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凝胶清管器组合物理化学清洗

  (1)凝胶、清管器和专用化学试剂组合物化清洗。国内在长输管道上应用较为成功的凝胶清管器组合清洗技术，是20世纪70年代兴起的一种清洗技术。由美国休斯顿壳公司研制，它是由不同用途的凝胶、各式清管器和专用化学试剂有序组合而成，具有常规清管器或化学清洗不可比拟的优点，这种技术在国外的管道清洗过程中得到有效的应用。
　　①清洗凝胶 是一种化学聚合物，是一种黏着的吸湿的液体，具有理想范围的黏度和屈服强度，在水中的浓度是1．0％～1．5％的聚合物。凝胶依据在清皆器组合中的作用主要有隔离凝胶，碎屑凝胶、烃类凝胶、脱水凝胶等多种，在管道清洗中主要起以下作用。
　　a．隔离作用 隔离凝胶以其特有黏性和吸湿性与管壁坚持有效的黏着，夹在清管器和不同介质之间，起到清管器起不到的密封作用，同时能使清管器坚持平稳运行，有效地排出管道内的液体和杂质。
　　b．清除碎用、杂质的作用碎屑凝胶或清洗凝胶具有很强的黏着特性，在管道运行时把松期碎屑带入到凝胶团里悬浮起来，最后随之排出管外，碎屑凝胶解决了由清管器清除碎屑可能产生因碎屑过多清管器推不动而发生堵塞的事故，并降低清洗所需要压力，节省投资，提升于安全系数。
　　②化学清洗(脱脂)剂 是一种以水基液的苛性(碱性或酸性)脱脂剂，含有包括表面活性剂在内的多种化学试剂，通过渗透、乳化等作用，有租强的去油污能力。凝胶清管器组合利用脱脂剂使内管壁静垢松动，而不全靠静态溶化，脱脂剂的紊流、钢丝刷清管器的擦刷、碎屑凝胶将松动垢的带入，有效地对管道进行清诜。
　　③各式清音器 在凝胶沼管器组合清洗中，由于设置的位置和作用不同，选用的清管器多种多样。
　　a．铬硅合金刷式机械清臂器 带有2个环形刷，具有很强的擦刷力，放在碎屑凝胶前面，刮削管壁上的油垢，且能在磨损后自行调整。
　　b．多重(带刷)清管器 即泡沫塑料清管器，它具有一层十字形的经用红色塑料涂层带有多束钢丝刷可做稍微的擦刷，这些泡沫塑料刷能减少清管器被堵塞的机会，并能提供合格的密封和轻擦刷作用。
　　c．超级清管器 即皮碗清管器，标准的4皮碗超级清管器和单铸5皮碗清管器，带有聚氨酯皮碗，用来对清管器组的各个部位做有效的擦刷，对接改换和密封，被排列在脱脂剂的后面，以提供合格的密封。
　　d．2#聚合物清管器 另一种质量很轻的泡沫塑料清管器，将其排列在气体隔离层与凝胶团之间，起隔离作用，还可同其他机械清管器联合使用以提供合格的密封，也被用于管道的吹扫干燥上。
　　④氮气层 主要起隔离和保护作用。
　　(2)输油管道改输天然气的物理化学清洗。濮一临输油管道全长242 kmφ377× 7mm管材16Mn和A3F螺旋焊缝钢管，管道外壁采纳沥青玻璃布防腐，外加阴极保护。现已运行20年，由于中原油产量下降改用输天然气。在停运时用清管器清水将管中原油全部替出，但管道内壁仍集结有1～3 mm厚的含油蜡垢，给天然气输运带来一系列的问题，如过滤器频繁改换，压力表堵塞，计量不准等。因此，在改输天然气前必须对该管道进行彻底清洗。
　　①清洗方案确实定 用物理与化学相结合、分段清洗。
　　a．清洗剂的选择 选择最正确性能的含油蜡垢清洗剂。蜡垢的主要成分为蜡、原油及少量机械杂质，只要用有机清洗剂将蜡和原油溶解，少量泥沙便会随之脱落而带出。应选择一种性能合格的高效含油蜡垢清洗剂，其性能指标见表6—15。

