降低热注地面管网热损失的措施

卢山 杨传禄 文武（辽河油田公司锦州采油厂）

降低热注地面管网热损失的措施

卢山 杨传禄 文武（辽河油田公司锦州采油厂）

在稠油开采过程中，蒸汽吞吐作为一种周期短、见效快的开采方式被广泛采用。蒸汽吞吐就是向油井内注入一定量的蒸汽，蒸汽将热能传输给油层以降低油品的黏度，提高地层的压力。作为传输蒸汽的重要途径——热注地面管网在整个蒸汽吞吐开采过程中起着至关重要的作用，减少地面管网热损失能够提升蒸汽吞吐的效果，达到节能降耗、提高稠油采收率的目的。锦州油田通过对热注地面管网进行维护改造，在热注地面管网上加装护板和行走平台，给管线附件安装保温壳等办法，有效地降低了热注地面管网的热损失率，达到了节能、挖潜、增效的预期目标。

热注地面管网 热损失 保温材料 节能

锦州油田锦7块、锦8块、锦25块、锦45块、锦607块均为稠油区块，这些区块主要开采方式就是蒸汽吞吐开采。在近30年的开发开采过程中，锦州油田已经形成了100 km以上的地面热注管网，这些管网相互并连，在油田的增产和稳产过程中发挥了重要的作用。

1 现状调查

锦州油田热注地面管网长达100 km以上，虽然油田每年都对这些管网进行维护和保养，但是随着使用年限的增长，热注地面管网还是存在热量损失大的问题。

在对热注地面管网进行日常检查过程中发现，至少有8条（5 km）管线保温层出现了严重的破损。在20#炉50-360井注汽管线上，有200 m管线在井场边上高架过水，由于巡线工人经常踩踏，约有20 m注汽管线上部几乎全部裸露。经测算，该管线靠近井场2.7 m完全裸露部位散热损失就高达9.6 kW，估算该管线近50 m上部裸露散热损失占该管网热损失的43%，热量损失十分严重。表1是20#炉50-360井注汽管线固定管段裸露处热损测试及计算结果。

随着热注地面管网使用时间长，受内部高温、外部环境温度变化等条件影响，保温材料逐年老化，一旦受外力作用保温结构就会受到破坏。表2是对部分热注地网有保温层管段进行抽样测试及计算的结果。

表1 20#炉50-360井注汽管线固定管段裸露处热损测试及计算结果

表2 管段保温层测试及计算结果

由表1、表2可知，当取相同长度的固定管网来测试比较，裸露管段和保温管段的热量损失是截然不同的。以100 m固定管网为例，保温管段的散热损失为42.8 kW，裸露管段的散热损失为346.2 kW，裸露管段的热量损失是保温管段的8.1倍。

2 原因分析

热注地面管网主要由管线、阀门、管托、连接器、卡瓦、卡箍等附件组成，蒸汽经由热注地面管网进入注汽井口，注汽地面管网的长度和保温性能直接影响蒸汽的温度和干度。经分析，影响注汽地面管网保温效果的因素主要有：保温层遭受破损，保温层结构变形，附件连接处保温不合格。

2.1 保温层遭受破损

锦州油田热注地面管网保温层存在不同程度的破损，造成热注地面管网损坏的主要原因有：自然老化——地面热注管网普遍使用硅酸盐棉、复合硅酸铝镁管壳等保温材料，采用内部填充保温材料、外部包覆玻璃丝布、表面刷防腐漆的方式处理；随着管网使用年限的增长，这些保温材料在阳光、雨雪、温度变化的自然条件作用下，失去韧性，脆弱易碎，一旦受外力作用，保温层就会破损；人为损坏——锦州油田地处温地苇塘，热注地面管网四通八达，有一部分穿越公路、井场的管线的保温层在进行各类油田工程施工时被人为破坏，施工结束后并没有及时处理，导致破损的保温层还在使用。

