一种油田清蜡橡胶球自动收球装置的应用

一种油田清蜡橡胶球自动收球装置的应
用
摘要：在原油开采输送过程中，原油均含有不同程度地的石蜡，在管道输送
过程中，会不同程度地析出石蜡，石蜡粘结在原油输送管壁上，严重影响原油流
速及正常输油。

目前各大油田大多采用井口人工投注或自动投注橡胶球方式进行
输油管线内壁清蜡，收球主要集中在场站内各单井管线汇总的总管线进行清蜡橡
胶球的回收，主要以场站人工切换流程的方式实现对清蜡橡胶球的回收，清蜡橡
胶球回收操作繁琐、人员工强度大、安全隐患大等缺点。

引言：
随着输油管线清蜡橡胶球自动投球装置的大面积推广应用，一种适用于场站
总管的自动清蜡橡胶球回收装置相应而生。

油田清蜡橡胶球自动收球装置（以下
简称收球装置）具有来球检测、自动调流、自动收球、油污回收、常压储球和智
能控制等功能，可有效降低清管收球作业成本、工作强度和油污排放，提高清蜡
橡胶球收球作业的安全性、可靠性、环保性，同时达到收球数据大数据分析及联
网化管理的目的。

关键词：清蜡橡胶球回收；自动收球装置；油田输油管线清
蜡；管线收球
1.研发背景
在我国原油输送主要以管道输送为主，管道输送较其它方式，具有输送量大、安全可靠、能耗及能损低等特点，所以在石油化工行业得到广泛推广应用。

而我
国大部分油田的原油含蜡量普遍较高，因此，在原油开采及输送过程中，原油随
油管由地底输送到地面的过程中，温度、压力都进行了降低，原油中的蜡结晶会
不断析出，附着在输送管道内壁上，随着原油输送距离的不断延长，原油析出蜡
不断沉积，管道内壁蜡不断增厚（管径变小），严重阻碍原油的流动。

油管、
原油和蜡就如同我们身体里的血管、血液和血脂,血液中血脂含量高就会附着在
血管壁上, 阻碍血液循环,损害我们的身体健康。

同样，原油中不断析出的蜡，
使原油的集输变得困难，集输时间变长，开采难度增大，直接影响产量，甚至严
重时会造成停产，增加原油开采的成本。

故原油管道清蜡是维持正常开采和集输
的必要措施。

管线清蜡橡胶球自动投球装置在油田上的大量应用，主要用于单井输油管线
内自动投放清蜡橡胶球，橡胶球进入输油管线内部，通过原油流动所产生的力将
橡胶球进行推动，对管道内壁的结蜡进行清理。

各单井管线清蜡橡随单井管线进
入到下游汇总管线（场站汇总管线）后，一般采用手动收球设备进行清蜡橡胶球
的回收，而手动收球设备需要操作人员熟悉现场清蜡橡胶球收球流程，定期现通
过切换流程的方式进行橡胶球的回收，此种方式存在人员工作强度大、流程繁琐、运行成本高、安全隐患高、不便于管理等缺点，为了管线清蜡橡回收的安全性、
可靠性，同时也为了能够适用油田智能化运行、联网化管理的目的，一种能够实
现管线清蜡橡胶球来球检测、自动调流、自动收球、橡胶球多余油污回收、常压
储球及收球统计等功能的油田清蜡橡胶球自动收球装置应需而生，便于现代化油
田对现场设备的联网化管理、数据采集等需求，同时也是目前手动橡胶球收球设
备向自动化、智能化的发展趋势。

2.现有技术
2.1手动收球装置现有技术
目前各大油田采用的清蜡橡胶球回收主要以手动收球装置（见图1）为主。

手动收球装置主要通过储球桶与汇总管线连
接，油田单井井口投放的清蜡橡胶球进入汇总管线，经手动收
球装置中挡球杆阻挡，依靠重力掉落储球桶捞球蓝中，定期人
工通过管线开启旁通阀，截断储球桶与汇总管线的连接，开启
储球桶泄压阀泄压后，打开储球桶顶部快开盲板机构，取出捞
球蓝中回收的橡胶球。

