海上油气田清管球收球筒防卡球装置的设计及应用.pdf

第4 期 一 4 5． 海上油气田 清管球收球筒防卡球装置的设计 及应用 李神 中海石油 中国有限公司开发生产部，北京 1 O o 0 1 0 [ 摘要]清管球系统具有清除原油管线内部的凝油、结蜡、结垢的作用，达到减小输油回压、减小磨阻的目的。在平台或 终端取出收球筒中完成清管流程的清管球 ，对清管球磨损和变形状态及收球器里收集的凝油、结蜡和结垢进行分析，可判 断海底管线的腐蚀和结垢结蜡情况。为防止清管球卡在收球筒中，设计制作 了清管球接收筒防卡装置，该装置已在油气田 清管球作业中成功应用。 [ 关键词]海上油气田；清管球 系统；收球器；防卡装置；设计应用 1 清管系统介绍 清 管系统 由清 管器、发射与接 收装置 即收 发球筒 及 电子跟踪清管成套仪器组成 。清 管器 是管道清洗工具 ，用于刮削管壁污垢 。作业时， 将清管器置于管道 中，清管器的外沿与管道 内壁 形成 良好 的弹性密封 ，利用管输介质产生的压差 为动力 ，推动清管器在管道 内运行，清管器本 身 所具有 的皮碗 、钢刷等部件与管道 内壁相作用 以 达到清洗管道 的 目的，与此 同时，清管器本 身携 带一台超低频发射机与地面仪器相配合，随时能够 了解清管器在管道 中的运行情况；收发球筒分别安 装在清管线 的始端和末端 ，用来发射和接收清 管 器；电子跟踪清管成套仪器包括定位发射机 、定位 接收机、过球指示仪、寻线仪等 ，用于跟踪在管道 中运行的清管球，一旦卡住可精确定位。 1 ． 1 清管系统的主要用途 1 新管线施工完毕投产前 ，用清管器扫线 ， 清除管道 内各种残留物 ，使管道畅通。 2 管 道水 压试验 前排 气 以及 水压 试验 后除 水。 3 管道投产前置换时用于天然气、氮气及空 气之 间的隔离。 4 对 已投产原油管线做定期 的通管清理，清 除原油输送管线 内部的凝油、结蜡 、结垢 ，从而 达到减小输油回压、减小磨阻的目的。提高管道 输送能力 ，防止腐蚀 ，在提高海管完整性方面起 到很大作用。 图I t ．2 清 管 器 简 述 釜 翥 夏 磐 清 管 器 是 管 道 清 污 、 除 垢 的 装 置 。 清 理 器 按 囊 荐 ，行 高 级 主 管 ， 负 责 公 司 设 备 设 施 完 整 性 管 理 体 系 开 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ． 4 6 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 4 年第1 7 卷 材质分为泡 沫原料清管器 、复合材料清管器、 高硬度清管器 等。泡沫清管器根据用途，分为两 种 。一种清 管器采用 高密度 、高弹泡沫做芯体 ， 表面涂敷高耐 磨聚氨酯材料 ，主要用于管道的清 污和除垢。 由于变形量大 ，在管道 中不易卡堵 ， 目前 已应用 到各行业各类管道 的清管作 业中。另 一 种清管器采 用高开孔率、高弹具有较 好抗撕裂 性能的泡沫 ，其底部涂敷有高耐磨聚氨 酯材料 ， 主要用于管道 的定期除水或试验性通球 ，具有成 本低、变形量大、通过能力强等特点。 清管器广泛用于石油、化工及城市供水、供气 等多个领域，适用于各种管线投产前的清扫管线、 水压试验后排水、天然气管线投产后的 日常生产维 护、混输管线的介质隔离。高硬度清管器，属于沿 管道 内部移动的清洁管道的技术装置 。解决了普通 清管器不抗冲击，易损坏的问题。 海 上 油 气 田常 用 清 管 球 的 制 造 过 盈 量 为 3 ％～ 1 0 ％，其工作原理是利用液体压力将清管球从 被清扫管道 的始端推 向末端 。由于清管球 比管 内 径大3 ％～ 1 0 ％，在管 内处于卡紧密封状态，当高压 液 体推动清管球在管道 中前进时，便将管道 内的 各种杂物清扫出来。 1 ． 3 清管球发射和接收装置 清 管球 发射 和接 收 装置 通 常为 卧 式结 构 ， 有 一个 相对 水平 面 的倾角 ，清 管球 发射 装置 为 5 。，而清管球接受装置为一 5 。，这样是为 了清 管球 的装卸 。在设计清 管器 发射和接受装置时 ， 必须配备有安全 阀、压 力表 、放空 口、排污 口和 其他仪表 口，使装置能够正 常操作 ，并能观察装 置 的工作状态 。主简体 的长度通常 由清管器的数 量和清管器的长度决定，在主筒体入 口采用快开 盲板。 