稠油熱采注汽管網(wǎng)保溫技術(shù)應(yīng)用分析

畢普躍，劉心田

（河南油田采油二廠基建工程管理中心，河南南陽 473400）

稠油熱采注汽管網(wǎng)保溫技術(shù)應(yīng)用分析

畢普躍，劉心田

（河南油田采油二廠基建工程管理中心，河南南陽 473400）

通過對不同保溫材料應(yīng)用效果的測試分析對比，認(rèn)為復(fù)合硅酸鹽保溫材料及鈦陶瓷保溫技術(shù)在注汽管網(wǎng)上有較好的應(yīng)用效果。

稠油熱采；注汽管網(wǎng)；保溫

1 稠油熱采生產(chǎn)系統(tǒng)概況

河南稠油具有油藏埋藏淺、油層厚度薄、原油黏度高、油層分布散的特點(diǎn)，開發(fā)方式為蒸汽吞吐開采，管網(wǎng)采用注采合一工藝流程。隨著管理水平的提高和新技術(shù)、新工藝的推廣，熱力管網(wǎng)的熱效率作為提升開發(fā)效果的重要因素，管道保溫技術(shù)在稠油開采過程中愈來愈顯得尤為重要。早期河南油田稠油熱采區(qū)塊注汽管網(wǎng)采用防水巖棉管殼作為保溫材料，具體做法為管線外壁刷除銹后刷兩遍高溫防銹漆，用巖棉管殼保溫，保溫層厚度為60mm×2，巖棉管殼采用錯縫搭接施工外用鐵絲綁扎再外纏一層包油氈紙，表層纏繞二層玻璃絲布作為保護(hù)層，最后外刷二道調(diào)和漆。從現(xiàn)場使用效果來看巖棉保溫材料易老化，引起巖棉管殼進(jìn)水下垂，內(nèi)保溫材料易出現(xiàn)損壞，致使熱力管道的熱損失升高，保溫效果變差。其后陸續(xù)采用復(fù)合硅酸鹽保溫技術(shù)，復(fù)合硅酸鹽偏心保溫結(jié)構(gòu)和鈦陶瓷絕熱管殼復(fù)合保溫技術(shù)。

2 油田注汽管網(wǎng)保溫技術(shù)發(fā)展

2.1 防水巖棉保溫技術(shù)

隨著保溫層使用年限的增長，保溫層玻璃絲布刷漆剝落、玻璃絲布老化，巖棉層進(jìn)水、下垂進(jìn)而損壞。由于防水巖棉耐溫特性低于200℃，易出現(xiàn)酥軟粉化、破碎、塌架現(xiàn)象，降低保溫效果，縮短了巖棉保溫層壽命，增加了管網(wǎng)保溫的維護(hù)工作量。

2.2 復(fù)合硅酸鹽保溫技術(shù)

復(fù)合硅酸鹽保溫材料基料為無機(jī)膠凝材料，填料為多種輕體無機(jī)礦物質(zhì)，滲配適量化學(xué)添加劑和復(fù)合高溫黏合劑，經(jīng)特殊工藝復(fù)合精制而成。其主要性能是：導(dǎo)熱系數(shù)低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、質(zhì)輕，同時還有無毒、無味、不燃等特點(diǎn)，施工簡便。具體做法為管線外壁刷除銹后刷兩遍高溫防銹漆，用復(fù)合物硅酸鋁鎂管殼保溫，保溫層厚度為50mm×2，錯縫搭接施工外用鐵絲綁扎再外纏一層包油氈紙，表層纏繞二層玻璃絲布作為保護(hù)層，最后外刷二道調(diào)和漆。

2.3 復(fù)合硅酸鹽偏心保溫結(jié)構(gòu)

保溫材料應(yīng)用時，偏重于考慮導(dǎo)熱系數(shù)和價格因素，而較少注重保溫材料的使用結(jié)構(gòu)、管道的應(yīng)用部位及使用壽命。如施工時保溫層內(nèi)外層錯縫安裝，但錯縫處的熱損失仍約為無縫處的2倍；同時采用周向等厚保溫結(jié)構(gòu)，熱力管道運(yùn)行時頂部的熱損失比周向平均熱損失高。

為克服以上2種保溫材料（結(jié)構(gòu)）缺陷，注汽管網(wǎng)保溫材料上采用上部100mm、下部80mm的橢圓形管式復(fù)合硅酸鹽、施工接縫澆注膏狀復(fù)合硅酸鹽的保溫結(jié)構(gòu)。該保溫結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)低，施工方便，保溫結(jié)構(gòu)壽命長。

