清管器类型与应用

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2 清管器类型
清管器可根据不同方法进行分类 ,例如根据它 的使用目的分为除垢用的清洗清管器和用于排液和 分离的密封清管器 ;也可以把上述具有清洗或分离 作用的清管器归类为实用清管器 ,而把具有对管道 进行检测功能的清管器归为遥控清管器 。本文根据 结构和功能对其分类 ,分为普通型清管器和智能型 清管器 。 211 普通型清管器
万向节智能皮碗清管器除了具有全智能清管器 及以往清管器的全部优点外 ,其新特点如下 : ( 1)可 根据需要随意挂接清管器皮碗 ,方便快捷地组成清
管列车 ,实现一次发射完成刮蜡 、清理 、除水 (锈 ) 、涂 敷等多次任务 ; (2)皮碗采用进口新型材料 ,强度单 程可超 2 000km; ( 3)采用可挂式 、拆卸方式 ,安装 、 拆卸方便简单 ; (4)可通过任何弯头 、膨胀节等 。
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清洗世界
第 6期
器 ,用 来 探 测 管 道 的 轮 廓 、变 形 、壁 厚 、裂 纹 等 信 息 [2]。
图 2 一些常见的清管器实物照片 构成 ,如图 3所示 。皮碗材料为耐油 、耐磨的氯丁橡 胶或聚氨酯 ,具有良好的密封性与耐磨性 。
图 3 普通直板型清管器 212 智能型清管器
当前 ,智能清管器的开发非常快 , 结构差异很 大 ,如图 4所示 。智能清管器具有高分辨率漏磁技 术 ,能采集管道状况的各种数据 ,再将采集的数据进 行计算机处理 ,可以得到管道腐蚀 、轮廓 、变形 、壁 厚 、裂纹 、管阀配件的位置等各种信息 。智能清管器 运行过程中还可以采用卫星定位系统进行定位 。智 能清管器的结构和原理各不相同 。
3 清管器的研究与应用
中石油天然气管道技术公司开发了一种磁力清 管器 [ 4 ] ,其结构如图 6 所示 。磁力清管器就是在常 规清管器的骨架内装入磁铁 ,可利用磁铁吸附管道 内的磁性物质 ,这样便可以利用漏磁检测管道内的 故障 。磁力清管器能够清理管道内的积垢和杂物 , 并能将管道内铁屑等磁性物质带出管外 ,为进行管 道检测提供必要的环境 ,保证管道的安全运行 。
美国潮汐公司就开始对管道进行清洗 ,清管器的历 史长短与此相同 。在早期 ,人们发现发送一个带有 皮制圆盘的活塞 ,可以除去积存于油气管道内壁上 的石蜡 ,无需增加动力就能提高流量 ,增加刮刀或钢 丝刷可提高除垢效果 。
为了在清管器遇卡时能迅速在地面找到其确切 位置 ,国外在 20 世纪 60 年代末发明了电子定位清 管器 ,使清管器清洗技术有了巨大发展 。在清管器 上增加传感器 ,可以收集到管道内的各种信息 。
长期输送油 、水 、气等流体的管道会发生堵塞 , 需要对管道进行清理和疏通 。管道清洗技术包括高 压水射流清洗技术 、超声波清洗技术 、干冰清洗技 术 、激光清洗技术 、等离子体清洗技术 、电解清洗技 术等 。这些清洗技术各有特长和不足之处 ,机械清 洗应用比较普遍 。
清管器作为机械清洗管道的设备之一 ,其主要 功能有 4个方面 : (1)管道的扫线 、除锈 、干燥 、封堵 、 置换 ; (2)油田生产过程中管道的清蜡 、除垢 、除水 、 除尘 ; (3)不同介质的隔离 ; (4)管道内防腐涂敷 。
第 (1)种用途主要在陆上或海上输气 、液管道中采 用 ;第 (2)种用途主要针对输油管道或油气混输管道 的应用 ;第 (3)种用于需要隔离不同的流体 ,防止不 同流体混合 、产生污染或发生化学反应等 ;第 (4)种 , 管道内涂敷技术是以清除管内结垢 、沉积物以及实 施管道内防腐为目的的一门新技术 ,现已发展成为 包括输送工艺 、机械 、电子及化工等多种学科的综合 技术 。另外 ,近几年出现了将清管器用于升举采油 技术 ,用清管器来消除液体回落和得到高压气体 ,从 而提高原油采收率 [ 1 ] 。鉴于清管器的功能不同 ,它
专论与综述
清洗世界
C lean ing W orld
文章编号 : 1671 - 8909 (2010) 06 - 0036 - 06
清管器类型与应用
第 26卷第 6期 2 0 1 0年 6月