清 管球 发 射装 置 工艺 流程 进行 清 管作 业 时 ，先检查清管球发射装置 的各个 阀门的开关状 态，关闭冲洗 口、排污 口、放空口以及根据工艺要 求需处于关闭状态的阀门，打开压力表处和安全 阀 进 出 口处 的阀门，使压力表和安全 阀处于工作状 态 。然后打开盲板，根据管道 内径装入合适的清管 球 ，关闭快开盲板使其进入锁紧状态 。开启泵 ，高 压液体从进 口进入清管球发射装置，推动清管球穿 过管道进入接收器 ，完成对管道的清洗。 清 管球 接 收装 置 工艺 流程 从发 射器 发 射 出的清管球完成清 管工作后 ，在高压液体的推动 下进入清管器接 收装置 ，而高压液体经过出 口流 出，清管球 则保 留在接收器 的简体 内，当压力表 显示筒体 中的压力释放完后 ，用氮气进 行惰化 简 体 内的有 害气 体 ，再打 开快 开盲 板 ，取 出清 管 球 ，完成整个清洗管道 的工作 。清管器 是否进入 接收器，可通过过球指示仪显示。 卜锁 环式快开 盲板 ；2 一 压力表接管 ；3 一 筒体 ；4 一 出物料接管 ；5 一 安全 阀接管；6 一 放空阀接管 7 一 异径管；8 一 主管线接管；9 一 后鞍式支座；l O 一 排污阀接管；l 1 一 前鞍式支座 图2 清管球接收装置 2清管球接收装置存在问题和处理方案 2 ． 1 清管球接 收装置存在 问题 清管球在接收器 内接收过程 中，过球指示仪 动作后 ，如果不能立 即隔离泄压 ，清管球在收球 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 期 李神 海上油气田清管球收球筒防卡球装置的设计及应用 ． 4 7．． 筒 内随着流体做惯性运动 ，由于收球筒的 内径比 清管球外径大 ，清管球可能处于倾斜状 态，清 管 球在流体的出物料接 管口很可能被卡住 。见图3 所 示 。 图3 清管球卡在出料口 清管球卡在出料 口的隐患 1 由于出料 口堵塞 ，收球 阀不能及时关闭， 造成海管憋压，若憋压超过 海管的极限压 力，可 能造成海管爆裂的严重后果 。 2 出料 口堵塞后，使上游发射球油 田输油管 线压力过高，很可能造成生产系统关停。 3 出料 口堵塞后 ，清管球有 可能破损 ，碎片 进入生产系统 ，将对设备造成损坏 ，产生安全隐 患。 4 为取 出卡塞 的清管球，需耗费工时 ，影响 油 田正常生产和维修作业。 2 ． 2清管球接收筒内加装防卡装置 结合 油田实际和现场情 况 ，经认真分析和设 计 ，制作 了清管球接收筒防卡装置 。 该装置 由仪表OD管制作焊接而成 ，由1 0 0 c m2 的仪表管网格焊接成圆筒状 网格结构，可使海管 内油 垢等 污物 顺 利通 过 防卡装 置 。 该装置 重 量 轻，便于操作；OD管刚性和韧性好 ，在高压作用 下不易变形 ，同时OD管本身具有防腐蚀功能 ，在 油气水的冲蚀下不易腐蚀。 该 防卡装置 的内径要大于清管球外径 ，以便 于通管后的清 管球顺利进入到防卡装置 内，还要 求该装置 的外径小于清管球收球筒 的内径 ，以便 于防卡装置顺利地从收球筒 内取 出或放入 ，同时 该装置的长度要大于从快开盲板 到出物料接管 口 的长度，避免清管球卡在出物料接管口处。 收球筒加装防卡装置后如 图4 所示。 图4 网状 防卡 装置 2 ． 3清管球防卡装置的作用 清管球防卡装置在油 田实际应 用中取得 了良 好效果 。自加装清管球 防卡装置后 ，未发生清管 球卡塞现象 ，避免 了因清管球卡塞造成的人力物 力 的浪 费；更重要的是，该装置投入使 用后 ，可 避 免因海管憋压造成上游油 田生产关断，保证 了 油气田正常生产。 清管球 防卡装置 已在其它油气 田推 广使用 ， 效 果显著 。该装置的应用成 功，为提高海管设备 的完整性管理和油气 田实现 安全生产提供 了重要 保障。 ◆参考文献 【 1 】 陈建华，张永兴，李秀全等． 清管器发射和接收装置的设 计及应用[ J ] ． 石油矿场机械，2 0 0 9 ，3 8 8 8 2 8 4 ． [ 2 】 李熹，张维臣，米力田． 清管系统上快开盲板带压原因分 析[ J 】 ． 天然气与石油，2 0 0 4 ，2 2 1 6 0 ． 6 3 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m