小修作业井口导流及刮油技术.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date小修作业井口导流及刮油技术小修作业井口导流及刮油技术编号:ZDHB2010-02 新疆油田公司准东采油厂2010年“油气田环境保护”专刊投稿项目名称:小修作业井口导流及刮油技术完成单位:新疆油田公司准东采油厂完成时间:2010年04月28日小修作业井口导流及刮油技术摘要:在油水井小修施工作业中,井口倾泻、溢出和洒落的油水污染了井口、地面、设备和工具,不仅使员工的工作环
2、境变得脏、乱,而且落在地面的原油渗入地下,无法回收,长期作业造成的浪费和环境影响相当严重可观。针对井口的作业情况,研制出提下油管和抽杆的井口导流及刮油装置,通过对井口实现导流、严格控制管杆内外油污等技术,在一定程度上做到了修井作业的清洁生产、安全生产和节能减排。 关键词:修井作业 导流装置 清洁生产 安全生产 环保效益0 引言要实现修井作业与环境的和谐,做到清洁生产、安全生产和节能减排,必须在修井作业全过程做好环境保护工作,提供安全方便的作业环境,杜绝修井作业过程中的油水乱排乱放。但在传统观念、做法和技术条件的限制下,还存在着以下4种工况造成井口油水外溢和洒落。(1)提油管作业过程中,若出现泄
3、油器打不开、油管堵塞、活塞或抽杆断脱的情况,每提一根油管就有约28.6升(27/8英寸油管)油水倾泻至井口地面。(2)下油管作业时,若套管液面在井口,每下入一根油管就要溢出一根油管等量本体体积的液体约1.1升(27/8英寸油管)。(3)试完泵下抽杆作业中,每下一根抽杆,井口就溢出等量抽杆以及刮蜡器和扶正器本体体积的液体约5升,这部分液量溢流至井口地面。(4)提油管和抽杆作业中,提出的管杆外壁以及刮蜡器和扶正器带出的原油都洒落至地面。所有这些倾泻、溢出和洒落的油水给修井作业带来以下问题:(1)油水污染了井口、地面、设备和工具,使员工的工作环境变得脏、乱。虽然目前普遍采用井口铺垫塑料布,挖排污沟引
4、流的方式来引流和排污,但没有从根本上解决井口油水污染问题。(2)员工在提下管杆操作过程中,脚下有油水容易滑倒,造成人员受伤。(3)在作业过程中不断清理井口油污,既增大了员工的劳动强度,还影响了施工进度。(4)在作业后,要用一部分人力、物力来治理污染,既费工费力,还造成井场一定程度的破坏。(5)溢出的原油渗入地下,无法回收,长期作业造成的浪费相当可观。针对这些现象,我们研制出了提下管杆作业井口导流及刮油装置,通过应用这一“绿色”修井技术,使得井口溢流、洒落的油水不落地,直接进入井口导流装置,再引流至指定地点集中回收,尽最大可能减少污染物的排放。1 提下油管作业井口溢液导流回收技术1.1溢液导流装
5、置总体结构介绍如图1、图2、图3,提下油管井口导流装置为大体呈方形的不规则结构,基本尺寸为930mm*790mm*370mm,采用3mm钢板折叠组焊而成。考虑到作业和防喷抢险的方便(不用时能快捷简便地拿掉),整体从A-A线剖开为两部分,两部分采用铰链在装置一边的拉杆和蝶形螺帽连接和拆卸。安装后,中间的两半圆环卡箍在防喷器法兰侧面,装置的底面座在防喷器的上平面上,装置的后半边的侧面靠在防喷器的侧面。装置的前半部分为弧形容器,装置的后半部分为790mm*390mm*370mm的方形容器, 容纳量为112升,是承接油水的主要部分。为了防止油管里近30升油水倾泻下来造成的飞溅,这一部分装有390mm*
6、790mm*30mm的网状缓冲板。在后半部分容器的下部,开有一直径75mm的带过滤网的出口,用快速卡子和具有一定刚度但又能任意弯曲的轻便软管连接。因为该装置安装在防喷器上,有一定高度,当容器内有积液时,就通过软管引导至井场以外指定装置内。在方形容器的后面,安装了两支可粗调和微调高度的支腿,可以根据不同井口的高度来调节支腿高度,以稳定的支撑导流装置。另外,设计了阻挡油管摆动的护栏,可以防止卸开油管后油管的摆动,使得油管流出的液体只能冲向缓冲网。在装置的上端面一周,在3mm钢板上焊接有直径8mm的钢筋,可以防止作业时手和3mm钢板直接接触挤伤手。图1 提下油管井口导流装置俯视图图3 提下油管井口导
