CN105618439B - 一种原油管道清理系统以及原油管道清理施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种原油管道清理系统及清理施工方法，该系统包括蒸汽机组、空压机组、PIG发送装置、接收装置、含油污水处理一体机、气冷却吸附器，对废弃石油管道采用蒸汽加热和多功能PIG清管器相配合的方法进行清洗，清洗效果好，效率高，清出的污油利用含油污水处理一体机收集后装入油罐车回收利用，排出的气体经油气冷却、吸附器处理后排放，产生的污水经含油污水处理一体机处理后回收利用，利用该技术不仅可以保护资源、降低能耗，而且没有污油、污水排放，达到了资源消耗最小化。

Description

一种原油管道清理系统以及原油管道清理施工方法

技术领域

本发明涉及一种原油管道清理技术，具体为一种原油管道清理系统以及原油管道清理施工方法。

背景技术

管道输送是石油最主要的运输方式，近年来随着人类对石油需求的不断增长，我国石油输送管道取得突破性发展,但废弃管道也逐年增多，一是老龄化报废管道，一般在管道运行到了安全使用年限，按管道管理规范进行报废；二是随着各地城镇规划建设的不断发展，部分管道已被城区占压，给管道运行造成一定的安全隐患。为满足石油管道的安全使用条件，根据《中华人民共和国石油天然气管道保护法》要求，需要对老化和被占压管线，另辟新径进行改造。根据《管道储运有限公司长输管道报废管理方法》要求，改造后被废弃的石油管道，要首先进行无害化处置，处置后的管道应确保对人身安全、土地、气象环境、周围建（构）物无危害；对无法拆除的管段要注浆封存，防止塌陷。

而原油管道的无害化处置，则是一般通过对石油管线清洗实现，简单说就是将管道内壁的油垢、杂质清除干净。目前主要采用化学清洗和PIG物理清洗工艺。但以上工艺都有各自的缺点，在实际清洗工程中以上方法均不令人满意。化学清洗不仅成本高，而且因清洗剂污染后造成的污水处理费也很大，对环境污染严重，又不环保；只用PIG物理清洗工艺很难将管道清洗干净；管道处置过程中都很难达到安全、高效、环保的要求。

发明内容

为解决上述原油管道处理方式存在的技术问题，本发明特提供了一种环保、能耗低、清洗效率高的原油管道清理系统以及清理施工方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种原油管道清理系统，它包括蒸汽机组、空压机组、PIG发送装置、接收装置、含油污水处理一体机、气冷却吸附器，蒸汽机组包括蒸汽发生装置、压力监控装置，蒸汽机组可与被清洗管道法兰连接连通，也可与PIG发送装置连接，空压机组包括空气压缩机，其可与管道连接，PIG发送装置包括发送器及PIG球，接收装置包括接收器、缓冲罐及配套管线,发送器及接收器均可与管道连接，含油污水处理一体机与被清洗管道出污口连通，气冷却吸附器与接收装置连接。

所述的PIG球发送装置还包括仪器检测定位装置，即PIG球内设置有定位信号发射装置，外操作人员持有地面跟踪仪，通过相应信号接收器并通过显示设备定位PIG球在清洗管路内的具体位置，便于操作人员及时更换配套设备或者监控PIG的运行情况。

