影响隔热油管隔热性能的因素.pdf

油气田地面工程第2 7 卷第7 期( 2 0 0 8 7 )5 1影响隔热油管隔热性能的因素徐长军( 辽河石油勘探局)摘要：隔热油管是注蒸汽稠油热采的重要井筒隔热工具。本文作者在研究影响隔热油管隔热性能的因素时总结出如下结论：层间抽真空应适可而止，过低的真空度会事半功倍；在隔热油管的制造过程中，宜使隔热油层和铝箔之间以及各层之间接触松散，以减少辐射换热；水蒸汽、c 0 z 和碳氢化合物是“污染”夹层真空度的主要因素，可应用除气工艺消除隔热夹层中的残气，以延长高真空隔热油管的使用寿命。关键词：稠油；热采；隔热油管；性能注汽热采是我国乃至世界范围内稠油开采最广泛适用的一种方法。稠油注蒸汽开采时，普遍采用隔热油管以减少井筒热损失。提高注入到油层的蒸汽干度，保护套管及套管外的水泥环免受损坏。在我国由于大多数稠油井较深，注汽压力较高，不仅必须采用隔热油管。而且对隔热油管的性能要求亦较高。用隔热油管注汽可以使注汽热损失大幅度降低，大大提高可注入深度和注入油层的蒸汽质量。隔热油管是注蒸汽稠油热采的重要井筒隔热工具。随着稠油油田开发的迅猛增加，井筒隔热技术越来越受到重视。隔热油管的隔热性能直接影响着稠油开采的效果，本文主要研究影响隔热油管的因素。1隔热材料的影响这里所指的隔热材料主要是指内外管壁所用的材料以及隔热层选用的具有高反射率的材料。由于液体和气体本身是流体，无一定形状，无法固定于油管壁外，因此不能单独设置。从保证油管具有稳定的隔热层尺寸和导热性能来看，在町成型的条件下，希颦材料的导热系数越小越好。由于蒸汽驱隔热油管长期在高温( 3 5 0c ) 环境下丁作，对管材的高温力学性能提出了更高的要求管材化学成分中应加入耐高温和适当的合金元素。通过加入、调整耐高温合金元素比例，使其高温下具有良好的抗拉伸和蠕变性能，且应具有良好的焊接工艺性。其力学性能和焊接性也应满足要求。隔热层的隔热原理主要是利用遮热板来减少辐射换热。所谓遮热板是指插入两个辐射换热表面之间以削弱辐射换热的薄板。目前生产的隔热油管所采用的隔热层材料大多是在铝箔层问夹裹硅酸铝或硅酸钙之类材料。抽出其中的空气后，再充以氩或氪等惰性气体。高反射率的铝箔旨再减少热辐射。目前开发研制出新的具有高反射率的隔热层材料还有待发展。2真空度的影响由于隔热材料物性是影响不同压力下视导热系数的重要参数，有关研究表明，在不同的隔热材料物性值下。不同压力下的视导热系数随压力的变化有着相似的规律：当p 1 0 3p a 时，同压力下的视导热系数基本与压力无关；但在1 0 - 1p a p 1 0 3p a 范围内，不同压力下的视导热系数随户的减小而减小。这说明层间抽真空应适可而止，过低的真空度会事半功倍。在隔热油管的制造过程中，宜使隔热油层和铝箔之问以及各层之间接触松散。以减少辐射换热。3夹层残气对高真空隔热油管的影响高真空隔热油管内外管和隔热材料在注汽过程中会释放一些气体，从而降低隔热夹层的真空度，缩短高真空隔热油管的使用寿命。通过室内实验，对隔热夹层中的残气进行了质谱扫描发现水蒸汽、c o ：和碳氯化合物是“污染”夹层真空度的主要因素，可应用除气工艺消除隔热夹层中的残气，以延长高真空隔热油管的使用寿命。经过有关分析表明。高真空隔热管夹层产生的残气主要是水蒸汽，建议生产过程中，除了保证内表面光洁外，还要制定合理的排气流程，确定合理的除气t 艺，以保证隔热油管的隔热性能，延长使用寿命；残气中的c o ：也较高，应注意碳氢化合物的峰群，这样可彻底消除内壁及隔热材料中的油污染。同时，密封环内充填吸气剂，其功能是对污染气体进行清洁。