CN110193500B - 连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢管防腐蚀工艺，涉及一种连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法。其中，所述连续油管的除氢系统，包括倒管架、水压机、气体缓冲罐、制氮机、压力调节泵和氮气加热器，所述倒管架上设置有卷筒，卷筒上缠绕有待除氢的连续油管，连续油管的一端与三通阀连接，三通阀的另外两个连接口分别与水压机、氮气加热器连接，氮气加热器与制氮机连接，连续油管的另一端与气体缓冲罐连接，气体缓冲罐与压力调节泵连接，压力调节泵与氮气加热器连接。采用本发明方法可以对在硫化氢环境中作业后的单根长度上千米的碳钢或低合金钢连续油管的进行有效的去氢处理，从而防止氢脆的产生，提高管材使用寿命，降低作业风险。

Description

连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法
技术领域
本发明属于钢管防腐蚀工艺，涉及一种连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法，具体为一种连续油管的除氢系统及使用该系统针对在含硫化氢环境作业后的连续油管进行除氢的方法。
背景技术
连续油管(Coiled tubing)是用低碳合金钢制作的管材，有很好的挠性，又称挠性油管，一卷连续油管长几千米，可以代替常规油管进行很多作业，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低。
在含硫化氢的酸性作业环境中，硫化氢与连续油管材料发生化学反应，产生氢原子，渗透进入管体，造成氢脆，成为导致连续油管失效的主要因素之一。
为了避免氢脆的出现，一般工业中通过将工件在烘箱中加热，去除钢中的氢。但对于连续油管由于其管体长度长(一般上千米)体积大在烘箱中进行加热和保温的热处理过程技术难度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法，尤其是使用该系统对在硫化氢环境中作业后的单根长度上千米的碳钢或低合金钢连续油管除氢的方法，克服连续油管单根长度长、体积大，难以在烘烤箱内进行加热和保温的技术难点。
本发明的具体实现过程如下：
一种连续油管的除氢系统，包括倒管架、水压机、气体缓冲罐、制氮机、压力调节泵和氮气加热器，所述倒管架上设置有卷筒，所述卷筒上缠绕有待除氢的连续油管，所述连续油管的一端与三通阀连接，所述三通阀的另外两个连接口分别与水压机、氮气加热器连接，所述氮气加热器与制氮机连接，所述连续油管的另一端与气体缓冲罐连接，所述气体缓冲罐与压力调节泵连接，所述压力调节泵与氮气加热器连接。
进一步，所述水压机与水箱连接。
进一步，所述缠绕在卷筒上的连续油管外围覆盖有保温棉。
进一步，所述连续油管的一端设置有第一由壬，所述第一由壬与连续油管的一端通过焊接连接，所述连续油管的一端通过第一由壬与三通阀连接。
进一步，所述三通阀的连接口与水压机通过第一管道连接，所述三通阀的连接口与氮气加热器通过第二管道连接，所述氮气加热器与制氮机通过第三管道连接，所述气体缓冲罐与压力调节泵通过第四管道连接，所述压力调节泵与氮气加热器通过第五管道连接；所述连续油管的另一端与气体缓冲罐之间设置有放空阀，所述连续油管的另一端与放空阀通过第六管道连接，所述放空阀与气体缓冲罐通过第七管道连接。
进一步，所述第一管道、第二管道、第三管道、第五管道、第七管道(87)上分别设置有截止阀。
进一步，所述连续油管的另一端设置有第二由壬，所述第二由壬与连续油管的另一端通过焊接连接，所述第二由壬通过第六管道与放空阀连接。
使用上述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法，包括如下步骤：
1)由壬焊接过程：将在硫化氢环境中作业后待除氢的连续油管起出，缠绕在卷筒上，并将已经缠绕连续油管的卷筒安装在倒管架上，在连续油管的一端焊接第一由壬，另一端焊接第二由壬；
