一種新型油管清洗伸縮式刮刀在油田水井管除垢工藝上的應(yīng)用

陳新兵 付海軍 張永斌 王玉平（中石化中原油田分公司采油三廠 山東 莘縣 252435）

前言

隨著原油的日趨緊張，油品價(jià)格居高不下，而我國(guó)許多油田的原油開(kāi)采難度越來(lái)越大，為了降低成本，提高產(chǎn)量，各油田加大了舊油管的修復(fù)檢測(cè)力度。

其中，注水井油管在惡劣的地層環(huán)境下長(zhǎng)期使用在油管內(nèi)壁結(jié)上一層較厚的垢層。這些水井管作業(yè)回收后需要進(jìn)行修復(fù)再利用。

常用的水井管修復(fù)工藝有噴砂除垢工藝、高壓水射流除垢工藝、酸洗除垢工藝、機(jī)械刮刀除垢工藝。其中機(jī)械刮刀除垢工藝主要是利用設(shè)備帶動(dòng)安裝在刀桿前端的刮刀頭旋轉(zhuǎn)，通過(guò)油管內(nèi)壁利用機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)結(jié)垢油管內(nèi)壁的垢層刮削，該工藝經(jīng)過(guò)多年的探索，已達(dá)到較為成熟的工藝技術(shù)，是近年來(lái)油管修復(fù)中所發(fā)展的重要工藝措施之一。

一、機(jī)械刮刀除垢工藝發(fā)展的情況

多年來(lái)，油管修復(fù)線中的清洗所用的刮刀，為整體固定式，這種刮刀的刮削刃與刀體為固定連接，使用中刮削直徑不可變。目前，國(guó)內(nèi)各油田油井油管熱洗的通刺刮刀多為三棱整體加工而成，注水井油管清洗的除垢刮刀多采用刀塊與刀體直接焊接加工而成，近年來(lái)有廠家開(kāi)發(fā)了可調(diào)刮刀，刮刀刮削直徑可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行事先調(diào)整，但在調(diào)整后的使用過(guò)程中，刀塊相對(duì)于刀體仍為固定連接，刀刃仍然與刀體中心距離不變，刮削直徑只能維持在事先所調(diào)定的固定值范圍內(nèi)。

在油田的實(shí)際油管修復(fù)生產(chǎn)中，一方面，由于一些制造廠的工藝因素，造成部分油管端口直徑小于內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)直徑，形成端口縮徑，有的可達(dá)2毫米縮徑量，另一方面，油管在使用過(guò)程的多種因素影響下，使一些油管產(chǎn)生局部變形，截面失圓，同時(shí)還存在局部區(qū)域腐蝕情況，所有這些因素都使固定式刮刀在制造時(shí)，外徑必須小于油管標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑一定值，保證與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑的管壁具有一定間隙，否則，如果刮刀外徑太接近油管內(nèi)徑，會(huì)造成頻繁卡刀而不能通過(guò)，按照?qǐng)?bào)廢處理（但這些油管經(jīng)清洗修復(fù)后仍可使用）。因此，以往清洗線中實(shí)際使用的刮刀與油管內(nèi)壁均有一定的間隙，這影響了清洗質(zhì)量，特別是對(duì)于硬質(zhì)水垢油管清洗，往往形成垢皮殘留在管壁上，垢皮厚的達(dá)不到通規(guī)要求，不能使用；垢皮薄的即使能夠通規(guī)，但下井后垢皮脫落容易堵塞注水工具；如下到油井里垢皮極易堵泵，出現(xiàn)短命井，給原油生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利影響。

二、新型的油管清洗伸縮式刮刀在水井管除垢工藝上的應(yīng)用情況

1.結(jié)構(gòu)

新型的油管清洗伸縮式刮刀主要由刀體、刀塊、伸縮塊、限位銷和彈簧5部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

1刀體2刀塊3伸縮塊4限位銷5彈簧

2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①油管清洗伸縮式刮刀，大體徑向?qū)ΨQ交叉開(kāi)布導(dǎo)向孔，伸縮塊安裝在導(dǎo)向孔內(nèi)，在伸縮塊外側(cè)焊有刀塊。

