专业定做高压水射流清洗厂商

2.5高压水射流除垢的应用标准

在油田生产运用中，旧油管的检测、修复再利用给企业带来巨大经济效益，节约了开支，因而对油管的表面质量也提出了较高的要求，必须对油管表面的氧化皮、污垢、锈蚀等彻底的清除，以满足作业的要求，涂覆于油管表面的油漆和保护涂层的性能，在很大程度上取决于涂装前材料的表面状态。其中主要的因素有锈蚀和氧化皮、表面的污垢（盐份、油脂、灰尘等）以及表面粗糙度。

为了提供评定这些因素的方法和对获得洁净油管表面的预处理方法提供指导并指出每种方法达到规定洁净等级的效力，国内外有关部门经过大量的实验研究和统计分析，对钢铁表面的锈蚀等级、采用不同方法达到的预处理级别制定了相应标准。其中有：

ISO 8501 -2006 表面清洁度的目视评定;

ISO8502 - 2006表面清洁度的评估试验;

ISO8503 -2006 喷砂清理后的钢材的表面粗糙度特性。

ISO8501-2006适用于涂装前采用诸如喷射清理、手工和动力工具清理以及火焰清理方法处理过的热轧钢材表面。但这些方法，尤其是喷射清理方法也适用于具有足够厚度、能抗因磨料冲击或动力工具除锈操作而引起变形的冷轧钢材，也适用于除了残余氧化皮之外还牢固地粘附着残余油漆和其他异物（如可溶于水的盐分、焊渣等）的钢材。所以对于油管水射流清洗洁净度评判标准可以采用ISO  8501-2006。

ISO  8501-2006规定的预处理等级由除垢作业之后表面外观状况的文字描述以及典型样板照片共同定义。不同的预处理方法采用相应的字母表示，如Wa—喷射清理。在代表预处理方法类别的字母后面有阿拉伯数字，则表示清除氧化皮、油、油脂、铁锈和原有涂层的程度。

五初始表面条件被定义：

      喷射清理的钢材表面的情况下，将其中三个初始表面条件*DC A，DC B和DC C，在DC A、DC B、DC C的情况下，涂用防护涂料系统，并且涂料已经退化。另外两种初始表面条件，*DPI和DPZ的，并且被*为自喷射清理，其油管表面氧化铁预制引物底漆（DP I）或硅酸锌底漆（DP Z）。。
     以喷射方式进行的表面预处理，以字母“Wa”表示，其预处理等级的意义为：

Wa1 轻度喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。

Wa2 彻底喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留物应是牢固附着的。

Wa21/2非常彻底的喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。

清洗标准附图如下：

                  DC A                               DC A Wa 1

DC A Wa 2                            DC A Wa 2?

DC B                                DC B Wa 1

DC B Wa 2                           DC B Wa 2?

DC C                              DC C Wa 1  

DC C Wa 2                          DC C Wa 2?

DP I                                 DP I Wa 1

DP I Wa 2                             DP I Wa 2?

DP Z                                DP Z Wa 1

DP Z Wa 2                       DP Z Wa 2?

三 高压水射流清洗新技术

3.1现役高压水系统存在的问题及新系统

3.1.1现役高压水系统存在的问题

随着科学技术的发展，高压水射流及机械钻通、刮削等环保清洗技术得到了广泛应用，为了满足结垢、锈皮油管的清洗要求，引进了高压水射流清洗新技术。该技术具有高效、节能、环保、清洗成本低、设备通用性强等优点，也存在着高压动态密封不稳定，导致出水系统漏失量大，泵效低等问题。高压泵额定排出压力为70MPa,但实际排出压力仅达40MPa~50MPa，排出压力低，出水动能小，直接导致清洗质量不稳定、清洗一次合格率低(仅为62% )、清洗范围小(仅能清洗一般结垢油管)，因此结垢、锈皮严重的油管，被结垢物和化学物堵实的油管无法实现高压水清洗。采用单一的高压水射流清洗时，压力必须达到70MPa以上才能清洗干净，甚至有些特硬厚水垢需要150MPa以上的高压水才能清洗干净，在这么高的压力下工作，对工人的安全操作是一个很大的考验。而采用单一的钻通刮、削技术或者刷洗技术，虽然清洗效果较好，但是清洗效率较低。

                      (2-3)

式中：Pk为压力峰值；

      为液体中气体含量（1/6—1/12）。

（4）旋转射流

旋转射流是指在射流喷嘴不旋转的情况下产生的具有三维速度的射流质点，沿着螺旋线轨迹运动而形成的扩散状射流，它不同于喷嘴绕一固定轴旋转而导致的射流旋转。这种旋转射流是靠在喷嘴腔内的导向原件，将一维纯轴向来流导引成具有轴向、切向、径向三维速度的流动而形成。旋转射流的高速区不适处在射流中心部位，而是集中在离开射流中心一定距离的一个圆环区域内。用于射流质点上切向速度的存在，使射流旋转前进，导致中心部位的低速低压区形成。

旋转射流的结构特性通常是指射流的速度和压力分布特性。理论分析已表明旋转射流由于流体质点具有三维速度。因此，当射流脱离喷嘴后，必然在前进过程中形成一定的扩散，射流质点的运动轨迹基本上为一空间螺旋线，形成了其*特的喇叭状外形和特殊的速度和压力分布。

