遼河油田SAGD注汽管線設計要點

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124000）

遼河油田SAGD注汽管線設計要點

張維娜

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124000）

本文主要介紹了SAGD注汽管線設計中管線材質選擇及壁厚的計算；管道附件及閥門的選擇及施工中應注意的事項。

SAGD注汽管線設計；壁厚計算；管道附件

1 遼河油田SAGD注汽

SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage蒸汽輔助重力泄油）開發方式是繼吞葉、蒸汽驅之后稠油熱采的一種接替工藝，該技術能有效提高稠油采出率20%以上，對遼河油田這種以稠油開采為主的油田來說，是穩產增產的重要手段。2007年，遼河油田杜84塊SAGD開發工程進入施工圖設計階段，注汽管線的設計也隨之展開。

2 SAGD注汽管線設計

遼河油田杜84塊SAGD開發工程中注汽管線位于河套內的泄洪區，管線的設計標高應考慮防洪要求。根據所承擔的注汽井數量和水平井、直井的日最小注汽流量，確定管線最大流量，根據沖蝕速度計算，注汽干線的最大管徑為Φ325。下面就以Φ325注汽管線為例，說明其設計中的幾個要點：一期建設注汽管線的工作介質為飽和濕蒸汽，設計參數為：壓力14MPa 溫度336.63℃ 蒸汽干度≥95%；二期預計建成的過熱蒸汽鍋爐提供過熱蒸汽參數為：壓力14MPa 溫度390℃。注汽管線的設計應同時滿足一期工程和二期工程的應用。

2.1 管線材質選擇及壁厚計算

根據規范要求及技術經濟比較，注汽管線材質選擇20G鋼管。注汽管線壁厚計算公式為：

式中： ts-直管計算壁厚（mm）；P-設計壓力（MPa）；D0-管道外徑（mm）；［σ］t-設計溫度下的許用應力（MPa）；Ej-焊接接頭系數；無縫鋼管Ej=1.0；Y-系數；當ts＜D0/6且溫度≤482℃時Y＝ 0.4；tsd-直管設計壁厚（mm）；C-厚度附加量之和 （mm）；C1-厚度減薄附加量，包括加工、開槽及材料厚度負偏差（mm）；C2-腐蝕或磨蝕附加量（mm）；

圖1

表1

以Φ325管線為例，一期工程及二期工程計算結果見表1。

綜上所述，Φ325注汽管線壁厚32mm能滿足一期工程和二期工程的運行要求。

2.2 補償方式及過路門架的設置

注汽管線工作溫度高、壓力高，熱補償顯得尤其重要。熱補償的方式通常是方形補償器，一般分為水平和立式兩種。水平方形補償器運行穩定，補償效果好，但占地面積大。立式方形補償器（也就是跨路門架）占地面積少，但管線有垂直位移處需要設置彈簧。SAGD注汽管線多位于井場間或蘆葦塘中，穿越井場路較多，且蘆葦塘中隔一段距離要留出蘆葦的拉運通道，所以必須設置一定數量立式方形補償器。

根據規范要求和生產車輛拉運設備對過路門架的凈空要求，管線垂直段一般在4.5m左右。通過應力計算軟件CAESAR結果，4.5m高立式方補不能滿足Φ325管線的柔性要求，即二次應力的校核不能通過。為了防止管線的溫度應力造成管線損壞，必須增加管線的柔性，方法是增加長度，增加補償措施，經過反復上機試算，最終，我們決定采用水平方補和立式方補相結合的方式，讓管線先有一定的水平位移然后再起立式門架，示意圖如圖1所示。

由于管道有垂直位移，所以門架下的支架均為彈簧支架。彈簧做支架時，管線軸向方向的位移一般不會影響彈簧的受力情況，當管線有徑向位移的時候，彈簧處于偏心受壓的狀態，難以正常工作。為了解決這一問題，我們在彈簧外加裝一套穩定裝置，使彈簧受力面積增加，偏心受力也不傾覆。

2.3 管道附件及閥門的選擇

（1）彎管。參考電廠管道的相關規定，煨制彎管所用的直管壁厚不應小于1.08倍的直管允許最小壁厚。由于負偏差附加量大于8%，所以，本次注汽管道設計中規定：彎管應采用正偏差的鋼管煨制而成。（2）管托。為減少注汽管線的水平推力，在每一個注汽管線活動支架管托處設聚四氟乙稀板兩塊，支架頂面和管托底面各固定一塊。聚四氟乙烯板之間的摩擦系數為0.1（僅為鋼對鋼摩擦系數的1/3），有效的降低了活動支架的水平推力。（3）閥門。由于SAGD注汽管線管徑較大，大口徑的高溫高壓閥門手動開啟困難，我們將DN200以上的關斷閥門設計為電動閘閥，大于DN100小于DN200的閥門選用傘齒輪傳動截止閥，不大于DN100的選用普通的手動開啟高溫高壓截止閥。

3 施工注意事項

施工中應嚴格按照圖紙規定的部位和預拉伸長度對管線做預拉伸；靠近補償器的支架管托應偏心安裝，偏裝方向為管線熱伸長的相反方向，偏心值為位移量的一半；注汽管道在架空輸電線路下通過時，管架應做接地，并應保證注汽管線與架空輸電線路之間的最小距離滿足規范要求。

結語

2009 年，SAGD注汽站和注汽管線順利投產，經過多年的生產實踐證明，注汽管線設計中采用立體方補效果良好，彈簧穩定裝置能有效防止彈簧受力不均勻而脫落，高干度濕蒸汽溫度、壓力及干度能夠滿足井口注汽的工藝要求。

[1] SY/T 0027-2007，稠油注汽系統設計規范[S].

[2] GB 50316-2000，工業金屬管道設計規范[S].

TE35

A