现如今, 随着我国工业的发展及生产需求的增大, 对油田的开发越来越深入, 对注汽开发工艺的应用亦越来越频繁。但是, 油田注气管线的散热损失问题仍旧没得到彻底解决。虽然近年来在科技发展的推动下, 各类保温材料的性能都在不断提高, 相关保温技术也越来越完善先进, 但仍需针对油田注汽开发的实际条件和需求, 采取有效的技术措施来减少注汽管线散热损失。本文通过对不同材料、工艺及使用年限的油田注汽管线的保温情况进行对比分析, 研究了减少油田注汽管线散热损失及提高保温效果的相关措施, 仅供参考。
目前在油田注汽管线中, 常用的几种保温材料主要有: (1) 泡沫型保温材料:一种是聚合物发泡型材料, 其优点在于吸湿率小、导热系数小、保温效果好以及施工方便, 缺点是易燃;另一种是泡沫石棉, 其优点在于密度小、保温效果好以及施工方便, 缺点是易受潮和易溶解。 (2) 复合硅酸盐保温材料:其优点在于耐高温、可塑性强、导热系数低以及施工方便, 缺点是易碎、易受施工质量影响。 (3) 纤维质保温材料:其优点在于防火性能好、保温性能佳, 缺点是成本较高。 (4) 硅酸钙绝热制品保温材料:其优点在于耐热度高、密度小、收缩率小以及抗压强度高, 缺点是原材料 (纸浆纤维) 易降低其耐高温性及易破碎。
(1) 测试方案 为掌握油田的注汽管线保温现状, 先调查和统计油田现场运行的保温管线的材料、地点、使用年限等信息, 然后据此选取15条比较具有代表性的保温管线进行研究, 所使用的保温材料分别为:双层硅酸盐瓦、纳米气凝胶、复合硅酸盐涂料。
(2) 测试方法 (1) 测试管段抽样。以个体支墩对每段注汽管线编号, 从锅炉房外的第一个支墩开始, 分别选取三分之一管线处和三分之二管线处的支墩作为基点, 从各支墩前端取均质保温直管段10米, 再于附近选取弯头1个。对所选取的管段进行热成像, 设备采用红外热像仪, 测评注汽管线的保温结构的性能, 明确其中的异常温度场, 然后据此选取具有代表性的区域。 (2) 测点布置。直管段每隔10米处均匀布置测试截面, 共布置4个, 每个测试截面的圆周上再布置测点4个。在异常温度场上, 按照等温线布置测点, 以用来对高温区的温度分布进行测试。另外在各弯头处也均布置测试截面3个。具体见图1。
(3) 仪器仪表。在油田注汽管线的保温测试中, 主要测试的项目有:表面温度、定性尺寸、风速以及热像图等。其所应用的仪器仪表分别为:表面温度测试应用Fluke568红外线测温仪, 准确度±1.0℃;定性尺寸测试应用钢卷尺, 准确度1mm;风速测试应用Testo445型风速测试仪, 准确度0.1m/s;热像图测试应用Fluke Ti55热成像仪, 准确度0.1℃。
采用红外热像仪对所选取的15条比较具有代表性的保温管线做诊断性分析, 分别对采用双层硅酸盐瓦、纳米气凝胶、复合硅酸盐涂料这三种保温材料的油田注汽管线的直管段及弯头部位保温情况进行定性分析, 明确局部的异常高温区以为测试提供辅证信息。
(1) 双层硅酸盐瓦测试结果。采用双层硅酸盐瓦保温材料的油田注汽管线在直管段接缝处具有漏热点。1-1测试管线在直管段出现局部破损, 接缝温度较高, 直管段10米处发现11个漏热点;1-2测试管线在弯头处出现大面积漏热区, 与直管段连接处部分温度较高, 散热损失较大。 (2) 纳米气凝胶测试结果。采用纳米气凝胶保温材料的油田注汽管线在直管段处未发现漏热点, 弯头处存在少量的漏热点, 随使用年限的增加, 保温材料的保温效果具有不同程度减退。 (3) 复合硅酸盐涂料测试结果。采用复合硅酸盐涂料保温材料的油田注汽管线在直管段处与弯头处均未发现漏热点, 随使用年限的增加, 保温材料的保温效果具有不同程度减退。
对所选取的15条比较具有代表性的保温管线进行测试和分析发现, 受保温性能差异的影响, 采用不同保温材料的油田注汽管线的保温层厚度也均不一样。采用纳米气凝胶保温材料的油田注汽管线的保温厚度最小、保温效果最好。在保温厚度相同的前提下, 采用双层硅酸盐瓦保温材料的油田注汽管线的散热损失情况并未随使用年限而出现规律性变化。采用纳米气凝胶保温材料和采用复合硅酸盐涂料保温材料的油田注汽管线在相同的保温厚度下, 保温效果均较好;随使用年限的增加, 两者的散热损失均会出现微幅增长, 但整体散热损失均小于采用双层硅酸盐瓦保温材料的油田注汽管线。
根据测试和对比结果, 可以得出结论:纳米气凝胶、复合硅酸盐涂料等保温材料会使油田注气管线的保温效果更好、散热损失更小。
摘要：在石油开发中, 注气开发是一项常用技术。但是, 很多油田的注汽管线由于建设时间长、运行环境恶劣, 所以散热损失较大。为了提高油田注汽管线的保温性能, 应当要选择合理的材料和工艺。本文通过对不同材料、工艺及使用年限的油田注汽管线的保温情况进行对比分析, 发现纳米气凝胶、复合硅酸盐涂料等保温材料会使油田注气管线的保温效果更好、散热损失更小。
关键词：油田注汽管线,散热损失,保温措施
[1] 孙彦峰.新疆油田注汽管线保温现状分析研究[J].石油石化节能, 2016, (12) :8-11+7+2.
[2] 尹鑫.超稠油注汽管线保温技术[J].节能, 2012, (02) :63-65.
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