表6-15 含油蜡垢清洗剂的性能指标
外观浅棕色液体密度0.78g/cm3pH值6～8溶蜡速率0.45mg/(ml·min)(15℃
　　使用12个不同规格，不同类型的清管器组成防堵式清蜡器组，其中前4个清管器与水主要用于清洗管道中存留的浮油，后8个清管器与清洗剂一起刮蜡溶蜡相结合，将管道中含油蜡垢彻底清洗干净。同时采纳先进的电子探测定位仪成套仪器，对清管器在管道中的运行状况及清洗剂的溶蜡效果进行监控。
　　清洗采纳的清管器包括清管球、皮碗精管器、直板清管器、刮蜡器、泡沫塑料清管器及其组合清管器，其顺序排列原则是，采纳多级清管器，逐级放入，使每个清管器P、清除部分蜡垢，以防堵塞。
　　b．各级清管器之间，通过计算加入定量的高效清洗剂，使管道中的含油蜡分散溶解，坚持其合格的流动状态。
　　清管器和实际排列顺序为
　　皮碗清管器→封堵器→清洗剂→刮蜡器→清洗剂→直板清洗器→清洗剂→刮蜡器→清洗剂→封堵器→带刷清管器→封堵器→水→直板清洗器→水→皮碗清管器→水→清管器→水→清管球。

　　②清洗工艺流程及清洗工艺参数 聊城至临邑管道121 km清洗工艺流程如图6—13所示。

　　聊城站清管器发射及清洗剂打人工艺流程如图6—14所示。

　　清洗工艺参数为，清洗剂用量200t，清管器数量12个，外输泵排量160 m3，清管器运行速度1．6 km／h，清洗剂的溶蜡时间86 min，121 km全程运行时间75h，运行最大压力≤4．0MPa，清洗质量标准为管道内壁达到无油污蜡。
　　③结论 濮一临输油管道改辅天然气前的物理化学清洗，采纳了先进的管道清洗技术，创造了长输原油管道不间断一次清洗成功的先例，完全达到改输天然气的各项指标要求，这在国内长输油管道清洗史上尚属首次。用物理化学清洗技术清除管内壁的含油蜡垢达到无油无蜡标准，达到改输天然气或其他用途的各项指标要求。
　　高效清洗剂对清除原油集输管道中的含油蜡垢效果非常显著，成本较低，能在较低温度下使用。
　　各种规格类型的清管器，加以合理排列，可以使清洗质量达到要求，而且不会出现卡堵现象。
　　(3)海底输水管道物理化学清洗
　　①管道腐蚀状况 中国海洋石油股份天津分公司，所属的油田有一条海底管道清洗。该油田供水量为4900 m3／d，水源来自生产船海水处理系统，海水管道φ219× 12．7 mm，长1．8 km，制定压力0.6MPa压差下输水量6723m3／d，现场状况压差O．9 MPa压差下输水量仅为3800m3／d。因管道被腐蚀生成瘤状物有10mm厚，强度高，有点蚀现象，影响输水量。腐蚀产物分析结果见表6—16，腐蚀产物主要是铁锈。

表6-16 腐蚀产物定量分析结果
·α   　　②清洗方案 采纳化学清洗，清洗后再投入一段凝胶，以便更彻底地清除沉积物。
　　管道清洗的预期目标为，(海底管道)压力降取1 MPa，粗糙度取0．2 mm。经计算输量为330 m3／h(7920 m3／d)时，管道的效率达90％，可认为清洗成功。
　　首先排空、吹扫管道，同时配制清洗液。然后将清洗液注入管道，配制凝胶。
　　管道浸泡完成后，用泵打海水置换清洗液。流出清洗液变黑色，有大量的固体冲出。注入凝胶持续冲洗。
　　清洗出的固体物质约有3～4m3，清洗后输水量恢复正常，成功地解决了油田注水欠量问题，保证了油田的生产，取得了显著的经济效益。