结果表明，在近喷嘴范围的截面上，轴向速度明显存在着中心低速区，随着射流的向前喷射，中心低速区在一定范围内变得更低，而射流的高速区则向外发展。由于旋转射流的强烈卷吸作用带动了周围流体的流动，同时在其边界上进行能量交换，将自身的能量传递给周围的流体，使射流本身的速度逐渐降低，直到较远的截面处，发展成与普通圆射流分布相类似的较平缓的速度分布，即射流轴心处速度较大。由图可知，这个射流主体段的轴向速度分布呈现“M”形分布的特点，即射流中心某一区域内气速度值较小，离开中心一定半径处存在着较大速度，而后随着径向距离的增大，来流速度逐渐降低。

（5）磨料射流

磨料射流是纯水射流的发展，是近十年来发展起来的一项具有远大前景的技术。其基本原理是在高速运动的水射流束中加入一些磨料粒子，利用其与物件的碰撞、冲蚀和刮削作用，队伍建进行喷击及切割。由于磨料粒子质量集中而且具有锋利的棱角，在水射流中使不连续的，由磨料粒子组成的高速粒子流对物件还产生高频冲击而且具有很好的工艺特性。其工作方式与等离子切割，火焰切割相似，但不会产生热应变，且加工精度高，操作简单、方便、其工艺原理与传统的喷丸相似，但其能量高度集中，且采用湿式系统，不会造成环境污染。

2、按射流压力分类

射流压力值是应用中涉及的较重要的参数，它涉及工艺技术、设备的经济性和合理性。根据有关标准分类如表2.2所示。

表2.2 射流压力分类等级

3、按射流环境分类

（1）淹没射流

射流的工作介质与环境介质相同时，这种射流称为淹没射流。

（2）非淹没射流

射流的工作介质与环境介质不同时，这种射称为非淹没射流。

（3）自由射流

射流的作业环境没有固壁约束下的射流称为自由射流。

（4）非自由射流

射流的作业环境具有固壁约束下的射流称为非自由射流。

其中高压水射流油管清洗技术属于非淹没非自由射流。由于本次只取了油管清洗的一小段，在清洗中假设该段基本充满水，故本次研究将其假设为淹没非自由射流。

2.3高压水射流在油管清洗中的应用

2.3.1污垢形成及力学特性研究

一般情况下，造成油井油管堵塞的原因很多，如地层出砂、机械落物、油套管变形、地层产出的沥青质,或者开采期间入井的各种化学药剂及馏分、钻井液、压裂过程中入井的聚合物及气井生产过程中形成的水合物都能够造成井筒堵塞。

按照相应的石油行业标准，对油井堵塞物可通过无机物X射线衍射分析和**物气相色谱分析得出污垢的成分。由前人总结，堵塞物中无机物主要以腐蚀产物FeS、亚铁盐及无机杂质为主,其中FeS占所占比例较大；堵塞物中的**物中有大量的C7C14的**化合物，各碳数含量基本呈平均分步，成分较为复杂，主要为壬烷基同分异构体、多乙烯多胺衍生物、吡啶衍生物、芳香烃衍生物等低分子碳水化合物，这些结构都是目前各类缓蚀剂中的主要活性成分，由此可以推断堵塞物中的**物含有大量缓蚀剂的活性成分。

由此可以得出，除水合物堵塞外，油管堵塞主要是腐蚀产物、地层产出物及入井化学药剂馏分堵塞。由于这类物质均为**物或者混合物其黏性大，相互之间基本无缝隙，容易堵死通道，影响油井的正常生产。

根据现场采样，所带回的油管管壁污垢，经过化学实验分析，其主要成分包括：硬厚的碳酸钙垢和硫酸盐垢，含有少量致密坚硬的Fe2O3、BaSO4、SrSO4，经常导致全井油管报废。

2.3.2油管清洗工艺及原则

油管清洗工艺有很多种，主要分为化学清洗、物理清洗和化学物理混合清洗。由于化学清洗受到设备运转效率及环境保护的限制，现在逐渐被物理清洗所替代。在科技进步的推动下，近年来世界清洗技术发展迅速，新的清洗方法、清洗技术不断出现，特别是各种物理清洗方法和技术得到了快速的发展和广泛应用。从目前清洗技术**统计看，大部分清洗技术属物理清洗，化学清洗仅占约1/4。物理清洗技术已成为世界清洗技术发展的主要方向，其中高压水射流清洗技术的发展与应用较为迅猛和广泛，已经成为清洗行业中一种主要的清洗技术。

1、清洗过程的基本原理

清洗的基本目的就是从物体表面清除附着污染物。清洗的过程涉及三种物质：被清洗的基体、基体表面的污染物以及清洗介质。要达到清洗的目的，就必须施加特定的影响，才能使污染物与基体表面分离，这种影响可以称之为清洗作用力。因此，清洗过程涉及四个要素：基体、污染物、介质及清洗作用力。高压水射流清洗就是通过水介质传递清洗作用力到清洗表面，使表面上的污染物脱离。

2、高压水射流清洗基本工艺流程

如图2.1所示为油管清洗工艺流程：

启动高压射流设备上油管电机正转小车带动油管右行经内外高压喷嘴射流清洗油管左行机械臂下油管下根油管循环。

图2.1 油管清洗工艺流程