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呂謀  魏振國  孫璐

 (中國石化河南油田分公司采油二廠，河南南陽   473400)

摘?要 ： 河南油田采油二廠稠油油經(jīng)過30余年的開發(fā)和建設(shè)，已逐步形成了具有河南油田特點的稠油地面集輸工藝和注汽系統(tǒng)。本研究通過優(yōu)選管道保溫材料、研制并應(yīng)用隔熱性管托、改進井口保溫箱結(jié)構(gòu)等措施降低注汽管網(wǎng)熱損失，有效解決注汽管網(wǎng)散熱損失大的問題，降低稠油開發(fā)運行成本，為河南油田的效益開發(fā)提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)稠油熱采的經(jīng)濟效益開發(fā)。

關(guān)鍵詞：稠油；保干；注汽流程

中圖分類號：TE4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064(2022)07-0016-02

 

河南油田稠油油藏基本地質(zhì)特征為“淺、薄、稠、散”，油層埋藏淺、原油粘度高，對溫度敏感性強。稠油密度一般在0.93～0.99g/cm³之間，50℃時脫氣原油粘度在0.8～8×104mPa·s之間，稠油粘度對溫度都具有較強的敏感性，當溫度由50℃上升到90℃時，粘度可降低82%～95%。

1.技術(shù)現(xiàn)狀

經(jīng)過30余年的開發(fā)和建設(shè)，河南油田已形成了適應(yīng)蒸汽吞吐開采方式的稠油地面集輸工藝和注汽系統(tǒng)，集輸注汽工藝流程為為單井注采合一、摻水降粘集輸注汽流程。注汽干線是隨著河南油田稠油滾動開發(fā)而逐步建設(shè)形成的，具有分布廣、跨度長的特點，現(xiàn)有注汽管線采用中支架架空方式成枝狀發(fā)散敷設(shè)。

目前，管線保溫采用微孔硅酸鈣作為保溫材料，保護層采用0.6毫米紅色彩鋼板，井口保溫主要采用防水巖棉保溫材料或毛氈簡易保溫、簡易井口保溫箱和分體式井口保溫箱對采油樹進行整體保溫。保溫箱是由玻璃鋼、鍍鋅鐵皮或彩鋼板做外護層，由防水巖棉、微孔硅酸鈣作保溫層材料組成的箱體式結(jié)構(gòu)的外罩，管線隔熱管，采用普通鋼制T型管托，管道與管托直接接觸，因“熱橋”效應(yīng)，管托散熱量大，檢測管托底板溫度高達100℃以上。

2.保干技術(shù)研究

2.1管線保溫材料優(yōu)選

復(fù)合硅酸鹽保溫材料：復(fù)合硅酸鹽保溫材料是以硅酸鹽和特殊的非金屬礦物為基料，摻入一定數(shù)量的輔助材料和填充材料，加入粘結(jié)劑和穩(wěn)定劑，在分散劑的作用下復(fù)合而成的。復(fù)合硅酸鹽保溫材料屬硬質(zhì)保溫材料，內(nèi)部呈微小封閉多孔狀態(tài)，顆粒之間為松解后的短纖維填充，粘結(jié)劑用量少。因為是微小閉孔結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)熱、對流和輻射傳熱小，傳熱效率低，在實際使用中顯示出良好的保溫性能，在150℃以上的溫度中，隨著升溫，導(dǎo)熱系數(shù)值增加平穩(wěn)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)組成的保溫隔熱材料，是一種安全性能極好的材料，可以根據(jù)使用溫度的不同要求做成涂料、制品和氈等材料，這是近幾年發(fā)展較快的新型保溫隔熱材料。

鈦陶瓷保溫材料：鈦陶瓷絕熱材料主體材料為表面玻化、內(nèi)部多孔球狀體細徑顆粒，主要化學(xué)成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO和鈦化合物晶須組成。鈦陶瓷保溫材料屬硬質(zhì)保溫材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)低，熱阻大，熱反射功能強。內(nèi)部含有極為豐富的微米級閉腔孔，使得熱流只能沿氣孔壁曲線流動，給導(dǎo)熱造成極大阻力。在油田地面管道保溫應(yīng)用時，具有抗壓強度高、施工均勻性好、修補簡單容易等特點。

氣凝膠主要成份是二氧化硅，材料密度最小僅為3.55kg/m³,是目前已知的最輕的固體，具有低密度、高孔隙率、低熱導(dǎo)率和低折射率的特性，是一種新型輕質(zhì)納米多孔材，也是目前已知的保溫性能最好的材料。2006年國內(nèi)開始氣凝膠產(chǎn)品的研發(fā)，2009年開始工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用，并經(jīng)過三代技術(shù)升級，價格僅為進口產(chǎn)品的40%，2016年國家發(fā)改委將氣凝膠列入國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣項目（第229號，蒸汽節(jié)能輸送技術(shù)）。