孙 旭 1 ,陈 欣 2 ,刘爱侠 2
(11中海石油 (中国 )有限公司湛江分公司 ,广东湛江 524057; 21海洋工程股份有限公司设计公司 ,天津 300451)
图 5 自动解堵型圆盘清管器 液体经过过滤器从清管器前段的喷嘴射出 ,形成高 压液体射流 ,冲散清管器前方堆积的污垢 ,打通清管 器前进的通道 ,从而实现自动解堵 ,有效避免清管器 被卡堵 。该型清管器已经成功应用于输油管道和自 来水管道 。这种清管器存在的问题是弹簧的强度无 法控制 ,过大或过小都不能很好地解决卡堵问题 。
图 6 磁力清管器结构示意
清管器具体应用主要包括以下三个方面 。 31111 输水管道的清管器清洗
由于输水管线通常锈蚀比较严重 ,一般选用除 锈能力强的钢针型清管器 。当锈渣数量较多时要减 少其钢针的数量以免锈垢堆积过多 ,挡住清管器不 能前进 。 31112 清管器在输油管道清洗中的应用
输油管道在使用一段时间后 ,在管壁上会沉积上 油垢和积蜡 。当使用清管器清洗输油管道时 ,采用多 层清洗的方法 。将整个清管器清洗分成几段 ,分别在 两个清管器之间 填装有机溶剂 、脱脂剂清洗 ,或用 水使其溶解 。清洗和干燥在管道中连续进行 。
在应用清管器清洗不同种类的管道时 。应针对 管壁上附着的污垢的具体特性 、附着的牢固程度 、对 化学药剂的溶解性能等因素 ,选择适合的清管器 ,而 且有时还要考虑与使用的化学药剂相配合的问题 。 因此 ,不同管道采用的清管器清洗方法是不同的 。 下面分别对水管 、油管和锅炉送热管的清管器清洗 加以介绍 。 311 国内研究与应用
智能清管器采用超声波技术 ,可用来检测管道
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孙旭等 1清管器类型与应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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的堵塞与腐蚀情况 。智能清管器还可采用频率识别 技术 ,能够排除地磁干扰和部分电磁干扰 ,可以用于 野外远离电磁干扰的场合 。智能清管器如采用模式 识别技术 ,能够排除各种地磁和电磁干扰 ,可以应用 于几乎任何场合 (持续产生强干扰的场合 ,造成磁脉 冲信号被淹没 ,应避开 ) 。
近几年 ,城市供水和供气管道也积极推行这项 技术 ,不仅取得了良好的经济效益 ,更取得了很好的 社会效益 。 112 清管器工作原理
清管器清洗依靠被清洗管道内流体的自身压力 或通过其他设备提供的水压或气压作为动力 ,推动 清管器在管道内向前移动 ,刮削管壁污垢 ,将堆积在 管道内的污垢及杂物推出管外 。清管器在管道中前 进是靠前后压差来驱动的 ,具体的驱动方式有两种 。 一种是利用流体的背压作为清管器行走的动力 ,并 在推进中清除管道中清管器前方的污垢 。这种方式 适合对较短管道的清洗 。另一种方式是利用从清管
收稿日期 : 2010 - 05 - 04 作者简介 :孙旭 (1974 - ) ,男 ,工程师 ,主要研究方向为海洋石油工程技术研究 。
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们在结构上也千差万别 。
1 清管器发展历程及工作原理
111 清管器发展历程 清管工艺已有 200多年的历史 。早在 1800 年 ,
器周边泄漏的流体产生的压力 ,使附着在管壁上的 污垢粉化 ,并被排送出去 。这种方式较适合长管道 的清洗 。
清管器的外径通常比管道内径要大 3% ~5% , 能与管道紧密结合 ,因此它在运行当中密封性很高 , 易于对污垢进行清理 。尤其是使用液体做压送液体 时 ,所形成的射流会对管壁上的污垢产生很强的冲 击能力 。
中原油田开发出一种能自动解堵的清管器 ,其 结构如图 5所示 [ 3 ] 。这种清管器能解决清管过程中 出现卡堵的难题 。当清管器在清管过程中遇到堵塞 时 ,清管器背压升高 ,当达到一定压力 (设定的自动 控制阀开启压力 )时 ,自动控制阀便自动开启 ,高压
1—过滤器 ; 2—密封皮碗 ; 3—钢制圆盘 4—自动控制阀 ; 5—本体 ; 6—橡胶圆盘 ; 7—射流喷头
