遼河油田稠油開采輸送管線保溫優(yōu)化設計

牛衛(wèi)東

（遼油特種油開發(fā)公司熱注作業(yè)一區(qū)，遼寧盤錦 124000）

遼河油田稠油開采輸送管線保溫優(yōu)化設計

牛衛(wèi)東

（遼油特種油開發(fā)公司熱注作業(yè)一區(qū)，遼寧盤錦 124000）

遼寧省的遼河油田目前是我國主要稠油油田，產(chǎn)量很高，約占我國稠油生產(chǎn)的2/3以上。在遼河油田稠油開采的熱注系統(tǒng)中，輸送油氣過程中的熱量損失是導致井口干燥減少的最為主要的因素，這是能量利用率無法得到有效利用一個重要因素。若在稠油余熱回收過程中，蒸汽管道的保溫性能不佳，熱損失使熱蒸汽到達井口和井底的無法達到所需干度。為了延長稠油輸送管的使用年限，解決重型油田使用壽命短，隔熱效果差的問題，進行室內(nèi)外多種環(huán)境下進行實驗的事實實踐基礎上，優(yōu)化了絕緣管設計優(yōu)化設計方案，并對其成本進行了優(yōu)化，探究出最佳絕緣經(jīng)濟厚度。其優(yōu)化結構和工藝實現(xiàn)：防腐底漆（刷兩次），10mm多硅酸鹽涂層+60mm多硅酸鹽型材+15mm多硅酸鹽涂層+防水涂層+瀝青玻璃纖維布+玻璃纖維布（至少3層）+防水涂層，總厚度控制在為120mm左右。

遼河油田；稠油；輸汽管道；保溫結構優(yōu)化

多年來，遼河油田特油公司對各種輕質絕緣材料用于重油輸送蒸汽管道上，并對保溫材料不斷進行優(yōu)選。大量的實驗結果發(fā)現(xiàn)，巖棉，玻璃棉等用于重油蒸汽管道的保溫材料，其問題是絕緣材料出現(xiàn)嚴重的下沉現(xiàn)象，造成嚴重的熱損失，能源浪費嚴重；微孔硅酸鈣是石化行業(yè)中較好的絕緣材料，但是質地堅硬，這樣的隔熱材料在振動時產(chǎn)生裂紋，這些裂紋部分的熱泄漏嚴重，使得絕緣效果不理想；國內(nèi)隔熱涂料近年來大多由多硅酸鹽絕緣涂料制成，并且在石化行業(yè)中廣泛應用，但絕熱保溫涂料的施工困難，不同工廠生產(chǎn)復合硅性質不同，同時由于天然氣管道的面臨連續(xù)管道振動和管道水錘，使得絕緣涂層出現(xiàn)裂痕，重油生產(chǎn)的蒸汽溫度為350℃，絕緣層的平均厚度為50～70mm，大量的測試實驗結果發(fā)現(xiàn)，熱損失大于國家標準。為解決熱油蒸汽管道使用壽命短的問題，絕熱性差的問題是根據(jù)室內(nèi)和室外實驗，熱回收蒸汽管道絕緣優(yōu)化設計出最小成本具具有最佳經(jīng)濟絕緣厚度。

遼河油田特油公司重油區(qū)有上千口油井，注汽管道長度超過百公里。遼河油田鋪設的管道采用的絕緣材料主要為巖棉，附有用作玻璃纖維漆的保護涂層。熱采管線主要鋪設在野外，不僅要面臨寒冷的冬季和炎熱的夏天，太陽紫外線的輻射和雨水侵蝕，大氣腐蝕，外部沖擊和甚至要經(jīng)受火災的考驗。除了外部惡劣環(huán)境的影響以外，熱采輸送管道內(nèi)部水的沖擊和壓力波動變化影響，這些因素都容易引起管道頻繁振動，多種因素的作用下導致絕緣管的平均使用壽命只有24個月左右。為了解決熱油回收問題，提高蒸汽噴射管的使用壽命，在室內(nèi)和室外實驗研究的基礎上，討論了絕緣效果差的問題，對熱回收為驅動力的汽管優(yōu)化設計工作中進行了研究、優(yōu)化，探究最佳的厚度。

1 最佳經(jīng)濟學厚度計算理論

除了滿足散熱絕緣的結構設計，節(jié)約能源，保持生產(chǎn)能力和有效提升經(jīng)濟效益，防止燙傷因素。室內(nèi)模擬實驗對重油的高溫的熱噴射系統(tǒng)長期保溫系統(tǒng)保溫系統(tǒng)的處理方式是：防腐底漆+多硅酸鹽涂料+復合硅酸鹽表面材料+復合硅酸鹽涂料防水層+瀝青玻璃纖維玻璃布+防水涂料，材料確定后，設計的關鍵是確定保溫層的經(jīng)濟厚度。

