一种新型油管清洗伸缩式刮刀在油田水井管除垢工艺上的应用

陈新兵 付海军 张永斌 王玉平（中石化中原油田分公司采油三厂 山东 莘县 252435）

前言

随着原油的日趋紧张，油品价格居高不下，而我国许多油田的原油开采难度越来越大，为了降低成本，提高产量，各油田加大了旧油管的修复检测力度。

其中，注水井油管在恶劣的地层环境下长期使用在油管内壁结上一层较厚的垢层。这些水井管作业回收后需要进行修复再利用。

常用的水井管修复工艺有喷砂除垢工艺、高压水射流除垢工艺、酸洗除垢工艺、机械刮刀除垢工艺。其中机械刮刀除垢工艺主要是利用设备带动安装在刀杆前端的刮刀头旋转，通过油管内壁利用机械作用实现结垢油管内壁的垢层刮削，该工艺经过多年的探索，已达到较为成熟的工艺技术，是近年来油管修复中所发展的重要工艺措施之一。

一、机械刮刀除垢工艺发展的情况

多年来，油管修复线中的清洗所用的刮刀，为整体固定式，这种刮刀的刮削刃与刀体为固定连接，使用中刮削直径不可变。目前，国内各油田油井油管热洗的通刺刮刀多为三棱整体加工而成，注水井油管清洗的除垢刮刀多采用刀块与刀体直接焊接加工而成，近年来有厂家开发了可调刮刀，刮刀刮削直径可根据实际需要进行事先调整，但在调整后的使用过程中，刀块相对于刀体仍为固定连接，刀刃仍然与刀体中心距离不变，刮削直径只能维持在事先所调定的固定值范围内。

在油田的实际油管修复生产中，一方面，由于一些制造厂的工艺因素，造成部分油管端口直径小于内部标准直径，形成端口缩径，有的可达2毫米缩径量，另一方面，油管在使用过程的多种因素影响下，使一些油管产生局部变形，截面失圆，同时还存在局部区域腐蚀情况，所有这些因素都使固定式刮刀在制造时，外径必须小于油管标准内径一定值，保证与标准内径的管壁具有一定间隙，否则，如果刮刀外径太接近油管内径，会造成频繁卡刀而不能通过，按照报废处理（但这些油管经清洗修复后仍可使用）。因此，以往清洗线中实际使用的刮刀与油管内壁均有一定的间隙，这影响了清洗质量，特别是对于硬质水垢油管清洗，往往形成垢皮残留在管壁上，垢皮厚的达不到通规要求，不能使用；垢皮薄的即使能够通规，但下井后垢皮脱落容易堵塞注水工具；如下到油井里垢皮极易堵泵，出现短命井，给原油生产带来诸多不利影响。

二、新型的油管清洗伸缩式刮刀在水井管除垢工艺上的应用情况

1.结构

新型的油管清洗伸缩式刮刀主要由刀体、刀块、伸缩块、限位销和弹簧5部分组成。其结构如图所示。

1刀体2刀块3伸缩块4限位销5弹簧

2.结构特点：

①油管清洗伸缩式刮刀，大体径向对称交叉开布导向孔，伸缩块安装在导向孔内，在伸缩块外侧焊有刀块。

②油管清洗伸缩式刮刀，限位销穿过导向孔内的伸缩块铆接在刀体上，其与伸缩块配合限定伸缩块沿导向孔方向的运动。

③刀体中间为空腔。

④伸缩块内设置有弹簧座，弹簧安装于其中。

⑤伸缩块上设的过水孔与弹簧同轴。

3.工作原理：

刀体1中间为空腔，用以传输冲洗水，左端为连接内螺纹，用以连接旋转动力注水空心轴。刀体1径向对称交叉开布导向孔。伸缩块3通过限位销4限位，安装在导向孔内。伸缩块3一定范围内能够沿导向孔方向自由伸缩。弹簧5安装于其中。伸缩块3上设有过水孔与弹簧5同轴，以便及时排除冲洗水。在伸缩块3外侧，焊接有合金刀块2，与伸缩块3同步伸缩，用以紧贴在油管内壁刮削。

工作时，本实用新型进入油管中，在外接空心轴的带动下，以一定速度旋转，同时被注入冲洗水，这样，伸缩块3便受到弹簧力、水压力、旋转离心力的合力作用，形成足够的伸缩力，使刀刃紧贴于油管内壁。当遇到油管内径扩大时，伸缩刀块3在扩张伸力作用下，带动刀块2外伸；当遇到油管内径缩小时，在内壁反作用缩力的作用下，使刀块2连同伸缩块3内收，这样，不管是标准管，还是缩径管，或是一定的变形管，本实用新型都能通过自动伸缩，使刀刃紧贴油管内壁，进行高质量的刮削清洗。

4.应用特点

①新型伸缩式刮刀使刮削刃始终贴于油管内壁成为现实，利用自动伸缩式刮刀来清洗油管内壁的新方式，开创了机械刮刀清洗油管内壁的新途径，大大提高了刮削清洗质量和适应能力。

②新型伸缩式刮刀把导向孔、过水孔、弹簧座、限位销孔，较好的进行了有机结合与布置，使之在有限的空间内得以很好的体现，并能充分发挥其功用。

③新型伸缩式刮刀的每一根弹簧同时作用在对称的两个伸缩孔上，不仅节约了空间，也增加了伸缩范围，稳定了伸缩力。

④新型伸缩式刮刀由多刀刃、多伸缩块构成，每对伸缩块沿径向交叉布置，使刀块刮削刃在周向也交叉均布，因此，本实用新型在油管内始终自动定心；每个伸缩块独立伸缩，互不影响，更加利于提高刮削质量和适用性。

⑤新型伸缩式刮刀设置的伸缩式刮刀，既能保证油管刮削干净，又不会损坏内壁。

⑥新型伸缩式刮刀不受水压和旋转速度影响，即使使用很小的低压水和很低的旋转速度，也能保证刮削干净。

5.现场应用

该新型油管清洗伸缩式刮刀及配套设备于2013年经过在中原油田分公司采油三厂实施应用，年清洗水井管50000余根，结束了该厂顽固性垢质水井管清洗外修的历史，节约了200余万元的外修成本。