辽河油田稠油开采输送管线保温优化设计

牛卫东

（辽油特种油开发公司热注作业一区，辽宁盘锦 124000）

辽河油田稠油开采输送管线保温优化设计

牛卫东

（辽油特种油开发公司热注作业一区，辽宁盘锦 124000）

辽宁省的辽河油田目前是我国主要稠油油田，产量很高，约占我国稠油生产的2/3以上。在辽河油田稠油开采的热注系统中，输送油气过程中的热量损失是导致井口干燥减少的最为主要的因素，这是能量利用率无法得到有效利用一个重要因素。若在稠油余热回收过程中，蒸汽管道的保温性能不佳，热损失使热蒸汽到达井口和井底的无法达到所需干度。为了延长稠油输送管的使用年限，解决重型油田使用寿命短，隔热效果差的问题，进行室内外多种环境下进行实验的事实实践基础上，优化了绝缘管设计优化设计方案，并对其成本进行了优化，探究出最佳绝缘经济厚度。其优化结构和工艺实现：防腐底漆（刷两次），10mm多硅酸盐涂层+60mm多硅酸盐型材+15mm多硅酸盐涂层+防水涂层+沥青玻璃纤维布+玻璃纤维布（至少3层）+防水涂层，总厚度控制在为120mm左右。

辽河油田；稠油；输汽管道；保温结构优化

多年来，辽河油田特油公司对各种轻质绝缘材料用于重油输送蒸汽管道上，并对保温材料不断进行优选。大量的实验结果发现，岩棉，玻璃棉等用于重油蒸汽管道的保温材料，其问题是绝缘材料出现严重的下沉现象，造成严重的热损失，能源浪费严重；微孔硅酸钙是石化行业中较好的绝缘材料，但是质地坚硬，这样的隔热材料在振动时产生裂纹，这些裂纹部分的热泄漏严重，使得绝缘效果不理想；国内隔热涂料近年来大多由多硅酸盐绝缘涂料制成，并且在石化行业中广泛应用，但绝热保温涂料的施工困难，不同工厂生产复合硅性质不同，同时由于天然气管道的面临连续管道振动和管道水锤，使得绝缘涂层出现裂痕，重油生产的蒸汽温度为350℃，绝缘层的平均厚度为50～70mm，大量的测试实验结果发现，热损失大于国家标准。为解决热油蒸汽管道使用寿命短的问题，绝热性差的问题是根据室内和室外实验，热回收蒸汽管道绝缘优化设计出最小成本具具有最佳经济绝缘厚度。

辽河油田特油公司重油区有上千口油井，注汽管道长度超过百公里。辽河油田铺设的管道采用的绝缘材料主要为岩棉，附有用作玻璃纤维漆的保护涂层。热采管线主要铺设在野外，不仅要面临寒冷的冬季和炎热的夏天，太阳紫外线的辐射和雨水侵蚀，大气腐蚀，外部冲击和甚至要经受火灾的考验。除了外部恶劣环境的影响以外，热采输送管道内部水的冲击和压力波动变化影响，这些因素都容易引起管道频繁振动，多种因素的作用下导致绝缘管的平均使用寿命只有24个月左右。为了解决热油回收问题，提高蒸汽喷射管的使用寿命，在室内和室外实验研究的基础上，讨论了绝缘效果差的问题，对热回收为驱动力的汽管优化设计工作中进行了研究、优化，探究最佳的厚度。

1 最佳经济学厚度计算理论

除了满足散热绝缘的结构设计，节约能源，保持生产能力和有效提升经济效益，防止烫伤因素。室内模拟实验对重油的高温的热喷射系统长期保温系统保温系统的处理方式是：防腐底漆+多硅酸盐涂料+复合硅酸盐表面材料+复合硅酸盐涂料防水层+沥青玻璃纤维玻璃布+防水涂料，材料确定后，设计的关键是确定保温层的经济厚度。

管道保温的主要目的是减少热损失，降低燃料损失与成本节约。但管道保温也需要一定数额的经济输出。为了实现绝热，每年对保温工程的投资和年维修费用的年费不应相等。所以最经济的是确定绝缘厚度，一个给定的直径和绝缘材料不同安全条件下当温度和厚度相等时，保温层的年热损失和投资年数将增加，折旧费用和每年的维护管理费的总费用最低，工作总成本相应的绝缘层厚度称为最佳经济厚度，称为经济学厚度。

2 保温经济学厚度优化

根据辽河油田当地气象条件和工艺设计参数等进行优化设计和计算数据如下：年摊销率财务分配利润计算为35元/MJ，环境温度=10℃，环境风速=5m/s，保温表面发射率为0.9，辐射系数5.10w，绝缘材料单价（含包装和运输费用）=2 000元/次，保温施工成本=350元/m3，投资回收期为5a，每年的运营时间为6 000h，隧道的湿蒸汽温度为360℃，固定驱动蒸汽绝缘管直径114mm，当温度为350℃时，可实现最大允许散热的损失为210W/m3。结果表明，投资回收期为5年来，360℃的蒸汽温度，经济厚度为120mm，散热189.4 W，优化结果符合国家标准最大的散热是年度运行条件，所以绝缘经济厚度120mm。

3 结论

1）为了实现长期，高效率和经济的保温需要对重油输送管线保温层厚度进行优化设计。

2）重油提取热喷射系统蒸汽管道保温结构外部实验和优化设计的结果表明，原有的绝缘结构不同原因。其优化结构和工艺实现：防腐底漆（刷两次），10mm多硅酸盐涂层+60mm多硅酸盐型材+15mm多硅酸盐涂层+防水涂层+沥青玻璃纤维布+玻璃纤维布（至少3层）+防水涂层，总厚度控制在为120mm左右。

3）使用上述绝缘结构每年节省1 450元，每米总成本只有169元，30元可回收所有的投资，保温结构的寿命长达6a。

[1] 刘晓燕，项新耀，蹇永学.稠油热采输汽管道保温结构研究[C]//全国热力学分析与节能学术会议，1998.

[2] 谭英杰，李明爱.复合硅酸盐保温涂料性能研究[J].应用能源技术，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

曹达敏（1961—），男，云南昭通人，高级工程师，主要研究方向为煤化工。

收稿日期：2017-10-16

作者简介：白登武（1976—），男，陕西延安人，工程师，主要从事采油工作。

收稿日期：2017-10-16

作者简介：李传奇（1981—），男，宁夏银川人，助理工程师，主要从事场站现场管理工作。

收稿日期：2017-10-10

作者简介：牛卫东（1973—），男，山东东营人，助理工程师，主要研究方向为石油工程。