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【摘要】随着我国各油田油管杆重复利用工作重视程度的提升，油管杆清洗工作量逐步增多。清洗工艺不仅对清洗装备提出了更高的要求，同时对整个修复工艺流程提出集成配套的需求。高质量、高性能、高耐用性的清洗装置将提升油管杆修复的经济效益、作业安全和周围环境。本文通过对国内各油田油管杆的清洗方式现状的分析，结合国内地域和生产作业特点，提出了各种清洗装置技术研究和改进方案，结合各油田采用的清洗装置提出全封闭式油管热煮清洗方案。
【关键词】油管；清洗；应用
一、油管杆清洗设施的状况
在各油田油井生产过程中，油管、抽油杆的重复利用工作是不可或缺的。其中油管、抽油杆清洗是油管杆修复生产工艺流程中一道不可缺少的工序，该工序清洗的洁净度将直接影响后续工序的产品质量和生产环境。
经过几十年的不断摸索实践，从最初的铁池热煮清洗法（图1）逐步发展到目前的全封闭式油管热煮清洗。清洗方法由过去的傻、大、笨、粗逐步演变为精、细、智能化，自动化的程度越来越高。根据调查归纳，我国各油田所使用的油管杆清洗方式主要有以下五种。
1.热力化学清洗法
热力化学清洗是通过锅炉蒸汽经过池内盘管将清洗液加热到一定的温度，并在清洗液中加入一定比例的化学溶解剂，进行油管杆清洗的方法。该方法主要是通过温度和化学剂的双重作用来溶解抽油杆、油管内外壁的油污，此装置基本上是敞于露天，清洗设施简单(图1)。但耗能大，环境污染严重，清洗质量差，生产运行成本高，化学溶解剂在1万元/吨左右，另外锅炉每天消耗的煤也在2吨左右，在冬季能耗更高。该方法的优势是比较适合清洗大管径的油管，如隔热管、4＂以上的油管，池内机构简单，污泥清理方便。
2.高压水射流清洗法
高压水射流清洗是通过高压泵产生的高压水将污垢从管杆壁上清除掉，此方法对环境稍有改善，比较适合内外壁结垢及有锈皮的管类清洗。缺点是设施较为复杂，对水质、材质的要求较高，易损件消耗大，耗能高(主要是电)，清洗速度较慢（与试压机设备数的配比是2：1），对粘度较大（超过8000厘泊）或含蜡较高的油管清洗效果较差，被高压水冲洗掉的油泥又会返粘结在油管杆壁上。
3.中频清洗法
中频清洗是利用电流频率的变化，再通过感应器形成强大的电磁场，管杆体在通过线圈磁场时由于涡流和磁带的损耗而迅速被加热，附在管杆体上的油污被燃烧或熔化掉，从而达到清洗的目的。该方法具有表面加热速度快、效率高，比较适合杆类清洗。缺点是能耗高，空气中的烟尘较大，环境污染严重，属高耗能、高污染设备，对管类及结垢管清洗效果不理想，尤其是管内油污清洗效果较差，油污熔化不易流出。
4.热辐射清洗法
热辐射清洗是通过燃烧器经过辐射管的热辐射原理，由热源通过箱体内周围铝钛合金反射板直接将热能辐射到加热物体上（如抽油杆），使物体受热升温表面污油熔化再经过电动毛刷机刷洗的方法。此方法温度调节范围大，适用于各种性质的原油（温度可在90-150℃之间任意调节），设施相对简单，比较适合实心杆体。但对于空心管的油管类清洗效果不太理想，主要是管内油污不易流出。
5.全封闭式油管热煮清洗法
