满足要求，实现与蒸汽喷射形成稳定的对应关系，满足使用要求。

在井口对油管外壁进行清洗的方法，包括以下步骤：

(1)、将油管从井口清洗装置的一端插入到壳体中的胶芯的内腔中，与油管外壁先接触的胶芯内壁对附着在油管外壁的油蜡化合物进行隔离刮除；

(2)、步骤(1)的油管进入到喷射环区域时，蒸汽发生装置产生出来的高温蒸汽进入井口清洗装置的进汽口并在喷射环区域内形成正压，再通过上下两排喷嘴喷射出蒸汽，形成全覆盖的扇形蒸汽对处于喷射环区域内的油管外壁进行清洗；

(3)、清洗后液化的蒸汽和污水流至下吸收环的空腔中，通过吸收嘴将污水吸入到真空箱中；

(4)、继续移动油管，从而持续对所有穿过井口清洗装置的油管外壁进行清洗。

通过上述方法，高温高压蒸汽通过两端的胶芯封闭后限制在一个基本固定的空间中与油管外壁进行接触，使得蒸汽的利用率大大提高，油管外壁受到持续的高温高压蒸汽作用，更容易将油蜡清理下来，油管持续地通过该空间，形成对油管外壁的持续清洗，清洗干净并且质量保持统一，清洗的效率也高，缩短等待时间，减少采油中断时间，不会对油层造成破坏。而且在蒸汽清洗和清理下来的物质排出过程形成封闭处理过程，无油蜡物或者污水掉落在现场，都被回收进行处理，不会造成环境污染，并且密封清洗过程也防止了高温高压蒸汽的泄漏，保护了现场施工人员的安全。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：该系统、装置和方法在井口采用封闭式蒸汽清洗，蒸汽利用率高，能够快速将油管外壁清理干净，提高了清洗效率，同时蒸汽不会溢出，提高了安全性，而且能够实现对蒸汽和清理下来的物质集中回收，无残留物渗出，防止造成环境污染。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明使用状态示意图；

图2为井口清洗装置的外形图；

图3为井口清洗装置的剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-吊车，2-井口清洗装置，3-进汽管，4-出液管，5-回收装置，6-蒸汽发生装置，7-吸入箱，8-车体，9-真空泵，10-壳体，11-喷射环，12-吸收环，13-出液口，14-进汽口，15-吸收嘴，16-喷嘴，17-油管，18-胶芯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图3所示，在井口对油管外壁进行清洗的系统和装置，其硬件结构如下，通过在原清蜡车本体上进行改造，增加一套真空蒸汽回收装置，将回收装置5、吸入箱7、真空泵9以及蒸汽发生装置6均设置在车体8上，蒸汽发生装置6采用水罐和加热室，蒸汽发生装置6通过进汽管3与井口清洗装置2的进汽口14连通，回收装置5作为真空箱，真空箱顶部有真空抽出口，其通过油管与真空泵9连接，通过真空泵9抽取，保持其内部的真空状态，而底部设置有排污口，用于排出油污，真空箱通过出液管4和井口清洗装置2的出液口13连通，吸入箱7同样也设置有排污口，用于排出抽取真空时吸入的油污或者污水。

通过吊车1将井口清洗装置2吊到井口进行使用，装置设置有两个结构相同且均内部中空且两端开口的壳体10，而壳体10中均设置有胶芯18，且胶芯18的外壁与壳体10内壁无缝连接，壳体10之间设置有喷射环11和吸收环12，且喷射环11同时与吸收环12和其中一个壳体10无缝连接，吸收环12同时与喷射环11和另一个壳体10无缝连接，喷射环11和吸收环12均设置在胶芯18之间，胶芯18的通孔、壳体10的通孔、喷射环11的通孔和吸收环12的通孔同轴且连通。

在实际使用时喷射环11中设置有两层喷嘴16，每层喷嘴16绕着喷射环11的中心线均匀布置在同一圆周上，每层均采用12个喷嘴16，喷嘴16的中心线和喷射环11的中心线呈30°、45°或60°的夹角，喷射环11的外壁上对称设置有两个进汽口14，进汽口14与所有的喷嘴16连通。吸收环12中设置有两层吸收嘴15，每层吸收嘴15绕着吸收环的中心线均匀布置在同一圆周上，每层均采用12个吸收嘴15，且吸收嘴15的中心线和吸收环12的中心线呈30°、45°或60°的夹角，吸收环12外壁上对称设置有两个出液口13，出液口13与所有的吸收嘴15连通。

如图3所示，井口清洗装置2使用时根据重力等因素，喷射环11位于吸收环12上，在使用时其胶芯18的内径通常为70mm，与油管17的外径来匹配，而主油管提升速度通常为0.5m/s，进汽管3的外径为1寸、内径为20mm，内部通入压力1mpa、温度180℃、流量1000kg/小时的蒸汽，喷嘴16分两排共24个，上排喷嘴和下排喷嘴均与油管中心呈45°设置，并且倾斜方向均是朝着远离油管中心线，吸收嘴15也分两排共24个，上排吸收嘴和下排吸收嘴均与油管中心呈45°设置，并且倾斜方向均是朝着远离油管中心线。

在进行油管提升模式清洗时，油管从下至上运行，通过位于下方壳体中的胶芯的内腔时，由于内径为70mm，其能够对附着在油管外壁的油蜡化合物进行初步隔离刮除，油管经过吸收嘴15后进入喷射环11区域时，车体8上的蒸汽发生装置6产生出来的高温蒸汽通过进汽管3连接至井口清洗装置的进汽口14，在喷射环11区域内形成正压，再通过上下两排喷嘴以设定的角度喷射出蒸汽，形成全覆盖的扇形蒸汽对处于喷射环11区域内提升过程中的油管外壁进行清洗，并将油管外壁清洗干净。

清洗后液化的蒸汽和污水流至下吸收环12的空腔中，通过车体上的真空泵对真空箱产生的负压，通过吸收嘴15引入井口清洗装置的出液口13将污水吸入到真空箱中，由于上下两个壳体中的胶芯形成分段环空，使得清洗工作在喷射环11区域内，吸水工作在吸收环12空间内，整体工作过程被上下胶芯在两端封闭，蒸汽压力稳定，清洗的效率和质量高，高温蒸汽不会泄漏再次安全隐患，同时蒸汽的利用率高，由于胶芯具有弹性，即使在油管接箍通过的时候也能确保高温蒸汽不泄漏，下胶芯和上胶芯之间不积累过多的油蜡水化合物，不会对喷嘴和吸收嘴处形成堵塞，影响整个清洗过程，而且喷嘴和吸收嘴的通畅，能够在喷射环11区域内形成持续的高温高压蒸汽，从而对通过喷射环11区域内的油管外壁进行清洗，清洗后液化的蒸汽和污水流由于是流到吸收环12空间，其与未清洗的油管外壁接触，不会对油管造成附着，而且在通过上胶芯时能够对外壁进行刮削，使得粘在外壁上的水珠进行清理。而对于油管下放模式的清洗，原理同上，抽油杆的清洗，原理亦同上，只需要更换相应的胶芯即可。本方案还可以与内管清洗工具配套使用，两者结合，即可完成对抽油杆、油管的内外壁清洗。通过该套装置的应用，可以很好的解决目前油田修井作业中的环保问题。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。