管道保溫的主要目的是減少熱損失，降低燃料損失與成本節(jié)約。但管道保溫也需要一定數(shù)額的經(jīng)濟輸出。為了實現(xiàn)絕熱，每年對保溫工程的投資和年維修費用的年費不應相等。所以最經(jīng)濟的是確定絕緣厚度，一個給定的直徑和絕緣材料不同安全條件下當溫度和厚度相等時，保溫層的年熱損失和投資年數(shù)將增加，折舊費用和每年的維護管理費的總費用最低，工作總成本相應的絕緣層厚度稱為最佳經(jīng)濟厚度，稱為經(jīng)濟學厚度。

2 保溫經(jīng)濟學厚度優(yōu)化

根據(jù)遼河油田當?shù)貧庀髼l件和工藝設計參數(shù)等進行優(yōu)化設計和計算數(shù)據(jù)如下：年攤銷率財務分配利潤計算為35元/MJ，環(huán)境溫度=10℃，環(huán)境風速=5m/s，保溫表面發(fā)射率為0.9，輻射系數(shù)5.10w，絕緣材料單價（含包裝和運輸費用）=2 000元/次，保溫施工成本=350元/m3，投資回收期為5a，每年的運營時間為6 000h，隧道的濕蒸汽溫度為360℃，固定驅動蒸汽絕緣管直徑114mm，當溫度為350℃時，可實現(xiàn)最大允許散熱的損失為210W/m3。結果表明，投資回收期為5年來，360℃的蒸汽溫度，經(jīng)濟厚度為120mm，散熱189.4 W，優(yōu)化結果符合國家標準最大的散熱是年度運行條件，所以絕緣經(jīng)濟厚度120mm。

3 結論

1）為了實現(xiàn)長期，高效率和經(jīng)濟的保溫需要對重油輸送管線保溫層厚度進行優(yōu)化設計。

2）重油提取熱噴射系統(tǒng)蒸汽管道保溫結構外部實驗和優(yōu)化設計的結果表明，原有的絕緣結構不同原因。其優(yōu)化結構和工藝實現(xiàn)：防腐底漆（刷兩次），10mm多硅酸鹽涂層+60mm多硅酸鹽型材+15mm多硅酸鹽涂層+防水涂層+瀝青玻璃纖維布+玻璃纖維布（至少3層）+防水涂層，總厚度控制在為120mm左右。

3）使用上述絕緣結構每年節(jié)省1 450元，每米總成本只有169元，30元可回收所有的投資，保溫結構的壽命長達6a。

[1] 劉曉燕，項新耀，蹇永學.稠油熱采輸汽管道保溫結構研究[C]//全國熱力學分析與節(jié)能學術會議，1998.

[2] 譚英杰，李明愛.復合硅酸鹽保溫涂料性能研究[J].應用能源技術，1997，（4）：9-11.

Optimum Design of Heat Preservation for Heavy Oil Pipeline in Liaohe Oilfield

Niu Wei-dong

Liaoning Liaohe Oilfield is currently the main heavy oil field in China，with high output，accounting for more than two thirds of China’s heavy oil production.The heat loss in the process of conveying oil and gas pipelines in the hot oil injection system of the heavy oil in the Liaohe Oilfield is the most important factor leading to the decrease of the wellhead drying.This is an important factor that the energy utilization rate can not be effectively utilized.If the heavy oil waste heat recovery process，the steam pipe insulation performance is poor.The heat loss causes the hot steam to reach the wellhead and the bottom of the well can not achieve the required dryness.In order to prolong the service life of the heavy oil pipeline，to solve the problem of short service life and poor heat insulation effect of the heavy oilfield，the optimization design of the insulation tube design is optimized on the basis of the actual practice of the indoor and outdoor environment.Its cost is optimized to explore the best insulation economic thickness.Its optimized structure and process realization ：Anticorrosive primer（brush twice），10mm polysilicate coating+60mm polysilicate profile+15mm polysilicate coating+waterproof coating+asphalt glass fiber cloth+glass fiber Cloth（at least 3 layers）+waterproof coating，the total thickness control in about 120mm.

Liaohe oilfield；heavy oil；steam pipeline；insulation structure optimization

TE83

A

1003-6490（2017）12-0048-02

2017-09-28

曹達敏（1961—），男，云南昭通人，高級工程師，主要研究方向為煤化工。

收稿日期：2017-10-16

作者簡介：白登武（1976—），男，陜西延安人，工程師，主要從事采油工作。

收稿日期：2017-10-16

作者簡介：李傳奇（1981—），男，寧夏銀川人，助理工程師，主要從事場站現(xiàn)場管理工作。

收稿日期：2017-10-10

作者簡介：牛衛(wèi)東（1973—），男，山東東營人，助理工程師，主要研究方向為石油工程。