全封闭式油管热煮清洗是通过天然气燃烧器经过导热管将池内液体加热的方法，其实质就是热力清洗法的演变。它吸取了上述几种清洗方法的优点，通过不断改进完善使之达到能耗低、效率高、污染小、运行成本低的特点。该装置采用了天然气燃烧器直接对清洗液进行加热的方法，取消了通过锅炉的热量转化，因而加热速度快、热效率高。整个清洗池采取了封闭保温处理，减少无功热耗损失（冬季更加明显），清洗液可以长时间保持在88℃左右工作状态。而且可连续同步进出油管，每根油管互不接触，油管受热浸泡时间均等，从而大幅度地提高了油管清洗质量。
二、五种清洗方法的效益对比分析
上述油管杆的清洗方法在各油田都有应用，根据各厂家应用情况我们在各项费用支出上进行了统计分析，从中可计算出各种清洗方法对单根油管所消耗的费用（按年清洗10万根计算单根油管清洗成本）。
通过上表对比可以看出；热辐射清洗在五种方法中所消耗的费用最低，平均每根所摊消的成本费用为2.62元，但由于热辐射清洗有其局限性，对抽油杆清洗来说效果比较理想，可广泛采用。其次为全封闭式热煮清洗方法，平均每根所摊消的成本费用为4元，如果修复厂能够利用油井产出的伴生气，天然气的费用可以不计，则费用大为减少，平均每根所摊消的成本费用仅为2.01元，因此，全封闭式热煮清洗方法是一种高效低成本的先进技术。引用该项技术相对热力清洗一年就可节约清洗剂30万元；燃煤210万元；人工费15万元，经济效益显著。清洗质量有较大提升，环境污染较小，日清洗管可达500-600根，基本上可满足油管修复生产厂的需求采用。目前，全封闭式热煮清洗装置经过多年不断改进，其产品功能日臻完善，被许多油管杆修复生产工艺中广泛。
三、全封闭式热煮清洗装置技术方案
全封闭式热煮清洗装置生产工艺流程，是借鉴其它清洗方式技术基础上并利用美国太波热系统发展起来的，全封闭式热煮装置重点研发了加热形式、排管方式、油管传输系统、内外壁清洗、自动化控制系统、污泥处理等机能。
1.全封闭式热煮清洗装置基本原理
该装置采用的是燃烧器通过水中的渗铝导热管直接加热清洗池中的水，该渗铝导热管是经过特殊工艺处理后在普通的铁中渗入铝元素，因而具有如下特点：
·导热管虽薄而坚硬，高温不变形，导热速度极快。
·耐腐蝕性强，不易被水所侵蚀锈穿，使用寿命在10年以上。
·耐高温，抗氧化性高，不易被火焰烧蚀氧化，极具耐烧性。
池子为封闭式箱体（图2），油管经上料架由单滚传输线从端面进入箱体。箱体内油管托盘自动将油管拨入托盘槽内，中心轴在减速电机的驱动下，带动油管托盘匀速缓慢旋转并将油管均匀排列，油管有序的在轮盘内做圆周运动，油管间距一致，运动速度平稳（可在线调速，出管量90-120根/小时），下部为水体，配有四套美国太波原装进口热能燃烧器，通过渗铝导热管直接将箱体内的水加热到80～980C，使油管上附着的原油融化分解，并可连续进管出管，每根油管在箱体内融解的时间均为30--40分钟。 2.全封闭式热煮清洗方案
该装置对油管内外壁的清洗全部设计在箱体内进行，一是充分利用池内高温液体。二是冲刷下来的油泥滞留在池内，达到一定容量集中处理。三是有效防止环境污染。当油管旋转到内清洗位置时，由一台大排量热循环泵(100m3/h)对油管内壁进行多次冲洗，当油管托盘旋转一周后,无需机械干预自动翻转到外洗单滚传输线上（外壁单滚传输线倾斜300安装），在传输过程中油管边旋转边前进，并通过另一台大排量热循环泵（100m3/h）对油管外壁环形喷洗外加毛刷机刷洗，完成后油管经过传输线由端面旋转输出下料,进入下道工序生产。
3.密闭系统