取出橡胶球后，装回捞球蓝并关闭泄压
阀、快开盲板机构，关闭旁通阀，打开储球桶截断阀门，使储
球桶与汇总管线连通，继续进行收球操作。

该手动收球装置具有人员工强度大、现场操作繁琐、安全隐患大、携污量大、运行成本高、不便于管理等缺点。

2.2自动定时收球装置
自动定时收球装置主要由三通组件、电动阀和控制系统
三大部分组成，通过控制系统设置的间隔时间定时开关电动阀，
实现清蜡橡胶球的定期定时自动回收。

具体流程如下：三通组件与单井汇总管线连接，装置中
1#电动阀为开启状态，2#电动阀为关闭状态，油田单井井口
投放的清蜡橡胶球进入（场站）汇总管线，经三通组件中挡
球杆阻挡，依靠重力掉落储球筒中，按照控制系统设定的收
球时间，1#电动阀关闭，2#电动阀开启，储球筒中清蜡橡胶
球及原油落入收球盒中，装置恢复初始状态（1#电动阀开启、2#电动阀关闭）。

该自动定时收球装置无法精确收球、空载运行、易集球、携污量大、运行成
本高、不便于管理等缺点。

以上两种油田清蜡橡胶球的回收技术在油田上应用较为常见，存在的问题也
比较多，对人员要求较高、工作强度大，已逐渐不能满足油田数字化、智能化的
要求。

3.自动收球装置工作原理
油田清蜡橡胶球自动收球装置主要通过柱塞往复运动的原理完成管线内橡胶
球的自动回收，该装置为双柱塞结构，第一柱塞在机体收球通道内往复运动，完
成清蜡橡胶球的自动回收；第二柱塞在机体收油通道内往复运动，形成吸入力或
压出力，完成清蜡橡胶球附着油污的回收。

装置机体安装于原油输送管道下游（场站汇总管线），通过清蜡橡胶球堵塞
第一柱塞储球室下游流通通道，导致进口压力上升以及调节组件开启（自动调流）的方式检测来球。

来球信号反馈动力设备推动第一柱塞中储球室往复运动于主通道、收油通道、收球通道来实现自动收球。

清蜡橡胶球附着油污自动回收利用第
二柱塞在收油通道中的往复运动所形成的吸入力和压出力，实现清蜡橡胶球附着
油污的的自动回收。

4.收球装置各部分简介
油田清蜡橡胶球自动收球装置主要由来球检测、自动调流、自动收球、橡胶
球多余油污回收、常压储球、控制系统六大部分组成。

来球检测：管汇来清蜡橡胶球将第一柱塞储球室下游通道（上游与下游通道）堵塞，通过机体进口端（上游）的检测元器件和调节组件（自动调流）位置开关
来反映橡胶球到位情况，两种信号无论哪种检测到，均表示橡胶球已到位，可进
行收球动作。

自动调流：当管汇来清蜡橡胶球将第一柱塞储球室下游通道道堵塞时，调节
组件按照设定压力自动开启，将介质从机体进口引入到机体出口，防止管线憋压。

自动收球：检测来球后，清蜡橡胶球已进入第一柱塞（收球柱塞）储球室内，第一柱塞将储球室中橡胶球由主通道依次推送到收油通道、收球通道，当橡胶球
到达收球通道后，由推球机构将橡胶球推入收球篮中，第一柱塞依次回到收球时
的初始位置。

橡胶球多余油污自动回收：第一柱塞进入到收油通道后，检测元器件发送信号，第二柱塞（收油柱塞）按照程序设定进行清蜡橡胶球多余油污的回收动作
（通过重力及吸力），将第一柱塞（收球柱塞）中储球室多余油污回收到收油腔中，待第一柱塞返回时，将收油腔中多余油污推送到第一柱塞中的储球室中，带
入到原油输送汇总管中。

常压储球：常压储球由收球篮和收油箱组成，收球篮主要用于清蜡橡胶球的
回收，收油箱主要用于清蜡橡胶球附着油污的回收。

5.总结
油田清蜡橡胶球自动收球装置通过来球检测、自动调流(调节组件实现）、
自动收球、橡胶球多余油污自动回收、常压储球实现清管橡胶球的精确化自动回收、收球数量统计、减少油污排放、可有效降低清管收球作业成本和工作强度，
提高收球管理能力、运行动态监管能力，达到收球数据大数据分析及联网化管理
的目的。

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