2)系统连接过程：按照所述连续油管的除氢系统将各部件连接；
3)冲洗过程：将第二由壬与第六管道的连接断开，关闭第二管道、第三管道、第五管道、第七管道上的截止阀，然后开启水压机，水压机从水箱中抽取自来水，打开第一管道上的截止阀，自来水通过第一管道从连续油管的一端进入，从连续油管的另一端排出，检查连续油管的自来水排出端排出的水质直至清洁为止，关闭水压机，关闭第一管道上的截止阀；
4)吹扫过程：在连续油管的一端内放入若干个管道清扫球，打开第二管道、第三管道上的截止阀，开启制氮机，制氮机产生氮气，氮气气流将管道清扫球从连续油管的一端吹向连续油管的另一端，除去连续油管的管内污渍及水分，在连续油管的另一端使用涂白漆的木制靶板检验；
5)氮气气氛热处理：将第二由壬与第六管道连接，开启放空阀，使用气体检测仪检测放空阀出口处气体成分直至氮气纯度达到99.99％后，关闭放空阀；打开第五管道、第七管道上的截止阀，开启气体缓冲罐后，将连续油管的另一端流出的氮气收集在气体缓冲罐内，开启压力调节泵、氮气加热器，氮气气流通过压力调节泵循环进入氮气加热器中加热至150-200℃后，加热的氮气气流再次进入连续油管的管内；当检测到连续油管另一端的管体温度达到150℃后持续保温40-50小时，通过压力调节泵调整连续油管内氮气气流流速使管体温度控制在150-200℃范围内；
6)管端封堵：保温结束后，关闭第二管道、第三管道、第五管道、第七管道上的截止阀，连续油管一端的第一由壬与三通阀连接断开，连续油管另一端的第二由壬与第六管道连接断开，封存连续油管。
进一步，步骤3)所述自来水流速不低于1.5m/s；步骤4)所述管道清扫球为橡胶材质，所述管道清扫球的直径小于连续油管的内径；步骤4)所述吹扫过程中，氮气气流的流速为15-20m/s；步骤4)所述吹扫过程重复多次；步骤4)所述木制靶板检验是指5min内木制靶板上无油污、水分及其他杂物为合格。
进一步，步骤5)所述通过调整连续油管内氮气气流流速使管体温度控制在150-200℃范围内，所述氮气气流流速不低于10m/s；步骤5)所述通过压力调节泵调节连续油管内氮气气流流速来调整连续油管的管体温度，应确保连续油管管内氮气压力不超过管体抗内屈服压力的50％，所述连续油管的管体抗内屈服压力根据连续油管规格和钢级按SY/T6698-2007《油气井用连续管作业推荐作法》标准确定；步骤6)所述封存连续油管的方法是采用橡胶塞塞紧连续油管两端管口，并采用塑料布对连续油管缠绕层外部包裹，将缠绕在卷筒上的连续油管吊放入库房内。
本发明的积极效果：
在含有硫化氢的作业工况中，碳钢或低合金钢连续油管腐蚀现象十分严重，经常导致过早失效，极大的降低了连续油管使用寿命，增加了作业中的安全风险。采用本发明方法可以对在硫化氢环境中作业后的单根长度上千米的碳钢或低合金钢连续油管的进行有效的去氢处理，从而防止氢脆的产生，提高管材使用寿命，降低作业风险。
附图说明
图1为本发明所述连续油管除氢系统的模块示意图；
图中，1倒管架，11卷筒，12连续油管，121第一由壬，122第二由壬，13保温棉，2水压机，21水箱，3气体缓冲罐，4制氮机，5压力调节泵，6氮气加热器，7三通阀，81第一管道，82第二管道，83第三管道，84第四管道，85第五管道，86第六管道，87第七管道，9放空阀，10截止阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
为了克服连续油管单根长度长、体积大，难以在烘烤箱内进行加热和保温的技术难点，本发明提供一种连续油管的除氢系统及使用该系统对连续油管除氢的方法，尤其是使用该系统对在硫化氢环境中作业后的单根长度上千米的碳钢或低合金钢连续油管除氢的方法。
实施例1连续油管的除氢系统