为了最大限度保持清洗液的温度不流失不下降，减少能源的消耗。箱体设计成全封闭式结构（含顶部），只预留若干个进口，供维修时出入，保温层采用岩棉彩钢板结构并与箱体贴实，以求热量损失最小化。此密闭方式在西、北各油田冬季较为漫长的区域尤其重要，连续生产水体温度保持在88℃以上。
4.自动化控制方案
与清洗装置相配套的还有部分进出暂存架、传输线、翻板等机构，组合成一套完整的本工序生产流程线，该工序的繁琐度与厂方的要求和场地的局限性密切相关。
全封闭式热煮清洗裝置从油管进入暂存架开始到离开箱体传输线进入下一工序全过程实现自动控制，利用现已比较成熟的PLC计算机控制技术，对每一动作点包括箱体内看不见的动作（如传输、加热、清洗、旋转、移动、定位、停止）等全过程及功能要求进行准确自动控制。与此同时，为保证人员和设备的安全与维修调试的方便，必备一套手动控制台，对某一动作点可单独操控（图3）。对于距离远或影响到视线的部位，安装摄像头或监控器，通过电脑显示器能清晰观测到该部位工作状况。
5.安全与环境保护方案
油管清洗施工作业的安全和环境保护是非常重要的环节。一方面，由于油管清洗是在高温、密闭、机构多的环境下运行，导致系统各个工作环节都存在安全隐患。另一方面，油管在出箱体时，管内难免带出少量污水，一天500-600根的清洗量所带出的污水量不可小视，必须经过处理满足环境要求。油管带出的水一般是重新注入到池内再利用，而箱体内的污油达到5cm左右时，经油泵抽吸到罐车拉运到集油站回收。污泥则集中到联合站集中处理，不能随意丢弃污染环境，污水则回收再利用。我国目前还没有针对油管杆清洗作业制定相应的规范。
四．结束语
油管杆清洗装置是油管杆修复生产工艺流程中重要组成部分。在保证连续生产作业的情况下，适用性强、技术性能先进并能够与检测、试压主力装备集成配套将缩短生产作业的时间，降低生产运行成本。国内各油田在该方面还处在不断摸索阶段。借助于国内各油田油管杆修复作业工作量的增长，结合我国的地域和生产工艺特点研发清洗装置，将对提升我国各油田油管杆重复利用工作具有十分积极的作用。
【关键词】油管；清洗；应用
一、油管杆清洗设施的状况
在各油田油井生产过程中，油管、抽油杆的重复利用工作是不可或缺的。其中油管、抽油杆清洗是油管杆修复生产工艺流程中一道不可缺少的工序，该工序清洗的洁净度将直接影响后续工序的产品质量和生产环境。
经过几十年的不断摸索实践，从最初的铁池热煮清洗法（图1）逐步发展到目前的全封闭式油管热煮清洗。清洗方法由过去的傻、大、笨、粗逐步演变为精、细、智能化，自动化的程度越来越高。根据调查归纳，我国各油田所使用的油管杆清洗方式主要有以下五种。
1.热力化学清洗法
热力化学清洗是通过锅炉蒸汽经过池内盘管将清洗液加热到一定的温度，并在清洗液中加入一定比例的化学溶解剂，进行油管杆清洗的方法。该方法主要是通过温度和化学剂的双重作用来溶解抽油杆、油管内外壁的油污，此装置基本上是敞于露天，清洗设施简单(图1)。但耗能大，环境污染严重，清洗质量差，生产运行成本高，化学溶解剂在1万元/吨左右，另外锅炉每天消耗的煤也在2吨左右，在冬季能耗更高。该方法的优势是比较适合清洗大管径的油管，如隔热管、4＂以上的油管，池内机构简单，污泥清理方便。
2.高压水射流清洗法