从而延缓系统随时间增加隔热性能下降的趋势，使隔热油管在较长期1 二作中保持良好的隔热性能。4隔热层厚度的影响隔热层的厚度也是影响隔热油管的重要因素。有关研究表明。在低压范围内( p 10p a ) 后，层( 下转第53 页) 万方数据 油气田地面工程第2 7 卷第7 期( 2 0 0 8 7 )5 3功图后，净扭矩按下式计算t 。= ( p b ) t f m 平s i n 9式中t 。为曲柄净扭矩( k n m ) ；p 为悬点负荷( k n ) ，用光杆位置因数划分示功图求得。光杆位置因数查光杆位置因数和扭矩因数表；扭矩因数查光杆位置冈数和扭矩肉数表；最大平衡力矩按原装平衡块组合及实际位置( 平衡块上“v ”或保险锁块孔所对曲柄上的数) 查平衡力矩图解；妒为曲柄位置角。当井口在观察者的右侧时以曲柄垂直向上的位置为零度，顺时针转为正。按上式取p 角每间隔1 0 0 重复计算一次，并绘制丁。一9 中曲线。由t 。一妒中血线上读得上、下冲程净扭矩的最大值，若上、下冲程净扭矩的最大值相差较多，则认为平衡不好，此时按下式计算平衡块应移动的距离r7 = ( l1 - 一t 。下) ( s i n 9p + s i n 9 下) 1 q 曲在实际- 丁作中，这种方法为近似计算法，若一次调不准，可重复上述步骤，以求最佳平衡效果。4结语( 1 ) 抽油机投产后，运用电流法和扭矩法求取平衡块位置，根据实际情况调整平衡，保证抽油机在最佳状态下工作。( 2 ) 运用电流法。先计算后调整，平衡率都在9 0 以上，取得了较好的应用效果。( 3 ) 在实践中由于井况复杂，因素多。如果考虑功耗和结蜡等其它因素的影响，异型双驴头游梁式抽油机调平衡计算法仍然是近似计算法，因此在实际工作中很难把平衡率调到1 0 0 。( 4 ) 实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡的抽油机也有可能是平衡的，平衡调整并不能消除所有的负功现象，有些井只能更换新型抽油机或对该抽油机进行改造，采用异相曲柄才能解决。( 栏目主持张秀丽)( 上接第5 0 页) 精过滤器中的滤袋4 0 天更换1 次。经过3 年的观察，过滤器不再发生压力上升无法过滤的现象，滤袋更换时也未发现红色和淡黄色的条状细菌代谢物。( 2 ) 建立静态混合器冲洗制度。注入站中单井的静态混合器由于结构复杂，容易截留体系溶液中的杂质同时有的注入井每小时的注入量 1m 3 ，1 个月冲洗1 次。( 3 ) 建立单井管道的冲洗制度。利用高压热洗车对粘损率较大的单井管道进行冲洗后，注入管道粘损率最大可以下降到3 7 ，说明管道内壁吸附物质对粘度影响较大。3结语在线固定式取样器在油田经过2 个冬季的检测。取样腔、旁通管路两条通道内的液体正常流动无冻堵现象，取得了良好的使用效果，具有推广价值。( 1 ) 截至目前，油田已经推广安装注入井固定式井口在线取样器8 1 套。( 2 ) 在配注过程中，逐步认识到各节点应合理科学地进行定期冲洗，减少细菌的滋生，提高注入体系质量，为严格执行地质方案的每一项要求，保证油田高效开发，提高油田采收率奠定基础。( 栏目主持张秀丽)( 上接第5 1 页) 数的增加并非总是使a 减少，而是有一峰值。当n 增至6 以后，n 增加反而使a 增大。综合作用的结果是n 为6 时隔热油管的热阻最大。5隔热保温涂料的影响原油向油管壁主要以导热、对流、热辐射的方式将热量散失于地层。因此，在隔热油管内壁外表面和外壁内表面敷设保温涂料是隔热保温方案的主要任务。保温技术正在向高效、薄层、隔热防水外护一体化方向发展，薄层隔热保温涂料的发展及应用也是越来越普遍。它不仅自身热阻大、热导率低，而且热反射率很高