注水井用舊管修復方法
【專利摘要】注水井用舊管修復方法，屬于注水井用油管柱【技術領域】。本發(fā)明采用探傷、分選、一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢、裁頭的方法對油田用的廢棄金屬管進行修復再利用。并且在探傷分選中使用探傷機對管材進行探傷、分選、分級；在整個除垢過程中通過一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢清除殘余積垢，除垢速度快、且除垢徹底。采用本發(fā)明的方法獲得的處理后的金屬管可根據(jù)本發(fā)明分級后的不同的應用深度條件再次使用，并且使用3~6個月內無穿孔破損現(xiàn)象，實現(xiàn)了廢棄油管的再利用，變廢為寶。
【專利說明】注水井用舊管修復方法
【技術領域】
[0001]注水井用舊管修復方法，屬于注水井用油管柱【技術領域】。
【背景技術】
[0002]注水采油是油田上常用的一種技術，其用法是將某一區(qū)域油井的部分產(chǎn)液量少的油井改為注水井。則該類井的油管被稱為“注水井油管”。注水井常常因用于注水而疏于維護和保養(yǎng)，也有因該區(qū)域原油枯竭后被廢棄而留存在井下的情況。這一方面造成了資源的浪費，另一方面也對地下水源形成污染。對此類油管進行修舊利廢處理可產(chǎn)生良好的社會效益，同時又可為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益。
[0003]由于注水油管長期疏于維護、保養(yǎng)或更新，注入的水中各種各樣的雜質及腐蝕性物質的存在，使得油管產(chǎn)生了一定的銹蝕、結垢，對油管產(chǎn)生了程度不同的損傷，甚至失效。修復的目的就是去除銹、垢，剔除失效的油管后，對被磨損、被腐蝕不十分嚴重的舊油管進行清洗、熱處理并經(jīng)靜水壓試驗，篩選出使用價值較高的舊油管進行修復作業(yè)。對修復的舊油管根據(jù)其缺陷程度劃分標準進行分級，并做出相應的等級標識，以方便油田根據(jù)分級應用于不同的油井或注水井。
[0004]目前，國內在舊油管(純采油用的油管)修復方面已有先例，但對注水井用油管進行規(guī)?；迯蛧鴥壬袩o先例。對舊油管除油或垢的方法基本不外乎機械和化學兩種，而機械方法又限于刮削，射流沖擊兩種或兩種方法的綜合運用。化學方法因其自身會產(chǎn)生一定腐蝕，同時化學反應過程中產(chǎn)生氫也易滲透至金屬中形成氫脆的危害，一般情況下，油田不同意采用此方法。機械方法清除銹垢往往非常困難，成本較高，其經(jīng)濟效益和社會效益又會降低。
[0005]在綜合國內舊油管修復技術的基礎上，我們設計了加熱、急冷加刮削和射流綜合除垢的工藝方法進行除垢，同時利用無損探傷設備進行分級篩選，形成專有技術。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供注水井用舊管修復方法，該方法可有效、徹底、快速的清除金屬管內壁上的積垢，并且提供了注水井用廢棄油管篩選和再利用的方法，實現(xiàn)變廢為寶。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:該注水井用舊管修復方法，其特征在于:采用以下步驟:
1)探傷確定缺陷深度:使用漏磁探傷機對金屬管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度標準為 1.6mm、2.7 mm、3.5mm ；
2)分選:對具有不同缺陷深度的金屬管進行分級，將缺陷深度<1.6mm的金屬管選為A級,將1.6mm <缺陷深度< 2.7 mm的金屬管選為B級,將2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的金屬管選為C級；
3)一次切削除垢:采用除垢裝置對金屬管內壁旋轉打磨初步除垢；4)急冷除垢:將一次切削除垢后的各級金屬管分別加熱至金屬管溫度為45(T520°C，采用水溫低于35°C的水進行快速水冷，使金屬管內壁污垢快速脫落；
5)二次切削除垢:采用除垢裝置對金屬管內壁剩余頑垢進行旋轉打磨；
6)裁頭:切除金屬管兩端螺紋的區(qū)域，并在裁頭后的金屬管兩端加工螺紋。
[0008]所述的急冷除垢步驟中快速水冷為將A、B、C級金屬管分別使用低于35°C的冷水沖淋冷卻。
[0009]所述的除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元。打磨單元優(yōu)選刀片或刷子，其作用是直接與積垢接觸，用于切削積垢。