2.4 鈦陶瓷絕熱管殼復(fù)合保溫技術(shù)

河南油田稠油區(qū)塊采用蒸汽吞吐方式開采，熱采單井注汽管線井場內(nèi)安裝高度距地面30cm，頻繁的注汽和作業(yè)維護(hù)使油井落地段管線避免不了人為的踩踏。常規(guī)的保溫材料抗壓強(qiáng)度較低，從而大大縮短了使用壽命，保溫效果難以得到保障，據(jù)統(tǒng)計(jì)井場內(nèi)單井管線保溫層損壞量占總損壞量的4/5。

鈦陶瓷絕熱材料由特種鈦陶瓷纖維、納米閉腔孔輕質(zhì)陶瓷顆粒及空心微粉、納米級反輻射材料白碳黑作為主材，采用深度復(fù)合工藝，形成的節(jié)能環(huán)保型絕熱材料。

鈦陶瓷絕熱材料主體材料為玻化微珠和鈦化合物晶須。

?；⒅槭且环N玻璃質(zhì)溶巖礦物質(zhì)，內(nèi)部多孔、表面?；忾]，呈球狀體細(xì)徑顆粒，主要化學(xué)成份是SiO2、Al2O3、CaO，粒徑為0.1～2mm，容重為50～100kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028～0.048W/（m·K），熔融溫度為1 200℃。

鈦化合物晶須具有優(yōu)良耐熱隔熱性能，同時具有紅外線反射率高、高溫下導(dǎo)熱系數(shù)極低、硬度低的特點(diǎn)。25℃時，導(dǎo)熱系數(shù)為5.34×10-3kJ（m.s.c）-1，70℃時，導(dǎo)熱系數(shù)為1.7×10-3kJ（m.s.c）-1，是目前所知材料中唯一反溫度導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱材料，紅外線透過率僅為4.5%。

氣凝膠是發(fā)明于20世紀(jì)30年代的納米多孔固體，二氧化硅在溶劑中凝為膠體時可生成氣凝膠。氣凝膠為固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度最小的固體之一。由于氣凝膠中99.8%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果

氣凝膠保溫毛氈是由不同種類的超長二氧化硅纖維作為輔材，在超臨界條件下制備而成的耐高溫和超低溫的納米級的保溫材料。在平均溫度為200℃時，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.016W/（m·K），是已知固體中導(dǎo)熱系數(shù)最小的。該產(chǎn)品是目前世界上最新，最耐高溫、低溫及防水，防火的材料。擁有出色的絕緣性能，具有在工業(yè)中占領(lǐng)先地位的熱學(xué)性能。

3 結(jié)束語

選用熱力管道保溫材料時，導(dǎo)熱系數(shù)和價格作為參考指標(biāo)的同時，保溫層的使用結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場所也可作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。通過保溫效果的測試對比分析，復(fù)合硅酸鹽保溫材料的保溫效果優(yōu)于巖棉保溫材料。橢圓形管式復(fù)合硅酸鹽保溫結(jié)構(gòu)熱損失少，保溫效果明顯，但強(qiáng)度較低，適宜在架空的注汽管網(wǎng)上使用。良好的抗壓性、較好的成形性和維護(hù)簡易性等諸多特性，使鈦陶瓷絕熱材料可廣泛應(yīng)用于稠油熱采油井的井場內(nèi)落地管道保溫。熱力管道保溫防護(hù)層是對保溫材料第一道保護(hù)屏障，保溫防護(hù)層損壞后，保溫層進(jìn)水，引起保溫材料老化、保溫結(jié)構(gòu)偏心，直接影響保溫材料的使用效果。通過現(xiàn)場常用防護(hù)層對比分析，建議熱力管道保溫防護(hù)層采用玻璃絲布并外刷防水調(diào)和漆，3～4a進(jìn)行刷漆維護(hù)一次。

Application and Analysis of Thermal Insulation Technology for Hot Oil Injection Steam Pipe Network

Bi Pu-yue，Liu Xin-tian

Through the analysis and comparison of the effect of different insulation materials，it is concluded that the composite silicate insulation material and the titanium ceramic insulation technology have good application effect on the steam injection pipe network.

heavy oil thermal recovery；injection steam pipe network；insulation

TE345

A

1003-6490（2017）12-0061-01

2017-10-20

畢普躍（1972—），男，河南唐河人，助理工程師，主要從事基建管理工作。