高压水射流清洗是通过高压泵产生的高压水将污垢从管杆壁上清除掉，此方法对环境稍有改善，比较适合内外壁结垢及有锈皮的管类清洗。缺点是设施较为复杂，对水质、材质的要求较高，易损件消耗大，耗能高(主要是电)，清洗速度较慢（与试压机设备数的配比是2：1），对粘度较大（超过8000厘泊）或含蜡较高的油管清洗效果较差，被高压水冲洗掉的油泥又会返粘结在油管杆壁上。
3.中频清洗法
中频清洗是利用电流频率的变化，再通过感应器形成强大的电磁场，管杆体在通过线圈磁场时由于涡流和磁带的损耗而迅速被加热，附在管杆体上的油污被燃烧或熔化掉，从而达到清洗的目的。该方法具有表面加热速度快、效率高，比较适合杆类清洗。缺点是能耗高，空气中的烟尘较大，环境污染严重，属高耗能、高污染设备，对管类及结垢管清洗效果不理想，尤其是管内油污清洗效果较差，油污熔化不易流出。
4.热辐射清洗法
热辐射清洗是通过燃烧器经过辐射管的热辐射原理，由热源通过箱体内周围铝钛合金反射板直接将热能辐射到加热物体上（如抽油杆），使物体受热升温表面污油熔化再经过电动毛刷机刷洗的方法。此方法温度调节范围大，适用于各种性质的原油（温度可在90-150℃之间任意调节），设施相对简单，比较适合实心杆体。但对于空心管的油管类清洗效果不太理想，主要是管内油污不易流出。
5.全封闭式油管热煮清洗法
全封闭式油管热煮清洗是通过天然气燃烧器经过导热管将池内液体加热的方法，其实质就是热力清洗法的演变。它吸取了上述几种清洗方法的优点，通过不断改进完善使之达到能耗低、效率高、污染小、运行成本低的特点。该装置采用了天然气燃烧器直接对清洗液进行加热的方法，取消了通过锅炉的热量转化，因而加热速度快、热效率高。整个清洗池采取了封闭保温处理，减少无功热耗损失（冬季更加明显），清洗液可以长时间保持在88℃左右工作状态。而且可连续同步进出油管，每根油管互不接触，油管受热浸泡时间均等，从而大幅度地提高了油管清洗质量。
二、五种清洗方法的效益对比分析
上述油管杆的清洗方法在各油田都有应用，根据各厂家应用情况我们在各项费用支出上进行了统计分析，从中可计算出各种清洗方法对单根油管所消耗的费用（按年清洗10万根计算单根油管清洗成本）。
通过上表对比可以看出；热辐射清洗在五种方法中所消耗的费用最低，平均每根所摊消的成本费用为2.62元，但由于热辐射清洗有其局限性，对抽油杆清洗来说效果比较理想，可广泛采用。其次为全封闭式热煮清洗方法，平均每根所摊消的成本费用为4元，如果修复厂能够利用油井产出的伴生气，天然气的费用可以不计，则费用大为减少，平均每根所摊消的成本费用仅为2.01元，因此，全封闭式热煮清洗方法是一种高效低成本的先进技术。引用该项技术相对热力清洗一年就可节约清洗剂30万元；燃煤210万元；人工费15万元，经济效益显著。清洗质量有较大提升，环境污染较小，日清洗管可达500-600根，基本上可满足油管修复生产厂的需求采用。目前，全封闭式热煮清洗装置经过多年不断改进，其产品功能日臻完善，被许多油管杆修复生产工艺中广泛。
三、全封闭式热煮清洗装置技术方案
全封闭式热煮清洗装置生产工艺流程，是借鉴其它清洗方式技术基础上并利用美国太波热系统发展起来的，全封闭式热煮装置重点研发了加热形式、排管方式、油管传输系统、内外壁清洗、自动化控制系统、污泥处理等机能。
1.全封闭式热煮清洗装置基本原理
该装置采用的是燃烧器通过水中的渗铝导热管直接加热清洗池中的水，该渗铝导热管是经过特殊工艺处理后在普通的铁中渗入铝元素，因而具有如下特点：
·导热管虽薄而坚硬，高温不变形，导热速度极快。