②油管清洗伸縮式刮刀，限位銷穿過(guò)導(dǎo)向孔內(nèi)的伸縮塊鉚接在刀體上，其與伸縮塊配合限定伸縮塊沿導(dǎo)向孔方向的運(yùn)動(dòng)。

③刀體中間為空腔。

④伸縮塊內(nèi)設(shè)置有彈簧座，彈簧安裝于其中。

⑤伸縮塊上設(shè)的過(guò)水孔與彈簧同軸。

3.工作原理：

刀體1中間為空腔，用以傳輸沖洗水，左端為連接內(nèi)螺紋，用以連接旋轉(zhuǎn)動(dòng)力注水空心軸。刀體1徑向?qū)ΨQ交叉開(kāi)布導(dǎo)向孔。伸縮塊3通過(guò)限位銷4限位，安裝在導(dǎo)向孔內(nèi)。伸縮塊3一定范圍內(nèi)能夠沿導(dǎo)向孔方向自由伸縮。彈簧5安裝于其中。伸縮塊3上設(shè)有過(guò)水孔與彈簧5同軸，以便及時(shí)排除沖洗水。在伸縮塊3外側(cè)，焊接有合金刀塊2，與伸縮塊3同步伸縮，用以緊貼在油管內(nèi)壁刮削。

工作時(shí)，本實(shí)用新型進(jìn)入油管中，在外接空心軸的帶動(dòng)下，以一定速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)被注入沖洗水，這樣，伸縮塊3便受到彈簧力、水壓力、旋轉(zhuǎn)離心力的合力作用，形成足夠的伸縮力，使刀刃緊貼于油管內(nèi)壁。當(dāng)遇到油管內(nèi)徑擴(kuò)大時(shí)，伸縮刀塊3在擴(kuò)張伸力作用下，帶動(dòng)刀塊2外伸；當(dāng)遇到油管內(nèi)徑縮小時(shí)，在內(nèi)壁反作用縮力的作用下，使刀塊2連同伸縮塊3內(nèi)收，這樣，不管是標(biāo)準(zhǔn)管，還是縮徑管，或是一定的變形管，本實(shí)用新型都能通過(guò)自動(dòng)伸縮，使刀刃緊貼油管內(nèi)壁，進(jìn)行高質(zhì)量的刮削清洗。

4.應(yīng)用特點(diǎn)

①新型伸縮式刮刀使刮削刃始終貼于油管內(nèi)壁成為現(xiàn)實(shí)，利用自動(dòng)伸縮式刮刀來(lái)清洗油管內(nèi)壁的新方式，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械刮刀清洗油管內(nèi)壁的新途徑，大大提高了刮削清洗質(zhì)量和適應(yīng)能力。

②新型伸縮式刮刀把導(dǎo)向孔、過(guò)水孔、彈簧座、限位銷孔，較好的進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合與布置，使之在有限的空間內(nèi)得以很好的體現(xiàn)，并能充分發(fā)揮其功用。

③新型伸縮式刮刀的每一根彈簧同時(shí)作用在對(duì)稱的兩個(gè)伸縮孔上，不僅節(jié)約了空間，也增加了伸縮范圍，穩(wěn)定了伸縮力。

④新型伸縮式刮刀由多刀刃、多伸縮塊構(gòu)成，每對(duì)伸縮塊沿徑向交叉布置，使刀塊刮削刃在周向也交叉均布，因此，本實(shí)用新型在油管內(nèi)始終自動(dòng)定心；每個(gè)伸縮塊獨(dú)立伸縮，互不影響，更加利于提高刮削質(zhì)量和適用性。

⑤新型伸縮式刮刀設(shè)置的伸縮式刮刀，既能保證油管刮削干凈，又不會(huì)損壞內(nèi)壁。

⑥新型伸縮式刮刀不受水壓和旋轉(zhuǎn)速度影響，即使使用很小的低壓水和很低的旋轉(zhuǎn)速度，也能保證刮削干凈。

5.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該新型油管清洗伸縮式刮刀及配套設(shè)備于2013年經(jīng)過(guò)在中原油田分公司采油三廠實(shí)施應(yīng)用，年清洗水井管50000余根，結(jié)束了該廠頑固性垢質(zhì)水井管清洗外修的歷史，節(jié)約了200余萬(wàn)元的外修成本。