蒸汽机组的管线的管径为DN50, 连接方法为法兰连接，蒸汽管线是由蒸汽机组的出气阀连接到发送器的进气阀上。

所述的蒸汽机组、空压机组可安装在移动运输车辆设备上。

所述的空压机组、蒸汽机组均通过发送器与被清洗管路连接。

所述的蒸汽机组以可以产生高温蒸汽的普通蒸汽机组即可，空压机组采用6m³/h的即可。

含油污水处理一体机，包括浮油吸收器、抽吸泵、旋流油水分离器、收油筒、气浮机、过滤吸附器，包括浮油吸收器设置在隔油池内液面表层处，其通过管路与抽吸泵连接，管路出液口与旋流油水分离器连接，含油污水经过隔油调节池沉淀去除大颗粒杂质、并通过浮油吸收器去除了表面的大量浮油后，由抽吸泵提升先进入旋流油水分离器，分离出的油流入收油桶回收，分离出的污水再进入气浮机处理，气浮机处理出的杂物进入浮渣箱内，气浮处理出的水经气浮清水箱内的提升泵进入后续两级过滤吸附器，一级采用核桃壳过滤，二级采用改性纤维过滤。过滤出的水先打入槽车，经取样化验合格后方可回收利用或妥善排放。

所述的隔油池为钢板焊制的可移动式箱体, 蒸管、吹扫和通球时排出的含油污水都打入隔油调节池，池内放置移动式浮油吸收器，当池内油层达到一定厚度时，开启抽油泵油吸入二次分离箱，通过斜管分离法使油上浮水下沉，油液自动从流油管流入收油桶内，收油桶内的污油要及时装袋子回收或用抽油泵抽入槽车回收。

气冷却吸附器可将废气处理，确保排放环保气体。

压力表要安装在PIG球发送端，根据监控压力，可以判明PIG运行情况和大致位置，接收器处设置有温度计，用以监测管路出口处的管内气体温度。

一种原油管道清理施工方法，它包括以下步骤：

1.第一次清管，首先在PIG发送装置内安装一个特制的裸体泡沬清管器 ，将蒸汽机组与管道连通，启动蒸汽机组利用蒸汽作推进剂，先把管内的污油推出，同时也开始利用管内蒸汽加热管道，使清管器后面的结蜡层逐渐融化，泡沫清管器的运行压力很小约为0.03-0.05MPa，为提高清洗效果和利于污油的回收，要用蒸汽调节阀来控制流量，使清管器保持低速、匀速运行，实验证明清管器运行速度不超过2m/s为最好，管道另一端的出污口处排出污油，由抽油泵将污油抽至污油回收装置，通过接收装置将第一个球收起。

2.二次清管，在管道温度降下之前，选择钢主体PIG清管器作为PIG发送装置的二号PIG球，同时将蒸汽机组、空压机组与管道连接，利用蒸汽和空压机的混合气体作推进剂，通过调整空压机组及蒸汽机组的阀门，使二号球尽量缓慢前进，并用地面跟踪仪监测PIG运行，从PIG的变形情况确定下一步所放的PIG的规格及型号，以便更好地将管内沉积的污垢等杂物清理出来。

3.后续清管，第三次清洗和第二次清洗要连续进行，要在管体温度大于油腊结晶温度时进行清管器发射，即一般情况下管体温度应在80—150℃，管道出污口温度不低于80℃，以便更有效的将软化后的管壁上的污油清出；重复进行步骤三后续清管，次数以管内达到无油、垢、及其它杂物，管壁呈现金属本色为准。

4. 验收，选用白色泡沫球PIG球，用空压机作气源再次进行管道通球，接收到的泡沫球体无固、液物为合格；用测爆仪检测管内气体无可燃气体为合格。

所述的步骤一中，清管器进入接收器后，要观察末端温度计，当温度达80度以上后即可停止本次的清洗工作，即停止输送蒸汽，等到无蒸汽排出后, 打开收发器取出清管器，

所述的裸体泡沬清管器为一种PIG球，具备一定的弹性并可充斥在原油管路内。

所述的二号球缓慢前进的速度不宜超过1m/s。

PIG清洗应连续进行，不宜中断。若推动介质不能连续保证，会使运动中止，且增加清洗的风险。

本发明的有益效果为：

有关研究表明去除长输石油管道凝结层的关健影响因素是温度，加热清洗对凝结层的清洗效果和效率都很高，根据这一特性，结合各种PIG清管技术，研究制造了该套废弃石油管道无害化清洗专用系统，利用这些机械设备，对废弃石油管道采用蒸汽加热和多功能PIG清管器相配合的方法进行清洗，清出的污油利用含油污水处理一体机收集后装入油罐车回收利用，排出的气体经油气冷却、吸附器处理后排放，产生的污水经含油污水处理一体机处理后回收利用。通过施工证明，该技术方法具有的优势特点如下：