[0010]所述的裁頭步驟包括切除金屬管兩端螺紋的區(qū)域，并在裁頭后的金屬管兩端加工螺紋。
[0011]所述的二次切削除垢步驟包括對二次切削除垢后的金屬管內壁進行噴砂拋光。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的注水井用舊管修復方法所具有的有益效果是:
1、現(xiàn)有采油技術中，注水井用油管柱不作定期檢查，因腐蝕和積垢雙重作用，造成油管柱失效，對此類油管的處置即直接作為報廢的油管。但實際上此類報廢的油管可根據(jù)缺陷深度的不同和實際工作中油管的承壓情況的不同進行篩選，然后用于注水井油管或油管使用，以實現(xiàn)廢管再利用。本發(fā)明所用舊油管為該類報廢的油管。本發(fā)明通過探傷、分選、一次切削除垢、急冷除垢、二次切削除垢、裁頭的步驟，可快速獲得除垢完全、且經(jīng)過缺陷深度分級的油管。 申請人:在 研究中發(fā)現(xiàn)對于探傷、分選采用本發(fā)明的方法，最終獲得的處理后的A、B、C級油管中:缺陷深度≤1.6mm的A級油管可作為成品管應用于注水井深度在1000米~1500米以內的油井；1.6mm <缺陷深度≤2.7 mm的B級油管可應用于工作深度在300-1000米以內的油井；2.7mm <缺陷深度≤3.5mm的C級油管可作為深度在0.5^300米以內的油井使用。 申請人:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)采用以上用途使用的處理后的A、B、C級油管，均可正常使用。采用本發(fā)明的方法可大量節(jié)省新油管的購買成本；并且本發(fā)明的方法對于現(xiàn)有技術中定期檢修后淘汰的只能夠作為廢品的廢管，起到了廢物利用的作用。
[0013]2、本發(fā)明的方法操作成本低廉，相比于現(xiàn)有的除垢方法本發(fā)明除垢過程中無需添加任何除垢劑即可快速清除舊油管內部的積垢。 申請人:在研究中發(fā)現(xiàn)由于積垢和舊油管內壁粘結緊密、牢固，現(xiàn)有的水射流沖擊、高壓氣流清除積垢的方法無法完全清除舊油管內壁上的積垢；而單獨采用轉動軸帶動多個打磨單元的旋轉打磨方法清除舊油管內壁的積垢，一些小面積的頑固積垢往往被遺漏、無法全部清除干凈。 申請人:發(fā)現(xiàn)對于第一次切削除垢后殘余的小面積積垢，在清理時存在數(shù)量多、位置分散、難以檢查和清理的技術困難。 申請人:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):金屬管為金屬材質與積垢相比，具有較高的熱膨脹系數(shù)。 申請人:利用金屬管和金屬管內積垢熱膨脹系數(shù)的不同，采用先加熱至溫度為45(T520°C，然后急冷的方法除垢。優(yōu)選在金屬管溫度為45(T520°C的狀態(tài)下，立刻使用溫度為低于35°C的冷水沖淋金屬管，沖淋方式優(yōu)選外淋和內部水射流噴沖；利用溫度急劇變化下金屬管和積垢熱膨脹系數(shù)的巨大差異，可激落第一次切削除垢后殘余的難于清理的小面積積垢，同時利用水與垢不同的張力也可使垢與管子脫離。 申請人:設計加熱至金屬管溫度為45(T520°C，由于加熱在相變溫度以下，不會降低管子原有機械性能，同時又可消除管子在服役其間產(chǎn)生的組織或結構應力，從而改善了管子的性能；還可以保證冷卻中利用金屬管和積垢間膨脹系數(shù)的明顯差異，足以將殘余積垢清除。 申請人:設計使用低于35°C的水進行冷卻，低于35°C的水接近常溫極易獲得，并且使用水沖淋的方式正好可以沖洗清理下來的殘余積垢。 申請人:在冷卻后進行二次切削除垢的作用是對金屬管內壁進行完全清理，避免金屬管內壁上仍然殘留僅松動但未脫落的積垢。
[0014]3、 申請人:在研究中發(fā)現(xiàn):目前現(xiàn)有漏磁和渦流無損探傷標準規(guī)定的設備校準方法為用圓孔或矩形槽的人工缺陷樣管來校準探傷機，應用此方法僅能分出合格或不合格，但無法進行分級作業(yè)。 申請人:改變了人工缺陷的形式，由通孔式改為內、外表面分別刻制缺陷的并通過對舊油管自然形成缺陷對比進行等效處理的方法解決了標準比對樣管的缺陷。本發(fā)明可應用于注水井用舊油管、水管的處理和再利用，處理后獲得的A、B、C級金屬管可在其限定的適用深度中使用3飛個月以上，并且無穿孔失效現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明中一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢的方法，可快速清除積垢，保證無積垢殘余，與現(xiàn)有技術相比不但可以提高除垢效果，同時可以提高生產(chǎn)速率。
