遼河油田稠油開采輸送管線保溫優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)

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(guó)主要稠油油田，產(chǎn)量很高，約占我國(guó)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(dǎo)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(gè)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(dá)井口和井底的無法達(dá)到所需干度。為了延長(zhǎng)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(jìn)行室內(nèi)外多種環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的事實(shí)實(shí)踐基礎(chǔ)上，優(yōu)化了絕緣管設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其成本進(jìn)行了優(yōu)化，探究出最佳絕緣經(jīng)濟(jì)厚度。其優(yōu)化結(jié)構(gòu)和工藝實(shí)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(jié)構(gòu)優(yōu)化

多年來，遼河油田特油公司對(duì)各種輕質(zhì)絕緣材料用于重油輸送蒸汽管道上，并對(duì)保溫材料不斷進(jìn)行優(yōu)選。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yán)重的下沉現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的熱損失，能源浪費(fèi)嚴(yán)重；微孔硅酸鈣是石化行業(yè)中較好的絕緣材料，但是質(zhì)地堅(jiān)硬，這樣的隔熱材料在振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生裂紋，這些裂紋部分的熱泄漏嚴(yán)重，使得絕緣效果不理想；國(guó)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(yīng)用，但絕熱保溫涂料的施工困難，不同工廠生產(chǎn)復(fù)合硅性質(zhì)不同，同時(shí)由于天然氣管道的面臨連續(xù)管道振動(dòng)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(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱損失大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)驗(yàn)，熱回收蒸汽管道絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)出最小成本具具有最佳經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)度超過百公里。遼河油田鋪設(shè)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(hù)涂層。熱采管線主要鋪設(shè)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(zāi)的考驗(yàn)。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(dòng)變化影響，這些因素都容易引起管道頻繁振動(dòng)，多種因素的作用下導(dǎo)致絕緣管的平均使用壽命只有24個(gè)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(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，討論了絕緣效果差的問題，對(duì)熱回收為驅(qū)動(dòng)力的汽管優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中進(jìn)行了研究、優(yōu)化，探究最佳的厚度。

1 最佳經(jīng)濟(jì)學(xué)厚度計(jì)算理論

除了滿足散熱絕緣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)約能源，保持生產(chǎn)能力和有效提升經(jīng)濟(jì)效益，防止?fàn)C傷因素。室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)重油的高溫的熱噴射系統(tǒng)長(zhǎng)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(fù)合硅酸鹽表面材料+復(fù)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(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定保溫層的經(jīng)濟(jì)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(jì)輸出。為了實(shí)現(xiàn)絕熱，每年對(duì)保溫工程的投資和年維修費(fèi)用的年費(fèi)不應(yīng)相等。所以最經(jīng)濟(jì)的是確定絕緣厚度，一個(gè)給定的直徑和絕緣材料不同安全條件下當(dāng)溫度和厚度相等時(shí)，保溫層的年熱損失和投資年數(shù)將增加，折舊費(fèi)用和每年的維護(hù)管理費(fèi)的總費(fèi)用最低，工作總成本相應(yīng)的絕緣層厚度稱為最佳經(jīng)濟(jì)厚度，稱為經(jīng)濟(jì)學(xué)厚度。

2 保溫經(jīng)濟(jì)學(xué)厚度優(yōu)化

根據(jù)遼河油田當(dāng)?shù)貧庀髼l件和工藝設(shè)計(jì)參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算數(shù)據(jù)如下：年攤銷率財(cái)務(wù)分配利潤(rùn)計(jì)算為35元/MJ，環(huán)境溫度=10℃，環(huán)境風(fēng)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(jià)（含包裝和運(yùn)輸費(fèi)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(yùn)營(yíng)時(shí)間為6 000h，隧道的濕蒸汽溫度為360℃，固定驅(qū)動(dòng)蒸汽絕緣管直徑114mm，當(dāng)溫度為350℃時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最大允許散熱的損失為210W/m3。結(jié)果表明，投資回收期為5年來，360℃的蒸汽溫度，經(jīng)濟(jì)厚度為120mm，散熱189.4 W，優(yōu)化結(jié)果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最大的散熱是年度運(yùn)行條件，所以絕緣經(jīng)濟(jì)厚度120mm。

3 結(jié)論

1）為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期，高效率和經(jīng)濟(jì)的保溫需要對(duì)重油輸送管線保溫層厚度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2）重油提取熱噴射系統(tǒng)蒸汽管道保溫結(jié)構(gòu)外部實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果表明，原有的絕緣結(jié)構(gòu)不同原因。其優(yōu)化結(jié)構(gòu)和工藝實(shí)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的壽命長(zhǎng)達(dá)6a。

[1] 劉曉燕，項(xiàng)新耀，蹇永學(xué).稠油熱采輸汽管道保溫結(jié)構(gòu)研究[C]//全國(guó)熱力學(xué)分析與節(jié)能學(xué)術(shù)會(huì)議，1998.

[2] 譚英杰，李明愛.復(fù)合硅酸鹽保溫涂料性能研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，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(dá)敏（1961—），男，云南昭通人，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槊夯ぁ?/p>

收稿日期：2017-10-16

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

收稿日期：2017-10-10

作者簡(jiǎn)介：牛衛(wèi)東（1973—），男，山東東營(yíng)人，助理工程師，主要研究方向?yàn)槭凸こ獭?/p>