1）有利于环境保护，利用该技术不仅可以保护资源、降低能耗，而且没有污油、污水排放，达到了资源消耗最小化。

2）不发生因清洗剂污染后造成的污水处理费，有明显的经济优势。

3）主要机械运行操作为自动化，能有效减少操作失误，提高了工作效率，并降低了人工费用。

4）因为管道清洗不需要自然排空，管道的安装形式也不受限制。

附图说明

图1为本发明实施例流程结构示意图。

具体实施方式

如附图所示的一种原油管道清理系统，它包括蒸汽机组、空压机组、PIG发送装置、接收装置、含油污水处理一体机、气冷却吸附器，蒸汽机组包括蒸汽发生装置、压力监控装置，蒸汽机组可与被清洗管道法兰连接连通，也可与PIG发送装置连接，空压机组包括空气压缩机，其可与管道连接，PIG发送装置包括发送器及PIG球，接收装置包括接收器、缓冲罐及配套管线,发送器及接收器均可与管道连接，含油污水处理一体机与被清洗管道出污口连通，气冷却吸附器与接收装置连接。

所述的PIG球发送装置还包括仪器检测定位装置，即PIG球内设置有定位信号发射装置，外操作人员持有地面跟踪仪，通过相应信号接收器并通过显示设备定位PIG球在清洗管路内的具体位置，便于操作人员及时更换配套设备或者监控PIG的运行情况。

蒸汽管线的管径为DN50, 连接方法为法兰连接，蒸汽管线是由蒸汽机组的出气阀连接到发送器的进气阀上。

该系统还包括氮气机组，采用液氮罐装运输车通过液氮气化装置产生氮气，要求氮气压力0.1—1.0MPa，可替代空压机组。

所述的氮气机组、蒸汽机组、空压机组可安装在移动运输车辆设备上。

所述的空压机组、蒸汽机组均通过发送器与被清洗管路连接。

所述的蒸汽机组以可以产生高温蒸汽的普通蒸汽机组即可，空压机组采用6m³/h的即可。

含油污水处理一体机，包括浮油吸收器、抽吸泵、旋流油水分离器、收油筒、气浮机、过滤吸附器，包括浮油吸收器设置在隔油池内液面表层处，其通过管路与抽吸泵连接，管路出液口与旋流油水分离器连接，含油污水经过隔油调节池沉淀去除大颗粒杂质、并通过浮油吸收器去除了表面的大量浮油后，由抽吸泵提升先进入旋流油水分离器，分离出的油流入收油桶回收，分离出的污水再进入气浮机处理，气浮机处理出的杂物进入浮渣箱内，气浮处理出的水经气浮清水箱内的提升泵进入后续两级过滤吸附器，一级采用核桃壳过滤，二级采用改性纤维过滤。过滤出的水先打入槽车，经取样化验合格后方可回收利用或妥善排放。

所述的隔油池为钢板焊制的可移动式箱体, 蒸管、吹扫和通球时排出的含油污水都打入隔油调节池，池内放置移动式浮油吸收器，当池内油层达到一定厚度时，开启抽油泵油吸入二次分离箱，通过斜管分离法使油上浮水下沉，油液自动从流油管流入收油桶内，收油桶内的污油要及时装袋子回收或用抽油泵抽入槽车回收。