【具體實施方式】
[0015]實施例1~4是本發(fā)明的注水井用舊管修復方法的【具體實施方式】，其中實施例1為最佳實施例。
[0016]實施例1
本實施例步驟包括探傷、分選、一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢和裁頭；
探傷:使用漏磁探傷機對舊油管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度為3.5mm,2.7mm、l.6mm ;設定漏磁探傷機的缺陷深度3.5mm時,對所有舊油管進行第一遍檢測,測出缺陷深度大于3.5mm的舊油管作為廢管；設定漏磁探傷機缺陷深度為2.7 mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 3.5mm的舊油管使用設定缺陷深度為< 2.7 _的漏磁探傷機進行第二遍檢測，獲得2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的舊油管和缺陷深度< 2.7mm的舊油管；設定漏磁探傷機缺陷深度為1.6mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 2.7mm的舊油管，使用設定缺陷深度為< 1.6mm的漏磁探傷機進行第三遍檢測,獲得1.6mm <缺陷深度< 2.7 mm的舊油管和缺陷深度≤1.6mm的舊油管；
分選:將獲得的舊油管分級，將缺陷深度≤1.6mm的舊油管選為A級，將1.6mm <缺陷深度≤2.7 mm的舊油管選為B級，將2.7mm <缺陷深度≤3.5mm的舊油管選為C級；一次切削除垢:采用除垢裝置對舊油管內壁旋轉打磨除垢，除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元，打磨單元為刀片，除垢裝置的轉動軸與動力裝置上可旋轉的動力桿連接，并且轉動軸在動力設備帶動下與動力桿一起轉動，除垢裝置的轉動軸帶動多個刀片切削舊油管內壁上的積垢；
急冷除垢:將一次切削除垢后的的A、B、C級舊油管分別加熱至舊油管溫度為500^5200C ;將舊油管A、B、C級舊油管分別使用溫度25~35°C、工作壓力8~IOMPa的連續(xù)水射流沖淋10-15秒鐘，以實現(xiàn)快速水冷使舊油管內壁的積垢在快速水冷下疏松脫落；進行快速水冷前，保證加熱后的舊油管溫度可維持在45(T520°C ；
二次切削除垢:采用除垢裝置對舊油管內壁旋轉打磨除垢，除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元，打磨單元為刀片，除垢裝置的轉動軸與動力裝置上可旋轉的動力桿連接，并且轉動軸在動力設備帶動下與動力桿一起轉動，除垢裝置的轉動軸帶動多個刀片切削舊油管內壁上的積垢；裁頭:使用金屬切割機切除舊油管兩端設有螺紋的區(qū)域，在裁頭后的舊油管兩端使用螺紋車刀車出新的螺紋，即獲得處理后的A、B、C級修復油管。
[0017]實施例2
本實施例步驟包括探傷、分選、一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢和裁頭；
探傷:使用漏磁探傷機對舊油管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度為3.5mm,2.7mm、l.6mm ;設定漏磁探傷機的缺陷深度3.5mm時,對所有舊油管進行第一遍檢測,測出缺陷深度大于3.5mm的舊油管作為廢管；設定漏磁探傷機缺陷深度為2.7 mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 3.5mm的舊油管使用設定缺陷深度為< 2.7 _的漏磁探傷機進行第二遍檢測，獲得2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的舊油管和缺陷深度< 2.7mm的舊油管；設定漏磁探傷機缺陷深度為1.6mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 2.7mm的舊油管，使用設定缺陷深度為< 1.6mm的漏磁探傷機進行第三遍檢測,獲得1.6mm <缺陷深度< 2.7 mm的舊油管和缺陷深度≤1.6mm的舊油管；