据大量技术资料表明 , 国外 640Mm 输气管道 中 , 1950年以前设计的装有清管器收发装置的占 24% , 1960年以前建造的占 51% ,而 1960年以后建 设的长输管道几乎 100%装有清管器收发装置 。由 此可见清管工艺在迅速发展和普及 。
国内采用清管工艺清洗管道是从 20世纪 60年 代中期开始的 ,在输气管道上应用比较普遍 ,但近几 年发展很快 ,油 、气 、水管道都广泛采用 ,并取得越来 越显著的效果 。
在以空气为推动清管器前进的动力时 ,应在溶 剂中加入防静电剂 ,并在溶剂前后的清管器之间注 入清水作为夹层 ,以防止由于静电产生的危害 。 31113 清管器在锅炉管道脱焦中的应用
Types and applica tion of P IG SUN X u1 , CHEN X in2 , L IU A ix ia2
(11Zhanjiang Co1, L td1, CNOOC, Zhanjiang, Guangdong, 524057, China; 21Engineering Company of Offshore O il Engineering Co1, L td1, Tianjin, 300451, China) Abstract: The structure and function of P IG are introduced1The home and alien research and app lica2 tion of P IG are covered1 The disadvantages and research of P IG are indicated1 The development of oil and gas to deep water and super deep water demands new development to the designing method and m a te ria l1 Key words: P IG; app lication; technical; review
摘 要 :介绍了各种清管器的结构及其不同的功能 ,阐述了国内外在清管器研究与应用方面的 状况 。指出了当前清管器存在的问题和研究方向 。随着油气开发不断走向深水和超深水 ,对清 管器的设计方法和材料提出了更高的要求 。 关键词 :清管器 ;应用 ;技术水平 ;述评 中图分类号 : TE83213 文献标识码 : A
普通型清管器具有不同的结构和形状 ,主要有 球型 (即清管球 )和圆柱型两大类 。圆柱型的清管器 通常有直板型清管器 、碟型清管器 、软质泡沫清管 器 、直碟混合清管器 、直板测径清管器 、碟型测径清 管器 、直板钢刷清管器等多种形式 ,一些常见的结构 和形状如图 1所示 ,其实物照片见图 2。
图 1 一些常见清管器结构 清管器外层材料为耐磨 、耐油的氯丁橡胶或高 强度聚氨酯 ,公称直径不超过 100mm 的球型清管器 一般采用实心球 ,大于 100mm 时采用内腔注水的空 心球 。清管器在注水不足或管道内污物较多的情况 下 ,容易出现卡阻或破损 。普通型皮碗清管器为三 四层的皮碗结构 。由导向皮碗 、密封皮碗 、隔离皮碗
支撑轮 式 清 管 器 是 在 普 通 清 管 器 前 后 皮 碗 内 侧 ,沿周边方向增加若干数量的滚轮 。滚轮靠弹簧 圆周支撑清管器本体 ,使得清管器同管道的摩擦为 滚动摩擦 。这种清管器通过安装各种传感器和探测
图 4 几种智能型清管器
双向电子清管器可双向操作 ,遇有易卡阻管道 , 可逆行回原处 。通常采用聚氨酯皮碗 ,通过能力强 , 耐磨损 ,寿命长 ;其电子定位发射机选用改型后的高 性能电子定位发射机 ,工作时间长 、功率大 ,内装专 用高性能电池 ,不需要充电 ,工作时间达 200h以上 ; 当出现卡堵后 ,采用定位接收机能迅速查找到卡堵 位置 ;选用锥形皮碗 ,通过能力强 ,密封性能好 , 在 管道发 生 畸 变 时 仍 能 通 过 ; 清 管 范 围 从 10cm 至 100cm 以上 。
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