压力表要安装在PIG球发送端，根据监控压力，可以判明PIG运行情况和大致位置，接收器处设置有温度计，用以监测管路出口处的管内气体温度。

一种原油管道清理施工方法，它包括以下步骤：

1.第一次清管，首先在PIG发送装置内安装一个特制的“裸体泡沬清管器” ，将蒸汽机组与管道连通，启动蒸汽机组利用蒸汽作推进剂，先把管内的污油推出，同时也开始利用管内蒸汽加热管道，使清管器后面的结蜡层逐渐融化，泡沫清管器的运行压力很小约为0.03-0.05MPa，为提高清洗效果和利于污油的回收，要用蒸汽调节阀来控制流量，使清管器保持低速、匀速运行，实验证明清管器运行速度不超过2m/s为最好，管道另一端的出污口处排出污油，由抽油泵将污油抽至污油回收装置，通过接收装置将第一个球收起。

2.二次清管，在管道温度降下之前，选择钢主体PIG清管器作为PIG发送装置的二号PIG球，同时将蒸汽机组、空压机组与管道连接，利用蒸汽和空压机的混合气体作推进剂，通过调整空压机组及蒸汽机组的阀门，使二号球尽量缓慢前进，并用地面跟踪仪监测PIG运行，从PIG的变形情况确定下一步所放的PIG的规格及型号，以便更好地将管内沉积的污垢等杂物清理出来。

3.后续清管，第三次清洗和第二次清洗要连续进行，要在管体温度大于油腊结晶温度时进行清管器发射，即一般情况下管体温度应在80—150℃，管道出污口温度不低于80℃，以便更有效的将软化后的管壁上的污油清出；重复进行步骤三后续清管，次数以管内达到无油、垢、及其它杂物，管壁呈现金属本色为准。

4. 验收，选用白色泡沫球PIG球，用空压机作气源再次进行管道通球，接收到的泡沫球体无固、液物为合格；用测爆仪检测管内气体无可燃气体为合格。

所述的步骤一中，清管器进入接收器后，要观察末端温度计，当温度达80度以上后即可停止本次的清洗工作，即停止输送蒸汽，等到无蒸汽排出后, 打开收发器取出清管器，

所述的裸体泡沬清管器为一种PIG球，具备一定的弹性并可充斥在原油管路内。

所述的二号球缓慢前进的速度不宜超过1m/s。

PIG清洗应连续进行，不宜中断。若推动介质不能连续保证，会使运动中止，且增加清洗的风险。

隔油池废水经过污水泵进入旋流油水分离器内，靠两种不相溶液体的比重差，主要用于去除水中80%以上的非乳化油。旋流油水分离器的关鍵部件“旋流管”由分配口、旋流腔、收缩腔、尾锥、尾管、底流口、溢流口等部分组成。油水混合液由旋流腔上的分配口进入旋流管，在一定的压差条件下，形成螺旋流动。经收缩腔、尾锥两级收缩，使流体增速并在旋流管内形成一个稳定的离心力场。根据斯托克斯(stokes)定律，油水混合液中重相水在强大离心力作用下被抛向旋流管内壁呈螺旋态从底流口排出，轻相油则向旋流管的中心聚集形成油芯，从溢流口排出，实现油水分离。该离心场产生离心加速度为2000g，因此油水在几秒内可实现分离。

旋流油水分离器出水自流进入气浮分离机内，利用溶气系统产生的溶气水中的微气泡，与水中的絮体粘合在一起，悬浮物及油类随微气泡一起上升至水面，形成浮渣，使水中的悬浮絮体得到去除，该设备由箱体、溶气系统、刮渣机、空压机等组成，溶气系统是设备的核心，是产生微气泡的关键部件，溶气系统制备的溶气水在接触室内释放，形成大量微气泡群，与废水充分混合，从而黏附于水中的絮凝体上升，清水彻底分离出来。清水通过出水管排出进入过滤吸附器内进行污水再次处理，浮渣通过刮渣系统刮到污泥槽中，自流至浮渣箱。

Claims (8)