分選:將獲得的舊油管分級，將缺陷深度≤1.6mm的舊油管選為A級，將1.6mm <缺陷深度≤2.7 mm的舊油管選為B級，將2.7mm <缺陷深度≤3.5mm的舊油管選為C級；一次切削除垢:采用除垢裝置對舊油管內壁旋轉打磨除垢，除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元，打磨單元為刀片，除垢裝置的轉動軸與動力裝置上可旋轉的動力桿連接，并且轉動軸在動力設備帶動下與動力桿一起轉動，除垢裝置的轉動軸帶動多個刀片切削舊油管內壁上的積垢；
急冷除垢:將一次切削除垢后的的A、B、C級舊油管分別加熱至舊油管溫度為450^4800C ;立刻將舊油管A、B、C級舊油管分別使用溫度2(T25°C的水配合水管沖淋10-?5秒鐘，以實現(xiàn)快速水冷，使舊油管內壁的積垢在快速水冷下疏松脫落；進行快速水冷前，保證加熱后的舊油管溫度可維持在45(T480°C ；
二次切削除垢:同本實施例的一次切削除垢；
裁頭:使用金屬切割機切除舊油管兩端設有螺紋的區(qū)域，在裁頭后的舊油管兩端使用螺紋車刀車出新的螺紋，即獲得處理后的A、B、C級修復油管。
[0018]實施例3
本實施例步驟包括探傷、分選、一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢和裁頭； 采用如下步驟:
探傷:使用漏磁探傷機對舊油管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度為3.5mm,2.7mm、l.6mm ;設定漏磁探傷機的缺陷深度3.5mm時,對所有舊油管進行第一遍檢測,測出缺陷深度大于3.5mm的舊油管作為廢管；設定漏磁探傷機缺陷深度為2.7 mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 3.5mm的舊油管使用設定缺陷深度為< 2.7 _的漏磁探傷機進行第二遍檢測，獲得2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的舊油管和缺陷深度< 2.7mm的舊油管；設定漏磁探傷機缺陷深度為1.6mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 2.7mm的舊油管，使用設定缺陷深度為< 1.6mm的漏磁探傷機進行第三遍檢測,獲得1.6mm <缺陷深度< 2.7 mm的舊油管和缺陷深度≤1.6mm的舊油管；
分選:將獲得的舊油管分級，將缺陷深度≤1.6mm的舊油管選為A級，將1.6mm <缺陷深度≤2.7 mm的舊油管選為B級，將2.7mm <缺陷深度≤3.5mm的舊油管選為C級；一次切削除垢:采用除垢裝置對舊油管內壁旋轉打磨除垢，除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元，打磨單元為刷子，刷子可采用金屬材質，除垢裝置的轉動軸與動力裝置上可旋轉的動力桿連接，并且轉動軸在動力設備帶動下與動力桿一起轉動，除垢裝置的轉動軸帶動多個刷子打磨舊油管內壁上的積垢；急冷除垢采用以下步驟:
加熱:將一次切削除垢后的A、B、C級舊油管分別加熱至舊油管溫度為520°C ；
急冷除垢:將一次切削除垢后的的A、B、C級舊油管分別加熱至舊油管溫度為450^4800C ;立刻將舊油管A、B、C級舊油管分別使用溫度2(T25°C的水配合水管沖淋10-?5秒鐘，以實現(xiàn)快速水冷，使舊油管內壁的積垢在快速水冷下疏松脫落；進行快速水冷前，保證加熱后的舊油管溫度可維持在45(T480°C ；
二次切削除垢::同本實施例的一次切削除垢；
裁頭:使用金屬切割機切除舊油管兩端設有螺紋的區(qū)域，即獲得處理后的A、B、C級修
復油管。
[0019]實施例4
本實施例步驟包括探傷、分選、一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢和裁頭； 采用如下步驟:
1)探傷:使用漏磁探傷機對舊油管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度為<3.5mm、<2.7 _、< 1.6mm ;設定漏磁探傷機的缺陷深度< 3.5mm時,對所有舊油管進行第一遍檢測，測出缺陷深度大于3.5mm的舊油管作為廢管；設定漏磁探傷機缺陷深度為≤2.7 mm,將上一步驟中測出的缺陷深度< 3.5mm的舊油管使用設定缺陷深度為< 2.7 mm的漏磁探傷機進行第二遍檢測，獲得2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的舊油管和缺陷深度< 2.7mm的舊油管；設定漏磁探傷機缺陷深度為< 1.6mm，將上一步驟中測出的缺陷深度< 2.7mm的舊油管，使用設定缺陷深度為< 1.6mm的漏磁探傷機進行第三遍檢測，獲得1.6mm <缺陷深度^ 2.7 mm的舊油管和缺陷深度≤1.6mm的舊油管；
