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油田管道清洗方法的研究现状

2019-10-14 17:35:21浏览:50 来源:清洗联盟   

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油田管道清洗方法的研究现状

0 引言 在石油开采、运输、加工过程用到的管道,因 长期使用,且管道介质为油气,其中夹杂着成分 复杂的盐、氧化物、硫化物等,会导致管壁结垢, 腐蚀管道,影响管道的性能,而且容易造成管道 堵塞,从而引发事故,所以应该对石油管道进行 周期性的清洗和检验,以确保其稳定性和安全 性。因管道介质成分不同导致结垢成分各有差 异,清洗的方*****有所区别,目前,对管道清洗技 术大体可以分为以下几类:化学清洗方法、物理 清洗方法以及两者的联合使用。

1 化学清洗法 化学法清洗是在管道中冲入相应的化学清 洗剂,待清洗剂与污垢充分混合一段时间,然后 用水或蒸气进行吹扫清洗干净,期间发生的化学 反应主要有:化学溶解、皂化反应、中和反应、氧 化还原反应等。清洗管道污垢的同时也容易造 成金属管道基底材料的损坏,所以一般在清洗过 程中往酸性溶液中加入缓蚀剂;为了防止管道清 洗后再次被氧化,一般会加入一定量的钝化或者 磷化剂从而使管道内表面形成一层致密的保护 膜,来增强管道的防腐性能。化学清洗法又包 括:碱清洗、酸清洗。

1.1 碱清洗

把碱性清洗液通入管道内浸泡一段时间或 者让其循环流动冲洗,从而达到把管道清洗干净 的方法。呈碱性的清洗液清洗油脂性污垢效果 比较好,可用作脱脂剂。如果污垢的主要成分是 动植物油脂,可用强碱(如氢氧化钠)进行处理, 将动植物油脂变成易于分散、溶解水溶性的脂肪 酸钠和甘油,然后洗掉。对于比较难处理的矿物 性中性油脂污垢,可将多种溶剂联合来对其进行 脱脂处理。强碱溶液可以将大分子有机物(如蛋 白质及淀粉类)水解成具有亲水性的低分子,溶 解到水中后被清洗掉。碱具有很强的化学活 性。它对钢管内表面仅产生轻微作用,而对污垢 作用比较明显,较易解离而去掉。

1.2 酸清洗

采用酸溶液对管道内的污垢浸泡或循环冲 洗,清洗干净管道内壁的方法。管道在酸洗过程 中,酸性清洗液与污垢充分混合之后发生化学反 应,然后随着液体被排出管外,从而达到清洗管 道的目的。同时酸对钢管有严重的腐蚀性,这是 用酸性溶液清洗的一大弊端。为了减少酸性溶 液对管道的腐蚀作用,应该着重考虑管道缓蚀剂 的选用。酸性溶液主要由酸、缓蚀剂组成,具体 取决于污垢的性质和特点还有管道材质等因 素。通常情况下会选择烯酸或有机酸来进行酸 洗。就管道本身的材质而言:稀硫酸、稀盐酸主 要清洗碳素类钢管;硝酸、氢氟酸等清洗不锈钢、 合金钢污垢。就污垢成分而言:用稀硫酸,稀盐 酸清除厚氧化皮和铁锈;用盐酸除去锅炉水管中 的硅酸盐、钙盐等污垢 。

2 物理清洗法

管道物理清洗技术原理是用物理力(如:水 压力、研磨力、超声波、电解力等)直接或间接作 用在管道内壁上,把污垢从管道内壁上分离开 来,达到清洗的目的。包括高压水射流清洗、机 械法清洗、PIG清洗、喷砂清洗等。

