降低熱注地面管網(wǎng)熱損失的措施

盧山 楊傳祿 文武（遼河油田公司錦州采油廠）

降低熱注地面管網(wǎng)熱損失的措施

盧山 楊傳祿 文武（遼河油田公司錦州采油廠）

在稠油開采過程中，蒸汽吞吐作為一種周期短、見效快的開采方式被廣泛采用。蒸汽吞吐就是向油井內(nèi)注入一定量的蒸汽，蒸汽將熱能傳輸給油層以降低油品的黏度，提高地層的壓力。作為傳輸蒸汽的重要途徑——熱注地面管網(wǎng)在整個蒸汽吞吐開采過程中起著至關(guān)重要的作用，減少地面管網(wǎng)熱損失能夠提升蒸汽吞吐的效果，達(dá)到節(jié)能降耗、提高稠油采收率的目的。錦州油田通過對熱注地面管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)改造，在熱注地面管網(wǎng)上加裝護(hù)板和行走平臺，給管線附件安裝保溫殼等辦法，有效地降低了熱注地面管網(wǎng)的熱損失率，達(dá)到了節(jié)能、挖潛、增效的預(yù)期目標(biāo)。

熱注地面管網(wǎng) 熱損失 保溫材料 節(jié)能

錦州油田錦7塊、錦8塊、錦25塊、錦45塊、錦607塊均為稠油區(qū)塊，這些區(qū)塊主要開采方式就是蒸汽吞吐開采。在近30年的開發(fā)開采過程中，錦州油田已經(jīng)形成了100 km以上的地面熱注管網(wǎng)，這些管網(wǎng)相互并連，在油田的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要的作用。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

錦州油田熱注地面管網(wǎng)長達(dá)100 km以上，雖然油田每年都對這些管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，但是隨著使用年限的增長，熱注地面管網(wǎng)還是存在熱量損失大的問題。

在對熱注地面管網(wǎng)進(jìn)行日常檢查過程中發(fā)現(xiàn)，至少有8條（5 km）管線保溫層出現(xiàn)了嚴(yán)重的破損。在20#爐50-360井注汽管線上，有200 m管線在井場邊上高架過水，由于巡線工人經(jīng)常踩踏，約有20 m注汽管線上部幾乎全部裸露。經(jīng)測算，該管線靠近井場2.7 m完全裸露部位散熱損失就高達(dá)9.6 kW，估算該管線近50 m上部裸露散熱損失占該管網(wǎng)熱損失的43%，熱量損失十分嚴(yán)重。表1是20#爐50-360井注汽管線固定管段裸露處熱損測試及計算結(jié)果。

隨著熱注地面管網(wǎng)使用時間長，受內(nèi)部高溫、外部環(huán)境溫度變化等條件影響，保溫材料逐年老化，一旦受外力作用保溫結(jié)構(gòu)就會受到破壞。表2是對部分熱注地網(wǎng)有保溫層管段進(jìn)行抽樣測試及計算的結(jié)果。

表1 20#爐50-360井注汽管線固定管段裸露處熱損測試及計算結(jié)果

表2 管段保溫層測試及計算結(jié)果

由表1、表2可知，當(dāng)取相同長度的固定管網(wǎng)來測試比較，裸露管段和保溫管段的熱量損失是截然不同的。以100 m固定管網(wǎng)為例，保溫管段的散熱損失為42.8 kW，裸露管段的散熱損失為346.2 kW，裸露管段的熱量損失是保溫管段的8.1倍。

2 原因分析

熱注地面管網(wǎng)主要由管線、閥門、管托、連接器、卡瓦、卡箍等附件組成，蒸汽經(jīng)由熱注地面管網(wǎng)進(jìn)入注汽井口，注汽地面管網(wǎng)的長度和保溫性能直接影響蒸汽的溫度和干度。經(jīng)分析，影響注汽地面管網(wǎng)保溫效果的因素主要有：保溫層遭受破損，保溫層結(jié)構(gòu)變形，附件連接處保溫不合格。

2.1 保溫層遭受破損

錦州油田熱注地面管網(wǎng)保溫層存在不同程度的破損，造成熱注地面管網(wǎng)損壞的主要原因有：自然老化——地面熱注管網(wǎng)普遍使用硅酸鹽棉、復(fù)合硅酸鋁鎂管殼等保溫材料，采用內(nèi)部填充保溫材料、外部包覆玻璃絲布、表面刷防腐漆的方式處理；隨著管網(wǎng)使用年限的增長，這些保溫材料在陽光、雨雪、溫度變化的自然條件作用下，失去韌性，脆弱易碎，一旦受外力作用，保溫層就會破損；人為損壞——錦州油田地處溫地葦塘，熱注地面管網(wǎng)四通八達(dá)，有一部分穿越公路、井場的管線的保溫層在進(jìn)行各類油田工程施工時被人為破壞，施工結(jié)束后并沒有及時處理，導(dǎo)致破損的保溫層還在使用。