本实施例所述连续油管的除氢系统，见图1，包括倒管架1、水压机2、气体缓冲罐3、制氮机4、压力调节泵5和氮气加热器6；所述水压机2与水箱21连接，所述倒管架1上设置有卷筒11，所述卷筒11上缠绕有待除氢的连续油管12，所述缠绕在卷筒11上的连续油管12外围覆盖有保温棉13，所述连续油管12的一端与三通阀7连接，所述三通阀7的另外两个连接口分别与水压机2、氮气加热器6连接，所述氮气加热器6与制氮机4连接，所述连续油管12的另一端与气体缓冲罐3连接，所述气体缓冲罐3与压力调节泵5连接，所述压力调节泵5与氮气加热器6连接。
具体结构是：所述连续油管12的一端设置有第一由壬121，所述第一由壬121与连续油管12的一端通过焊接连接，所述连续油管12的一端通过第一由壬121与三通阀7连接。所述三通阀7的连接口与水压机2通过第一管道81连接，所述三通阀7的连接口与氮气加热器6通过第二管道82连接，所述氮气加热器6与制氮机4通过第三管道83连接，所述气体缓冲罐3与压力调节泵5通过第四管道84连接，所述压力调节泵5与氮气加热器6通过第五管道85连接；所述连续油管12的另一端与气体缓冲罐3之间设置有放空阀9，所述连续油管12的另一端设置有第二由壬122，所述第二由壬122与连续油管12的另一端通过焊接连接，所述第二由壬122通过第六管道86与放空阀9连接，所述放空阀9与气体缓冲罐3通过第七管道87连接。所述第一管道81、第二管道82、第三管道83、第五管道85、第七管道87上分别设置有截止阀10。
实施例2使用实施例1所述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法
本实施例所述使用实施例1所述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法，包括如下步骤：
1)由壬焊接过程：将在硫化氢环境中作业后待除氢的连续油管12起出，缠绕在卷筒11上，并将已经缠绕连续油管12的卷筒11安装在倒管架1上，在连续油管12的一端焊接第一由壬121，另一端焊接第二由壬122；
2)系统连接过程：按照所述连续油管的除氢系统将各部件连接；
3)冲洗过程：将第二由壬122与第六管道86的连接断开，关闭第二管道82、第三管道83、第五管道85、第七管道87上的截止阀10，然后开启水压机2，水压机2从水箱21中抽取自来水，打开第一管道81上的截止阀10，自来水通过第一管道81从连续油管12的一端进入，从连续油管12的另一端排出，检查连续油管12的自来水排出端排出的水质直至清洁为止，关闭水压机12，关闭第一管道81上的截止阀10，所述自来水流速不低于1.5m/s；
4)吹扫过程：在连续油管12的一端内放入若干个管道清扫球，所述管道清扫球为橡胶材质，所述管道清扫球的直径小于连续油管12的内径；打开第二管道82、第三管道83上的截止阀10，开启制氮机4，制氮机4产生氮气，氮气气流将管道清扫球从连续油管12的一端吹向连续油管12的另一端，所述吹扫过程重复多次，除去连续油管12的管内污渍及水分，在连续油管12的另一端使用涂白漆的木制靶板检验，所述木制靶板检验是指5min内木制靶板上无油污、水分及其他杂物为合格；所述吹扫过程中，氮气气流的流速为15-20m/s；
5)氮气气氛热处理：将第二由壬122与第六管道86连接，开启放空阀9，使用气体检测仪检测放空阀9出口处气体成分直至氮气纯度达到99.99％后，关闭放空阀9；打开第五管道85、第七管道87上的截止阀10，开启气体缓冲罐3后，将连续油管12的另一端流出的氮气收集在气体缓冲罐3内，开启压力调节泵5、氮气加热器6，氮气气流通过压力调节泵5循环进入氮气加热器6中加热至150-200℃后，加热的氮气气流再次进入连续油管12的管内；当检测到连续油管12另一端的管体温度达到150℃后持续保温40-50小时，通过压力调节泵5调整连续油管12内氮气气流流速使管体温度控制在150-200℃范围内，应确保连续油管12管内氮气压力不超过管体抗内屈服压力的50％，所述连续油管12的管体抗内屈服压力根据连续油管规格和钢级按SY/T 6698-2007《油气井用连续管作业推荐作法》标准确定；当管体温度控制在150-200℃范围内时所述氮气气流流速不低于10m/s；