1.一种原油管道清理系统，其特征是：它包括蒸汽机组、空压机组、PIG发送装置、接收装置、含油污水处理一体机、气冷却吸附器，蒸汽机组包括蒸汽发生装置、压力监控装置，蒸汽机组与被清洗管道法兰连接，也与PIG发送装置连接，空压机组包括空气压缩机，其与管道连接，PIG发送装置包括发送器及PIG球，接收装置包括接收器、缓冲罐及配套管线,发送器及接收器均与管道连接，含油污水处理一体机与被清洗管道出污口连通，气冷却吸附器与接收装置连接。

2.根据权利要求1所述的原油管道清理系统，其特征是：所述的PIG发送装置还包括仪器检测定位装置。

3.根据权利要求1所述的原油管道清理系统，其特征是：蒸汽机组的管线的管径为DN50, 连接方法为法兰连接，蒸汽机组的出气阀连接发送器的进气阀。

4.根据权利要求1所述的原油管道清理系统，其特征是：所述的蒸汽机组、空压机组安装在移动运输车辆设备上。

5.根据权利要求1所述的原油管道清理系统，其特征是：所述的含油污水处理一体机，包括浮油吸收器、抽吸泵、旋流油水分离器、收油筒、气浮机、过滤吸附器，浮油吸收器设置在隔油池内液面表层处，其通过管路与抽吸泵连接，管路出液口与旋流油水分离器连接，含油污水由抽吸泵提升进入旋流油水分离器，分离出的油流入收油桶回收，分离出的污水进入气浮机，气浮处理出的水经气浮清水箱内的提升泵进入后续两级过滤吸附器，一级采用核桃壳过滤，二级采用改性纤维过滤。

6.根据权利要求5所述的原油管道清理系统，其特征是：所述的隔油池为钢板焊制的可移动式箱体，池内放置移动式浮油吸收器。

7.一种原油管道清理施工方法，其特征是：它包括以下步骤：

步骤一：第一次清管：首先在PIG发送装置内安装一个特制的裸体泡沬清管器，将蒸汽机组与管道连通，启动蒸汽机组利用蒸汽作推进剂，先把管内的污油推出，同时也开始利用管内蒸汽加热管道，使清管器后面的结蜡层逐渐融化，泡沫清管器的运行压力为0.03-0.05MPa，为提高清洗效果和利于污油的回收，要用蒸汽调节阀来控制流量，使清管器保持低速、匀速运行，清管器运行速度不超过2m/s，管道另一端的出污口处排出污油，由抽油泵将污油抽至污油回收装置，通过接收装置将第一个球收起；

步骤二：二次清管：在管道温度降下之前，选择钢主体PIG清管器作为PIG发送装置的二号PIG球，同时将蒸汽机组、空压机组与管道连接，利用蒸汽和空压机的混合气体作推进剂，通过调整空压机组及蒸汽机组的阀门，使二号球尽量缓慢前进，并用地面跟踪仪监测PIG运行，从PIG的变形情况确定下一步所放的PIG的规格及型号，以便更好地将管内沉积的污垢杂物清理出来；

步骤三：后续清管：第三次清洗和第二次清洗要连续进行，要在管体温度大于油腊结晶温度时进行清管器发射，即管体温度在80—150℃，管道出污口温度不低于80℃，以便更有效的将软化后的管壁上的污油清出；重复进行步骤三后续清管，次数以管内达到无油、垢、及其它杂物，管壁呈现金属本色为准；

验收：选用白色泡沫球PIG球，用空压机作气源再次进行管道通球，接收到的泡沫球体无固、液物为合格；用测爆仪检测管内气体无可燃气体为合格。

8.根据权利要求7所述的原油管道清理施工方法，其特征是：所述的步骤一中，清管器进入接收器后，要观察末端温度计，当温度达80度以上后即停止本次的清洗工作，即停止输送蒸汽，等到无蒸汽排出后, 打开收发器取出清管器。