2.2 保溫層結(jié)構(gòu)變形

錦州油田固定熱注地面管網(wǎng)的保溫材料多采用硅酸鹽巖棉、復(fù)合硅酸鋁鎂管殼、珍珠巖瓦、巖棉、玻璃棉等軟質(zhì)材料。這類軟質(zhì)保溫材料的缺點是容易變形，在重力和管線工作振動兩種作用力的作用下，保溫層會整體逐漸下沉，使注汽管線上部保溫材料不斷壓實，下部保溫材料和管線之間形成空腔，隨著時間的推移，保溫層結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變形。通過近幾年檢查發(fā)現(xiàn)，保溫層下垂最為嚴(yán)重的是2001年以前建成的管網(wǎng)，平均上、下厚度比達(dá)到3∶7，下垂程度最輕的是2007年以后建成的管網(wǎng)，但是保溫層平均上、下厚度比也達(dá)到2∶3。保溫層下垂不但使注汽管網(wǎng)的保溫性能大幅下降，同時保溫層更容易受破壞。

2.3 附件連接處保溫不合格

熱注地面管網(wǎng)中有管托、閥門、卡箍、卡瓦等許多附件，而在實際工作中，這些附件恰恰是保溫的薄弱環(huán)節(jié)，這些附件若不實施保溫處理或者只是實施簡單的包裹，不僅會造成熱量損失，還極易造成人員燙傷等安全事故。

3 措施實施

3.1 對熱注地面管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)改造

采油廠決定于2011—2013年分批分段對熱注地面管網(wǎng)進(jìn)行改造。注汽管網(wǎng)Φ114 mm主干線及Φ76 mm支線均采用了雙層復(fù)合硅酸鋁鎂保溫材料，用雙層玻璃絲布將保溫材料固定在管線上，玻璃絲布外進(jìn)行刷漆防腐處理，并在外面包裹鋁箔紙，再用鐵皮制作成熱注管線的外殼。這樣處理既在很大程度上減少了熱注管網(wǎng)本身的熱損失，又可以保證在重力和振動的雙重作用下熱注管網(wǎng)保溫層結(jié)構(gòu)不變形。改造完成后，選取了一段熱注管網(wǎng)進(jìn)行了測試，其結(jié)果見表3。

表3 熱注地面管網(wǎng)改造后的測試及計算結(jié)果

在固定管線的保溫整改后，其保溫效果得到了明顯改善。通過測試結(jié)果可以看出，在單位長度固定管線上的散熱損失由以前的0.43 W/m降到目前的0.30 W/m，每百米的散熱損失降低了28.6%。

3.2 在熱注地面管網(wǎng)上加裝護(hù)板和行走平臺

按規(guī)定熱注地面管網(wǎng)是杜絕人員在上面行走的，但是在一些井場及小路附近，總會有一些人員貪圖方便進(jìn)行踩踏和翻越。為了保護(hù)熱注管線保溫層不受踩踏破壞，同時也是為了保護(hù)人身安全，采油廠在部分人員經(jīng)常踩踏、翻越的部位安裝了護(hù)板和行走平臺，這樣既保證了熱注地面管網(wǎng)不受人為破壞，又保證了人員的安全。

3.3 給管線附件安裝保溫殼

為了減少管托、閥門、卡箍、卡瓦等附件裸露部位的熱損失，改造過程中采用了一種可用螺栓固定的保溫殼。該保溫殼內(nèi)敷可以更換的保溫棉，投注前在附件外部包裹好保溫棉，然后用螺栓將保溫殼固定在附件外側(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)保溫殼出現(xiàn)破損、保溫層減薄或保溫層浸水等情況時，及時更換保溫殼或殼內(nèi)的保溫棉，以確保保溫效果。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

固定管線保溫改造投入資金約60余萬元，為固定管線加裝護(hù)板和行走平臺投入6萬元，制作可固定保溫殼投入資金7萬元，總計投入資金73萬元。

改造后注汽管線的保溫效果明顯增強，散熱損失降低。通過計算，每年可減少熱量散失3.2× 1013J，相當(dāng)于每年節(jié)約天然氣約70×104m3，或多向油井注入了10 000 t蒸汽。年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益70余萬元，當(dāng)年就可收回成本。

5 結(jié)論

通過對熱注地面管網(wǎng)保溫的改造，錦州油田熱注管網(wǎng)的熱損失大幅降低，注汽效率顯著提高。注入的蒸汽能更有效地進(jìn)入油層，提高了油井的產(chǎn)量。維護(hù)和保護(hù)熱注地面管網(wǎng)與改造同等重要，將對更多的熱注管網(wǎng)附件實施保溫處理，加強對管線的保護(hù)，減少因管線破損引起的熱量損失，延長地面管網(wǎng)的使用壽命。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.004.011

2014-12-28）

盧山，2009年畢業(yè)于遼河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，從事修井作業(yè)工作，E-mail：liaohejgc@126.com，地址：遼寧省凌海市錦州采油廠作業(yè)二大隊，121209。