2.1 高压水射流清洗

高压水射流清洗是用清水为媒介,通过高压 泵和专门喷嘴,把泵的能力传递给水,获得压力 的水以高压高速状态射出,高压高速的水射流以 强大的冲击力按一定的角度连续不断地冲击着 管道内表面的污垢,从而使管子内壁上的污垢直 接脱落,达到清洗目的。同时,高压水射流清洗 可根据垢体的性质、成分,来调整清洗的压力和 速度。此外,该法以水作清洗介质,不会造成管 道腐蚀,而且经过去油、过滤处理后,实现清水的 循环使用。节约清水使用的同时,有利于保护环 境。该方法操作简单,工作效率较高,增大水射 流的压力和速度可以去除难溶垢。与化学清洗 方法相比较具有无污染,不腐蚀管道,操作简单 及节能等优点,清洗质量高。不足之处是投资 大,清洗不方便,需拆装清洗。

2.2 机械法清洗

通过电动机驱动,带动各种清洗头(如刀具, 钢丝刷等)旋转,与管道表面进行摩擦处理从而 达到清洗管道的目的。对不同的污垢进行机械 清洗,需设计不同的清洗结构装置。有刮刀和锥 形皮碗的球形清管器和装有多个钢刷的清管器; 有装有圆锥形皮碗和弹性底座的清管器,该清洗 器有利于清洗较软的污垢,但对粘度比较大的污 垢处理效果不是太好;因为皮碗或刮刀与带弹性 导向支座的钢刷的弯曲倾向是相同的,而它可以 穿入到坚硬的沉积物里去,因此比刮刀清污效果 要好得多[3] 。 机械清管器具有清洗效果好,坚固耐用,制 造简单,在长输管道上广泛应用。弥补了高压水 射流的短板,但给机械清洗提供的动力不好控 制,拐弯施工还有待完善。

2.3 PIG(清管器)清洗

清管器(PIG)在工业管道清洗方面的应用很 广泛,早在1962年,由美国的Knapp公司和 Girard 公司开发并用于管道清洗。按使用目的分类, 可以分为以下几种:用于除垢的清洗清管器和用 于排液和分离的密封清管器。按其外观形状又 可以分为,芯棒形清管器、泡沫型清管器、一体化 清管器等。在实际工程应用中还包括直行清管 器、蝶形清管器等。 PIG 清洗具有通过能力大,使用范围广的优 点,还可以通过变形的管道而不造成堵塞,只要 污垢被破碎就可以很容易被去除,清洗效果较 好,此外,其密封性能良好,重量轻,回弹性好。

2.4 喷砂清洗

喷砂清洗,用压缩空气做高速喷射动力源, 将英砂等磨料喷射到管道内壁污垢上,使得管内 锈垢去除的方法。喷砂清洗可分为干喷砂和湿 喷砂。 因为喷砂的时候容易产生粉尘,所以干喷砂 配有专门的集尘装置,湿喷砂会在水中添加缓蚀 剂以防锈蚀。近年来开发出了磨流射流技术,即 在高压水射流与喷砂射流的联合,其原理是在高 速水射流形成真空作用下,引射喷砂磨料,从而 形成两相射流,除锈效果非常明显。 喷砂清洗对管径较小的尺寸较短的管子清 洗效率较高,而对于大口径管道冲刷所需的压缩 空气量太大,不适宜现场施工,如果管道距离太 大,会造成压力损失过大,也不适宜施工。

3 联合清洗法

随着石油的不断开采,油品质量不断下降, 导致输油管道污垢成分越来越复杂。仅仅使用 其中的某一种方法进行清洗,都有其弊端,一般 不可能达到很好的清洗效果。如单纯用化学法 清洗,清洗不干净、不彻底、配液麻烦针对性强、 还容易造成现场污染,间接提高清洗成本。同样,沉积速度较快的输油管道,单独用清管器清 管也很难达到较理想的效果。多种方法的联合 清洗是今后的一大趋势。现已开发出多种实用 的复合清洗技术,并通过工程实践,可获得很好 的清洗效果。如:清管器清洗+化学清洗、高压水 射流清洗+化学清洗等。

4 结语

含油管线清洗技术种类繁多,各有千秋,单 独使用某种方法都无法达到最佳处理效果,在提 高单种处理方法优势的同时联合使用才能达到 最佳处理效果。开发出腐蚀性弱、污染低的化学 清洗剂,研制高效、在线清洗器然后再联合是未 来油田管道清洗技术的发展方向。


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