2)分選:將獲得的舊油管分級，將缺陷深度≤1.6mm的舊油管選為A級，將1.6mm <缺陷深度≤2.7 mm的舊油管選為B級，將2.7mm <缺陷深度≤3.5mm的舊油管選為C級；
一次切削除垢:采用除垢裝置對舊油管內壁旋轉打磨除垢，除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元，打磨單元為刀片；除垢裝置的轉動軸與動力裝置上可旋轉的動力桿連接，并在動力設備帶動下一起轉動，帶動刀片打磨舊油管內壁；
急冷除垢:將一次切削除垢后的的A、B、C級舊油管分別加熱至舊油管溫度為480^5000C ;立刻將舊油管A、B、C級舊油管分別使用溫度2(T25°C的水配合水管沖淋10-?5秒鐘，以實現(xiàn)快速水冷，使舊油管內壁的積垢在快速水冷下疏松脫落；進行快速水冷前，保證加熱后的舊油管溫度可維持在45(T500°C ；
二次切削除垢:二次切削除垢方法同本實施例的一次切削除垢，還包括對二次切削除垢后的舊油管內壁進行噴砂拋光；
裁頭:使用金屬切割機切除舊油管兩端設有螺紋的區(qū)域，在裁頭后的舊油管兩端使用螺紋車刀車出新的螺紋，即獲得處理后的A、B、C級修復油管。
[0020]對比例I
本對比例中操作方法同實施例1，但未操作急冷除垢步驟。[0021]對比例2
本對比例中操作方法同實施例1，但一次切削除垢和第二次切削除垢均采用砂粒摩擦撞擊舊油管內壁除垢。
[0022]對比例3
本對比例中操作方法同實施例1，
設定漏磁探傷機缺陷深度為≤2.7 mm檢測舊油管，獲得缺陷深度≤2.7 mm的舊油管和缺陷深度大于2.7 mm的舊油管；
缺陷深度大于2.7 mm的舊油管作廢管，不進行再次利用；
缺陷深度≤2.7 mm的舊油管，經(jīng)與實施例1相同的一次切削除垢、加熱、冷卻、二次切削除垢和裁頭步驟進行處理，獲得修復后的修復油管。
[0023]性能測試
除垢效果測試:分別記錄實施例1~4和對比例廣3中一次切削除垢、急冷除垢、二次切削除垢步驟的除垢總用時(單位為分鐘)，每個實施例或對比例各記錄除垢總用時30次，并計算平均值錄入表1。在實施例1各100根A、B、C級舊油管中，分別對A、B、C級舊油管各隨機抽樣20根，每個實施例或對比例抽樣60根修復油管。采用使用攝錄機和與攝錄機連接的攝像探頭攝錄修復油管內壁積垢殘留情況，配合人眼目測觀察攝錄機上記錄的修復油管內壁積垢殘留情況，并記錄發(fā)現(xiàn)存在積垢殘留的修復油管數(shù)量(簡稱積垢殘留，單位:根)。除垢測試結果如表1-2所示。
[0024]表1實施例f 4除垢效果測試結果
【權利要求】
1.注水井用舊管修復方法，其特征在于:采用以下步驟: 1)探傷確定缺陷深度:使用漏磁探傷機對金屬管三遍探傷，三遍探傷分別設定缺陷深度標準為 1.6mm、2.7 mm、3.5mm ； 2)分選:對具有不同缺陷深度的金屬管進行分級，將缺陷深度<1.6mm的金屬管選為A級,將1.6mm <缺陷深度< 2.7 mm的金屬管選為B級,將2.7mm <缺陷深度< 3.5mm的金屬管選為C級； 3)一次切削除垢:采用除垢裝置對金屬管內壁旋轉打磨初步除垢； 4)急冷除垢:將一次切削除垢后的各級金屬管分別加熱至金屬管溫度為45(T520°C，采用水溫低于35°C的水進行快速水冷，使金屬管內壁污垢脫落； 5)二次切削除垢:采用除垢裝置對金屬管內壁剩余頑垢進行旋轉打磨； 6)裁頭:切除金屬管兩端螺紋的區(qū)域，并在裁頭后的金屬管兩端加工螺紋。
2.根據(jù)權利要求1所述的注水井用舊管修復方法，其特征在于:所述的急冷除垢步驟中快速水冷為將A、B、C級金屬管分別使用低于35°C的水沖淋冷卻。
3.根據(jù)權利要求1所述的注水井用舊管修復方法，其特征在于:所述的除垢裝置包括位于中心的轉動軸，以及連接在轉動軸上、用于打磨除垢的多個打磨單元。
4.根據(jù)權利要求1所述的注水井用舊管修復方法，其特征在于:所述的二次切削除垢后還可對金屬管內壁進行噴砂拋光。
【文檔編號】B23P15/00GK103831596SQ201410123841
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權日:2014年3月28日
【發(fā)明者】高環(huán), 傅云水, 孫兆社, 周振國, 孫步春 申請人:淄博弘揚石油設備集團有限公司