6)管端封堵：保温结束后，关闭第二管道82、第三管道83、第五管道85、第七管道87上的截止阀10，连续油管12一端的第一由壬121与三通阀7连接断开，连续油管12另一端的第二由壬122与第六管道86连接断开，封存连续油管12，所述封存连续油管12的方法是采用橡胶塞塞紧连续油管两端管口，并采用塑料布对连续油管缠绕层外部包裹，将缠绕在卷筒上的连续油管12吊放入库房内。
本发明方法是针对在硫化氢环境中作业后的连续油管降低其氢损伤的处理方法，可对作业后碳钢或低合金钢连续油管进行除氢处理，降低管体氢损伤的发生，从而提高管材使用寿命，降低作业失效风险。
本发明所述由壬，又叫管接或者活接头，是一种能方便安装拆卸的常用管道连接件。连接两管子的管件，可不动管子而将两管分开，便于检修。其包含螺纹头、球头和紧帽3个部分。由壬内部的密封面有平面(带垫)、球面、锥面等。由壬与管道的连接方式有对焊、承插焊、螺纹等。
本发明所述为市售购买所得，所涉及的设备及零部件如倒管架1、卷筒11、第一由壬121、第二由壬122、保温棉13、水压机2、水箱21、气体缓冲罐3、制氮机4、压力调节泵5、氮气加热器6、三通阀7、第一管道81、第二管道82、第三管道83、第四管道84、第五管道85、第六管道86、第七管道87、放空阀9、截止阀10等均为市售购买所得。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续油管的除氢系统，其特征在于：包括倒管架(1)、水压机(2)、气体缓冲罐(3)、制氮机(4)、压力调节泵(5)和氮气加热器(6)，所述倒管架(1)上设置有卷筒(11)，所述卷筒(11)上缠绕有待除氢的连续油管(12)，所述连续油管(12)的一端与三通阀(7)连接，所述三通阀(7)的另外两个连接口分别与水压机(2)、氮气加热器(6)连接，所述氮气加热器(6)与制氮机(4)连接，所述连续油管(12)的另一端与气体缓冲罐(3)连接，所述气体缓冲罐(3)与压力调节泵(5)连接，所述压力调节泵(5)与氮气加热器(6)连接。
2.根据权利要求1所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述水压机(2)与水箱(21)连接。
3.根据权利要求1所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述缠绕在卷筒(11)上的连续油管(12)外围覆盖有保温棉(13)。
4.根据权利要求3所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述连续油管(12)的一端设置有第一由壬(121)，所述第一由壬(121)与连续油管(12)的一端通过焊接连接，所述连续油管(12)的一端通过第一由壬(121)与三通阀(7)连接。
5.根据权利要求4所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述三通阀(7)的连接口与水压机(2)通过第一管道(81)连接，所述三通阀(7)的连接口与氮气加热器(6)通过第二管道(82)连接，所述氮气加热器(6)与制氮机(4)通过第三管道(83)连接，所述气体缓冲罐(3)与压力调节泵(5)通过第四管道(84)连接，所述压力调节泵(5)与氮气加热器(6)通过第五管道(85)连接；所述连续油管(12)的另一端与气体缓冲罐(3)之间设置有放空阀(9)，所述连续油管(12)的另一端与放空阀(9)通过第六管道(86)连接，所述放空阀(9)与气体缓冲罐(3)通过第七管道(87)连接。
6.根据权利要求5所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述第一管道(81)、第二管道(82)、第三管道(83)、第五管道(85)、第七管道(87)上分别设置有截止阀(10)。
7.根据权利要求6所述连续油管的除氢系统，其特征在于：所述连续油管(12)的另一端设置有第二由壬(122)，所述第二由壬(122)与连续油管(12)的另一端通过焊接连接，所述第二由壬(122)通过第六管道(86)与放空阀(9)连接。