綜合材料技術(shù)性能及經(jīng)濟性分析，推薦現(xiàn)場采用采用氣凝膠結(jié)構(gòu)進行管線保溫。

2.2井口保溫箱優(yōu)化

針對井口保溫箱存在的熱損失大、體積大、重量大、拆裝勞動強度大等缺點，本次設(shè)計主要從“降低熱損失、控體積、降重量”3個方面進行改進，在確保隔熱保溫性能不降低的情況下，達到結(jié)構(gòu)輕便、拆裝方便的目的。

玻璃鋼保溫箱，設(shè)計了分體式保溫箱結(jié)構(gòu)，將井口中部流程（含大四通、小四通）與4個生產(chǎn)閥門分開設(shè)計，降低了單個箱體的重量，方便后期安裝與維護。保溫結(jié)構(gòu)采用外防護層+保溫層+防水內(nèi)襯三層結(jié)構(gòu)，其中外防護層仍采用強度高、重量輕、耐腐蝕的玻璃鋼材質(zhì)，保溫層通過評價優(yōu)選熱導(dǎo)率低、密度小、吸水性小的高效保溫材料，防水內(nèi)襯采用憎水、憎油鋁箔便于后期維護，其中三層結(jié)構(gòu)用粘接劑固定。

柔性保溫箱，設(shè)計了柔性保溫箱結(jié)構(gòu)，保溫材料采用防火布+硅酸鋁進行保溫，降低了單個箱體的重量，方便后期安裝與維護。箱體結(jié)構(gòu)根據(jù)井口閥門分布狀況，分塊縫制然后進行整體組合的結(jié)構(gòu)；保溫結(jié)構(gòu)由內(nèi)襯層、中間保溫層、外防護層三部分構(gòu)成，采用耐高溫縫紉線進行縫制；保溫材料，內(nèi)襯層材料為陶瓷纖維布，中間保溫層采用鈦陶瓷、硅酸鹽、氣凝膠等材料；防護層采用特氟龍高溫布。

3.現(xiàn)場應(yīng)用效果

管線保溫測試結(jié)果：復(fù)合結(jié)構(gòu)的管線保溫材料和原結(jié)構(gòu)均達到標準散熱要求，氣凝膠相比硅酸鹽保溫結(jié)構(gòu)熱損失分別下降23.96%、54.56%、69.49%，節(jié)能效果顯著，同時氣凝膠保溫結(jié)構(gòu)大幅的降低了保溫厚度。

井口保溫測試結(jié)果：改進后的玻璃鋼保溫箱較老式井口保溫箱散熱損失下降61.98%，新設(shè)計的柔性保溫箱（硅酸鹽）較老式井口保溫箱散熱損失下降45.85%，新設(shè)計的柔性保溫箱（氣凝膠）較老式井口保溫箱散熱損失下降75.04%，達到了標準允許的最大散熱損失，節(jié)能效果顯著。同時保溫箱的重量有了大幅的降低，減輕了現(xiàn)場人員安裝的工作強度。根據(jù)現(xiàn)場試驗情況可以看出，目前所試驗的保溫箱雖然有效的降低了井口的熱損失，新設(shè)計的柔性保溫箱（氣凝膠）保溫效果達到標準允許的最大散熱損失，需要進一步的改進完善。

4.結(jié)論與建議 

通過對井樓油田稠油熱采地面保干技術(shù)研究，明確了稠油注汽系統(tǒng)熱損失對稠油油田開發(fā)的影響情況，確定了熱損失的主要環(huán)節(jié)。并針對性地開展了保溫材料性能的對比分析，并進行了現(xiàn)場試驗，確定了新型氣凝膠管線保溫結(jié)構(gòu)。改進了井口保溫箱結(jié)構(gòu)，形成井口保溫箱系列，并進行了現(xiàn)場試驗，優(yōu)化設(shè)計出滑動/固定型隔熱管托，并進行了現(xiàn)場試驗，為下步注汽系統(tǒng)管線保溫改造明確了方向。

 

參考文獻

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[3] 李慶陽.注汽管線節(jié)能改造[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2016(24): 102.

 

Study on Surface Drying Technology in Henan Oilfield

LV Mou,WEI Zhenguo,SUN Lu

(The No.2 Oil Production Plant of Sinopec Henan Oilfield Company Branch, Nanyang  Henan  473400)

Abstract:After more than 30 years of development and construction of heavy oil in No.2 Oil Production Plant of Henan Oilfield, The heavy oil surface gathering and transportation technology and steam injection system with the characteristics of Henan oilfield have been gradually formed.In this study, some measures were taken, such as optimizing pipeline insulation material, developing and applying insulation pipe support, improving wellhead insulation box structure and so on,reduce the heat loss of steam injection pipe network,effectively solve the problem of large heat loss of steam injection pipe network.Reduce heavy oil development and operation costs,Provide technical support for the benefit development of Henan oilfield,realize the economic benefit development of heavy oil thermal recovery.

       Key words:heavy oil;keep dry;steam injection process

 

收稿日期：2022-02-15

作者簡介：呂謀（1987—），男，云南人，本科，采油工程師，研究方向：油田油氣管理。