2.2 保温层结构变形

锦州油田固定热注地面管网的保温材料多采用硅酸盐岩棉、复合硅酸铝镁管壳、珍珠岩瓦、岩棉、玻璃棉等软质材料。这类软质保温材料的缺点是容易变形，在重力和管线工作振动两种作用力的作用下，保温层会整体逐渐下沉，使注汽管线上部保温材料不断压实，下部保温材料和管线之间形成空腔，随着时间的推移，保温层结构就会发生变形。通过近几年检查发现，保温层下垂最为严重的是2001年以前建成的管网，平均上、下厚度比达到3∶7，下垂程度最轻的是2007年以后建成的管网，但是保温层平均上、下厚度比也达到2∶3。保温层下垂不但使注汽管网的保温性能大幅下降，同时保温层更容易受破坏。

2.3 附件连接处保温不合格

热注地面管网中有管托、阀门、卡箍、卡瓦等许多附件，而在实际工作中，这些附件恰恰是保温的薄弱环节，这些附件若不实施保温处理或者只是实施简单的包裹，不仅会造成热量损失，还极易造成人员烫伤等安全事故。

3 措施实施

3.1 对热注地面管网进行维护改造

采油厂决定于2011—2013年分批分段对热注地面管网进行改造。注汽管网Φ114 mm主干线及Φ76 mm支线均采用了双层复合硅酸铝镁保温材料，用双层玻璃丝布将保温材料固定在管线上，玻璃丝布外进行刷漆防腐处理，并在外面包裹铝箔纸，再用铁皮制作成热注管线的外壳。这样处理既在很大程度上减少了热注管网本身的热损失，又可以保证在重力和振动的双重作用下热注管网保温层结构不变形。改造完成后，选取了一段热注管网进行了测试，其结果见表3。

表3 热注地面管网改造后的测试及计算结果

在固定管线的保温整改后，其保温效果得到了明显改善。通过测试结果可以看出，在单位长度固定管线上的散热损失由以前的0.43 W/m降到目前的0.30 W/m，每百米的散热损失降低了28.6%。

3.2 在热注地面管网上加装护板和行走平台

按规定热注地面管网是杜绝人员在上面行走的，但是在一些井场及小路附近，总会有一些人员贪图方便进行踩踏和翻越。为了保护热注管线保温层不受踩踏破坏，同时也是为了保护人身安全，采油厂在部分人员经常踩踏、翻越的部位安装了护板和行走平台，这样既保证了热注地面管网不受人为破坏，又保证了人员的安全。

3.3 给管线附件安装保温壳

为了减少管托、阀门、卡箍、卡瓦等附件裸露部位的热损失，改造过程中采用了一种可用螺栓固定的保温壳。该保温壳内敷可以更换的保温棉，投注前在附件外部包裹好保温棉，然后用螺栓将保温壳固定在附件外侧。当发现保温壳出现破损、保温层减薄或保温层浸水等情况时，及时更换保温壳或壳内的保温棉，以确保保温效果。

4 经济效益分析

固定管线保温改造投入资金约60余万元，为固定管线加装护板和行走平台投入6万元，制作可固定保温壳投入资金7万元，总计投入资金73万元。

改造后注汽管线的保温效果明显增强，散热损失降低。通过计算，每年可减少热量散失3.2× 1013J，相当于每年节约天然气约70×104m3，或多向油井注入了10 000 t蒸汽。年创造经济效益70余万元，当年就可收回成本。

5 结论

通过对热注地面管网保温的改造，锦州油田热注管网的热损失大幅降低，注汽效率显著提高。注入的蒸汽能更有效地进入油层，提高了油井的产量。维护和保护热注地面管网与改造同等重要，将对更多的热注管网附件实施保温处理，加强对管线的保护，减少因管线破损引起的热量损失，延长地面管网的使用寿命。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.004.011

2014-12-28）

卢山，2009年毕业于辽河职业技术学院，从事修井作业工作，E-mail：liaohejgc@126.com，地址：辽宁省凌海市锦州采油厂作业二大队，121209。