王陽(yáng)

引言

蒸汽熱力降粘是稠油熱采最重要的機(jī)理，因此反映熱量大小的蒸汽熱焓是熱采過(guò)程中最重要的參數(shù)。減少熱損失，提高井底干度，就能提高熱采效果。

油田注蒸汽系統(tǒng)主要包括蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、地面管線(xiàn)和注汽井筒。地面蒸汽發(fā)生器（注汽鍋爐）所產(chǎn)生的熱流體處于高溫、高壓狀態(tài)，熱流體流經(jīng)地面管線(xiàn)到達(dá)井口，然后流經(jīng)井筒注汽管柱到達(dá)井底。由于熱損失的存在，熱流體的沿程管線(xiàn)壓力、蒸汽干度發(fā)生變化，最終影響井底熱流體參數(shù)。在由蒸汽發(fā)生器注入到井底加熱原油的過(guò)程中，熱損失主要發(fā)生在地面注汽管線(xiàn)和注汽井筒，提高管線(xiàn)及附件隔熱保溫效果是保障輸送蒸汽質(zhì)量、降低熱量損失節(jié)約能源最直接有效的途徑。

一、熱采注汽管線(xiàn)托架的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1、老式丁字托立板、底板由于完全暴露在空氣中，造成部分熱量損失。雖然普通保溫托架在底板加了隔熱板，但它的立板暴露在空氣中，仍有部分熱量損耗。

2、由于兩種管托都有暴露在空氣中部分，而注汽管線(xiàn)敷設(shè)方式是采用低支架架空敷設(shè)，輸送高溫高壓的蒸汽，勢(shì)必存在安全隱患。

3、兩種管托由于下料、焊接時(shí)存在誤差，加上管墩制做的誤差，造成注汽管線(xiàn)很難調(diào)直、調(diào)正，有的支架甚至懸空，從而影響管線(xiàn)正常收縮時(shí)的滑動(dòng)，存在安全隱患。

4.普通保溫管托雖然有一定的隔熱性能，但它的制做是用兩塊隔熱板夾住丁字托，由于丁字托的底板常年沉浸在潮濕環(huán)境中，勢(shì)必加快底板的腐蝕，縮減使用壽命，同時(shí)影響管線(xiàn)滑動(dòng)，存在安全隱患。

正是由于現(xiàn)有管托存在這些問(wèn)題和隱患，我們研制了新型保溫管托。

二、新型保溫托架的研制及使用效果

（一）輸汽熱力管道保溫及附件在注汽過(guò)程中的重要性

在稠油開(kāi)采過(guò)程中，通過(guò)向油井注入高溫蒸汽的方式來(lái)提高地層壓力和降低原油粘度，如果注入地層單位體積蒸汽所攜帶的能量較少，不僅不能有效降低原油混合液的粘度，還會(huì)增加抽油機(jī)的有效載荷、降低地層原油的采收率。因此，注汽質(zhì)量直接關(guān)系到油井的產(chǎn)量和噸油能耗的高低，是稠油熱采中最為重要的一環(huán)。而注汽質(zhì)量除與鍋爐出口的蒸汽質(zhì)量有關(guān)外，還和注汽管線(xiàn)保溫及附件效果的好壞有直接關(guān)系。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，注汽鍋爐出口至井口，熱量損失分別由固定注汽管網(wǎng)、補(bǔ)償器、閥門(mén)、支架、活動(dòng)管線(xiàn)、熱采井口組成，其中管網(wǎng)支架的熱量損失占到10%。通過(guò)在注汽管道使用新型保溫管托，可有效降低熱量損失，從而提升注入井蒸汽質(zhì)量。

（二）新型保溫托架的結(jié)構(gòu)及技術(shù)原理

新型保溫托架是適用于油田蒸汽管道附件的一項(xiàng)新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)，它是由外部普通鋼材作為支撐，內(nèi)部由特種鈦陶瓷纖維、納米閉腔孔輕質(zhì)陶瓷顆粒及空心微粉、納米級(jí)反輻射材料作為主材，采用深度復(fù)合工藝，形成高效節(jié)能環(huán)保的高品質(zhì)的陶瓷隔熱材料組合而成，革新了傳統(tǒng)托架及普通保溫托架的生產(chǎn)工藝和安裝工藝。它里面陶瓷保溫材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低，熱阻大，熱反射功能強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.新型保溫管托保溫技術(shù)原理

新型保溫管托的保溫一是主要摒棄以往管托的與注汽管線(xiàn)直接焊接的工藝，使得管箍?jī)?nèi)部形成與管線(xiàn)一樣的相對(duì)密閉的腔體。二是管箍?jī)?nèi)的鈦陶瓷隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，且相對(duì)穩(wěn)定，是一種節(jié)能型新型保溫材料。其優(yōu)異的隔熱保溫效果主要緣于零對(duì)流效應(yīng)、無(wú)窮多折板效應(yīng)及無(wú)窮長(zhǎng)路效應(yīng)等原理。絕熱材料中的氣孔都為小于50nm的理想封閉氣孔，能使幾乎所有的空氣分子失去運(yùn)動(dòng)遷移的能力，因而失去熱對(duì)流運(yùn)動(dòng)和對(duì)流傳熱的能力；另外，在鈦陶瓷隔熱材料中，由于六鈦酸鉀晶須會(huì)在內(nèi)部形成反射層結(jié)構(gòu)，使得熱輻射射線(xiàn)穿過(guò)六鈦酸鉀晶須界面時(shí)都會(huì)發(fā)生反射、吸收、透射和再輻射，相當(dāng)于在熱輻射傳播途徑上設(shè)置了近似無(wú)窮多的遮熱板，無(wú)窮多次的反射作用，使得熱輻射的傳播能力迅速衰減，最后大部分被吸收在納米孔絕熱材料上的靠近熱面一側(cè)的表層，然后再以輻射的方式返回原有的發(fā)射體，從而達(dá)到保溫的目的；再者，本隔熱材料中鈦酸鉀的應(yīng)用大大增加了固體熱傳導(dǎo)路徑的延長(zhǎng)。與現(xiàn)有的隔熱材料相比，絕熱保溫性能得到了顯著提升。

