注汽管线节能改造

李庆阳

摘 要：辽河油田的石油开采方式主要是稠油热采，建设时间较早，随着运行年限的增长，管线保温破损严重，导致管线热损失增大，生产成本逐步提高。因此，如何减少注汽管线热损失是降本增效的重要途径之一。本文在采用新型保温材料方面对降低注汽管线热损失方面进行了阐述，并对其节能效果进行了评估。

关键词：稠油；保温；节能；气凝胶；热漏

中图分类号：TE345 文献标识码：A

辽河油田大部分注汽管道使用时间长，部分管道腐蚀严重，管道厚度减薄量大，存在安全隐患。保温层破损比较严重，弯头、三通等处问题尤为突出；部分管线出现裸管；部分管托未采取保温措施，管托脱离支墩等。随着油田开发生产的深入，稠油油田已进入开发的中后期，稠油热力开采吞吐轮次逐年增加，开采自用油与天然气数量也逐年攀升。因此，对存在腐蚀和热漏问题的注汽管道进行改造，是稠油油田节能降耗、挖潜增效，降低稠油生产成本的重要手段和主要途径之一。

一、现在分析

辽河油田注汽管线多建成于2000年前，其中急待解决的管道腐蚀较严重、壁厚减薄量大、保温结构破损严重、散热量大的的注汽管线共计10km。注汽管线保温结构破损增加了热量的耗散，所以需要及时对管道保温进行改造、更换。对降低注汽管网热损失的研究分为降低注汽管道热损失和降低管道管托热损失两部分。在高温蒸汽管道的保温方面，从隔绝热能的3种传播方式（热传导、热对流、热辐射）考虑。在热传导方面，保温材料选择时，选用导热系数低、绝热性能好的保温材料，筛选确定了复合硅酸盐及纳米气凝毡类为首选的保温材料；在对流传热方面，重点在保温结构的优化方面进行研究，其一是提高保温结构的密封性能，尽可能降低对流散热损失；在辐射传热方面，在保温结构中选用具有热反射能力的材料减小辐射传热。

二、改造方案

管线保温采用复合反射式保温结构，选用硅酸盐棉和纳米气凝毡为主体保温材料、麦拉铝箔作热反射层、外包树脂材料。在保温材料的选择和保温工艺上能最大限度地确保保温结构的完整和密封性能，有效隔绝热能传递；同时对弯头、三通等异型件保温的薄弱环节也有较好的适应性。保温结构为注汽管线包纳米气凝毡，厚度δ=10mm，保温层外包复合硅酸盐棉δ=90mm，用φ1.2铁丝捆扎，最外层缠麦拉铝箔。保温结构做法参见《管道与设备绝热-保温》（08R418）。

纳米气凝毡是一种轻质二氧化硅非晶态材料，温度在200℃～650℃范围内，导热系数为0.0116W/m·K～0.042W/m·K，具有“透气不透水”特性，憎水性好，阻燃性能优良，质地柔软，弹性好。麦拉铝箔反射膜具有的良好热反射能力（热反射率为98%）和密封性。

在管道支管保温方面，管托主要采用保温管托。其核心是将热力管道与金属管托间的热传递隔绝。隔热板采用绝热性能较好、耐高温高压的XB450橡胶石棉板（导热系数：0.1743W/m·K，333K）；工作温度：≤400℃；老化系数：0.9；耐压：≤6MPa。

三、效果分析

经现场考察，需要重新保温的注汽管线现场保温材料平均厚度为40mm，蒸汽为15MPa饱和蒸汽，经查表蒸汽温度按342℃计算，忽略钢管导热和管线外表面导热。

换热过程如下：

（1）复合硅酸岩管壳导热。

（2）管线外表面与空气对流换热。

T1=342℃：钢管温度，复合硅酸岩管壳内侧温度；T2：复合硅酸岩管壳外侧温度，管线外表面温度；T3=4℃：空气平均温度；d1=94mm；d2=114mm；d3=194mm。

取：管线表面与空气的对流换热系数（风速为15m/s）h2=5

因此，更换保温后每米注汽管线节约127W/m，本次共改造10km注汽管线，整个系统全年（按照350天）运行，节省燃料（折合为西气东输天然气Q低=32063kJ/m3）1.19×106m3/a，折合标准煤1305t。从而达到节约燃料，提高热能利用率，节能减排和降低生产成本的目的。

参考文献

[1]衣怀峰，等.稠油热采注汽管线新型节能保温材料[J].石油石化节能，2011（1）：16-18+53.