·耐腐蝕性强，不易被水所侵蚀锈穿，使用寿命在10年以上。
·耐高温，抗氧化性高，不易被火焰烧蚀氧化，极具耐烧性。
池子为封闭式箱体（图2），油管经上料架由单滚传输线从端面进入箱体。箱体内油管托盘自动将油管拨入托盘槽内，中心轴在减速电机的驱动下，带动油管托盘匀速缓慢旋转并将油管均匀排列，油管有序的在轮盘内做圆周运动，油管间距一致，运动速度平稳（可在线调速，出管量90-120根/小时），下部为水体，配有四套美国太波原装进口热能燃烧器，通过渗铝导热管直接将箱体内的水加热到80～980C，使油管上附着的原油融化分解，并可连续进管出管，每根油管在箱体内融解的时间均为30--40分钟。 2.全封闭式热煮清洗方案
该装置对油管内外壁的清洗全部设计在箱体内进行，一是充分利用池内高温液体。二是冲刷下来的油泥滞留在池内，达到一定容量集中处理。三是有效防止环境污染。当油管旋转到内清洗位置时，由一台大排量热循环泵(100m3/h)对油管内壁进行多次冲洗，当油管托盘旋转一周后,无需机械干预自动翻转到外洗单滚传输线上（外壁单滚传输线倾斜300安装），在传输过程中油管边旋转边前进，并通过另一台大排量热循环泵（100m3/h）对油管外壁环形喷洗外加毛刷机刷洗，完成后油管经过传输线由端面旋转输出下料,进入下道工序生产。
3.密闭系统
为了最大限度保持清洗液的温度不流失不下降，减少能源的消耗。箱体设计成全封闭式结构（含顶部），只预留若干个进口，供维修时出入，保温层采用岩棉彩钢板结构并与箱体贴实，以求热量损失最小化。此密闭方式在西、北各油田冬季较为漫长的区域尤其重要，连续生产水体温度保持在88℃以上。
4.自动化控制方案
与清洗装置相配套的还有部分进出暂存架、传输线、翻板等机构，组合成一套完整的本工序生产流程线，该工序的繁琐度与厂方的要求和场地的局限性密切相关。
全封闭式热煮清洗裝置从油管进入暂存架开始到离开箱体传输线进入下一工序全过程实现自动控制，利用现已比较成熟的PLC计算机控制技术，对每一动作点包括箱体内看不见的动作（如传输、加热、清洗、旋转、移动、定位、停止）等全过程及功能要求进行准确自动控制。与此同时，为保证人员和设备的安全与维修调试的方便，必备一套手动控制台，对某一动作点可单独操控（图3）。对于距离远或影响到视线的部位，安装摄像头或监控器，通过电脑显示器能清晰观测到该部位工作状况。
5.安全与环境保护方案
油管清洗施工作业的安全和环境保护是非常重要的环节。一方面，由于油管清洗是在高温、密闭、机构多的环境下运行，导致系统各个工作环节都存在安全隐患。另一方面，油管在出箱体时，管内难免带出少量污水，一天500-600根的清洗量所带出的污水量不可小视，必须经过处理满足环境要求。油管带出的水一般是重新注入到池内再利用，而箱体内的污油达到5cm左右时，经油泵抽吸到罐车拉运到集油站回收。污泥则集中到联合站集中处理，不能随意丢弃污染环境，污水则回收再利用。我国目前还没有针对油管杆清洗作业制定相应的规范。
四．结束语
油管杆清洗装置是油管杆修复生产工艺流程中重要组成部分。在保证连续生产作业的情况下，适用性强、技术性能先进并能够与检测、试压主力装备集成配套将缩短生产作业的时间，降低生产运行成本。国内各油田在该方面还处在不断摸索阶段。借助于国内各油田油管杆修复作业工作量的增长，结合我国的地域和生产工艺特点研发清洗装置，将对提升我国各油田油管杆重复利用工作具有十分积极的作用。