（三）新型保溫托架技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.技術(shù)特點(diǎn)

（1）優(yōu)越的保溫隔熱性能。由于新型保溫托架安裝方式是將帶有保溫層的管殼包裹注汽管線(xiàn)，常溫下（25℃）這種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)是0.039w/m.k，從而徹底切斷了金屬導(dǎo)熱的途徑。

（2）所用的保溫材料具有良好的耐溫和防水性能。本材料耐受溫度760℃的高溫，完全憎水。

（3）所用保溫材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性?？砷L(zhǎng)期耐受除氫氟酸、強(qiáng)堿外的大部分酸堿環(huán)境，不分解不變質(zhì)，可長(zhǎng)期耐受各種熱輻射（紫外光，紅外光，可見(jiàn)光）及電磁輻射，性能不退化，在常規(guī)使用環(huán)境下，具有極長(zhǎng)的壽命，無(wú)需更換維護(hù)。

（4）所用保溫材料環(huán)保無(wú)毒。主要成分為自然界最常見(jiàn)礦物質(zhì)——石英，不含苯類(lèi)、酚類(lèi)有毒致癌物質(zhì)。

2 使用特點(diǎn)

（1）安裝簡(jiǎn)單，操作方便，縫隙處采用軟質(zhì)保溫材料密封。

（2）可通過(guò)修整保溫材料調(diào)整管線(xiàn)，簡(jiǎn)單易行。

（3）注汽管線(xiàn)在保溫殼中自由收縮，不會(huì)出現(xiàn)支架脫墩現(xiàn)象。

（4）使用壽命為現(xiàn)有托架的2-3倍。

綜上所述，新型保溫托架技術(shù)優(yōu)勢(shì)及使用特點(diǎn)較以往托架形成一個(gè)質(zhì)的突破，所產(chǎn)生的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，能源效應(yīng)更具重大意義。

三、效益評(píng)價(jià)及前景

（一）消除隱患，安全、節(jié)能、環(huán)保生產(chǎn)

目前，國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)企業(yè)的安全生產(chǎn)。消除各種隱患，保證安全生產(chǎn)已放到重要議事日程。為適應(yīng)油田發(fā)展需要，逐步淘汰高耗能、存在安全隱患產(chǎn)品。新型保溫托架不但消除了現(xiàn)有支架存在各種安全隱患，同時(shí)又能最大限度降低蒸汽管線(xiàn)輸送蒸汽時(shí)熱量損耗，從而節(jié)約能源，保護(hù)了環(huán)境。

（二）降低熱量損失，提高了蒸汽注汽質(zhì)量

稠油的高輪次開(kāi)采主要是依靠蒸汽汽化潛熱加溫原油，蒸汽中的水不僅對(duì)生產(chǎn)毫無(wú)幫助，反而會(huì)增加占據(jù)地層孔隙體積，使采出液含水率上升，原油產(chǎn)量降低。為了大幅度提高稠油的采收率，要求注入蒸汽干度越高越好。新型保溫托架有效降低了管網(wǎng)熱量損失，注入井注汽干度得到進(jìn)一步保障，對(duì)于稠油井注汽生產(chǎn)具有重要意義。

（三）推廣前景

新型保溫托架克服以往托架所有的弊端和安全隱患，相信在未來(lái)十三五規(guī)劃中，隨著大規(guī)模汽驅(qū)及稠油產(chǎn)能區(qū)塊的地面配套都將用到新型保溫托架技術(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

孤島油田的稠油開(kāi)發(fā)已走過(guò)了20年的歷程，已進(jìn)入深度開(kāi)發(fā)和精細(xì)開(kāi)發(fā)的階段，穩(wěn)產(chǎn)難度越來(lái)越大，效益風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。如何實(shí)現(xiàn)稠油的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，如何提高稠油開(kāi)發(fā)的效益，不僅是擺在全廠(chǎng)科技人員面前的一個(gè)重大課題，也是地面工程施工管理的重大課題。而稠油生產(chǎn)又是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及油藏、工藝、地面配套、生產(chǎn)運(yùn)行與管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，稠油的增產(chǎn)增效需要多方共同研究、協(xié)同配合。

通過(guò)全廠(chǎng)上下的共同努力，解決了稠油熱采領(lǐng)域多項(xiàng)技術(shù)難題，形成了適合孤島油田的稠油增產(chǎn)增效綜合配套技術(shù)，同時(shí)地面工程配套也做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為采油廠(chǎng)的原油穩(wěn)產(chǎn)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]衣懷峰，韓春雨，張建國(guó)，等.稠油熱采注汽管線(xiàn)新型節(jié)能保溫材料[J].石油石化節(jié)能，2011，01（1）：16-18.

[2]劉建橋，高月瀅，石濤，等.油田注汽管線(xiàn)熱損失分析與保溫技術(shù)研究[J].中國(guó)科技博覽，2011（8）：15-16.

[3]楊秀麗，鄭煒博，胡曉峰，等.保溫管托應(yīng)用于注汽管道的節(jié)能效果測(cè)試與分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（4）：192-192.endprint