7、流装置侧视图图2 提下油管井口导流装置后视图1.2 装置密封结构介绍装置分为两部分而又要盛纳油水,密封就成为设计该装置的关键问题。最初的做法是在两部分接合面以及中间的圆环内表面采用万能胶粘接10mm的胶皮密封,但由于井口工作环境比较恶劣,又经常拆卸,试用后发现密封胶皮很容易脱落。为此,改为在两部分接合面以及中间的圆环内表面采用铆接胶皮密封的办法,经过试用后发现不但密封胶皮容易脱落,而且还存在密封不严的问题,更为重要的是,胶皮脱落后再次铆接更为麻烦。经过不断试验解决了这一问题,即用一种坚韧耐用的胶条作为密封材料(这种胶条形状为n形,宽度20mm,高度30mm),在装置接合面处制作密封槽(密封槽形
8、状为u形),再把密封条插进密封槽。这种办法既密封严密,又方便更换操作,而且还耐用。1.3缓冲板结构介绍及缓冲板网眼直径的确定方法通过计算可知,9.5米长的油管内的液体只需1.39秒即可全部倾泄而出,流出的液体速度最高可达13.6m/s,即:液体以这样的流速流进容器肯定是要飞溅而出的。为此,在承接油水容器的上平面设计了一390mm*790mm*30mm的网状缓冲板。缓冲板可以装上和拿下,正常作业时装上缓冲板,清理容器内部的赃物时拿下缓冲板。缓冲板正反面都焊接有把手,可以正反使用,当正面有赃物时可以反过来使用,利用油管内冲下的油水把赃物冲进容易清洗的容器底部。缓冲板网眼直径为多少合适呢?网眼直径太
9、大,起不到缓冲的作用;网眼直径太小,通过性又差,液体还是要飞溅出导流装置。在不考虑水滴和容器底部碰撞能量损失以及空气阻力的情况下,根据能量守恒定理,要想水滴不飞溅出来,水滴经过缓冲板后速度要降为零,依据伯努利方程: 此处: 可解出: 即水滴经过缓冲网后的水头损失为9.45m。设液体经过缓冲板网眼的流态为粗糙管紊流,则依据希夫林松公式,沿程摩阻系数为:此处:为网眼的当量粗糙度(查表知=0.3),D为网眼直径。再将及代入达西公式:得缓冲板网眼直径为: 根据以上计算,再考虑实际制做的方便,确定实际网眼直径为3mm。1.4支腿结构介绍在方形容器的后面,安装了两支可粗调和微调高度的支腿,可以根据不同井口
10、的高度来调节支腿高度,以稳定的支撑导流装置。粗调是靠嵌套在一起的两级方钢通过销子插接在不同的孔内来调节高度,调节范围为0700mm。微调是靠螺纹旋紧旋出的办法精细调节高度,调节范围为0150mm。整套支腿(包括销子)做成和导流装置既灵活连接又拿不掉的形式,防止拆装、搬迁时支腿丢失。1.5护栏结构介绍井口作业工人的习惯是在卸开一根油管后要松手,这时油管要摆动,如果油管摆动到导流装置以外的部分,则油管内的液体依然要泄至井口地面。为此,设计了阻挡油管摆动的护栏,护栏材料为直径12mm的钢筋,插接在导流装置的结合套上,使得油管流出的液体只能冲向缓冲网,当不用护栏时可以拿下。考虑到安装护栏不能影响修井一
11、岗操作液压钳,所以护栏做成L形,既能拦住油管摆动,又不影响液压钳的自由进出。 1.6排液管介绍首先,由于作业井口的复杂和井场的不同,排液管要能自由弯曲;其次,鉴于导流装置容器内的液体几乎没什么压力,所以排液管又必须带有自撑开性,这样没压力的油水才能在管中流动。为此,我们选用了内径为75mm的螺旋钢骨架聚氯乙烯软管,这种管由于有螺旋钢骨架,壁厚又只有3mm,所以既轻便又耐用,可以拉至任何想拉到的地方,不用时可以轻松地盘起来。这种管还具有耐热、耐冻、耐挤压的特点,在夏季和冬季作业都不影响其性能。在使用时可以很方便用快速卡子和容器底部的出口管连接。由于容器底部的出口管带过滤网,可以过滤掉流入软管内的
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