8.使用权利要求7所述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)由壬焊接过程：将在硫化氢环境中作业后待除氢的连续油管(12)起出，缠绕在卷筒(11)上，并将已经缠绕连续油管(12)的卷筒(11)安装在倒管架(1)上，在连续油管(12)的一端焊接第一由壬(121)，另一端焊接第二由壬(122)；
2)系统连接过程：按照所述连续油管的除氢系统将各部件连接；
3)冲洗过程：将第二由壬(122)与第六管道(86)的连接断开，关闭第二管道(82)、第三管道(83)、第五管道(85)、第七管道(87)上的截止阀(10)，然后开启水压机(2)，水压机(2)从水箱(21)中抽取自来水，打开第一管道(81)上的截止阀(10)，自来水通过第一管道(81)从连续油管(12)的一端进入，从连续油管(12)的另一端排出，检查连续油管(12)的自来水排出端排出的水质直至清洁为止，关闭水压机(2)，关闭第一管道(81)上的截止阀(10)；
4)吹扫过程：在连续油管(12)的一端内放入若干个管道清扫球，打开第二管道(82)、第三管道(83)上的截止阀(10)，开启制氮机(4)，制氮机(4)产生氮气，氮气气流将管道清扫球从连续油管(12)的一端吹向连续油管(12)的另一端，除去连续油管(12)的管内污渍及水分，在连续油管(12)的另一端使用涂白漆的木制靶板检验；
5)氮气气氛热处理：将第二由壬(122)与第六管道(86)连接，开启放空阀(9)，使用气体检测仪检测放空阀(9)出口处气体成分直至氮气纯度达到99.99％后，关闭放空阀(9)；打开第五管道(85)、第七管道(87)上的截止阀(10)，开启气体缓冲罐(3)后，将连续油管(12)的另一端流出的氮气收集在气体缓冲罐(3)内，开启压力调节泵(5)、氮气加热器(6)，氮气气流通过压力调节泵(5)循环进入氮气加热器(6)中加热至150-200℃后，加热的氮气气流再次进入连续油管(12)的管内；当检测到连续油管(12)另一端的管体温度达到150℃后持续保温40-50小时，通过压力调节泵(5)调整连续油管(12)内氮气气流流速使管体温度控制在150-200℃范围内；
6)管端封堵：保温结束后，关闭第二管道(82)、第三管道(83)、第五管道(85)、第七管道(87)上的截止阀(10)，连续油管(12)一端的第一由壬(121)与三通阀(7)连接断开，连续油管(12)另一端的第二由壬(122)与第六管道(86)连接断开，封存连续油管(12)。
9.根据权利要求8所述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法，其特征在于：步骤3)所述自来水流速不低于1.5m/s；步骤4)所述管道清扫球为橡胶材质，所述管道清扫球的直径小于连续油管(12)的内径；步骤4)所述吹扫过程中，氮气气流的流速为15-20m/s；步骤4)所述吹扫过程重复多次；步骤4)所述木制靶板检验是指5min内木制靶板上无油污、水分及其他杂物为合格。
10.根据权利要求8所述连续油管的除氢系统对连续油管除氢的方法，其特征在于：步骤5)所述通过调整连续油管(12)内氮气气流流速使管体温度控制在150-200℃范围内，所述氮气气流流速不低于10m/s；步骤5)所述通过压力调节泵(5)调节连续油管(12)内氮气气流流速来调整连续油管(12)的管体温度，应确保连续油管(12)管内氮气压力不超过管体抗内屈服压力的50％，所述连续油管(12)的管体抗内屈服压力根据连续油管规格和钢级按SY/T 6698-2007《油气井用连续管作业推荐作法》标准确定；步骤6)所述封存连续油管(12)的方法是采用橡胶塞塞紧连续油管两端管口，并采用塑料布对连续油管缠绕层外部包裹，将缠绕在卷筒上的连续油管(12)吊放入库房内。
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