稠油热采注汽管网保温技术应用分析

毕普跃，刘心田

（河南油田采油二厂基建工程管理中心，河南南阳 473400）

稠油热采注汽管网保温技术应用分析

毕普跃，刘心田

（河南油田采油二厂基建工程管理中心，河南南阳 473400）

通过对不同保温材料应用效果的测试分析对比，认为复合硅酸盐保温材料及钛陶瓷保温技术在注汽管网上有较好的应用效果。

稠油热采；注汽管网；保温

1 稠油热采生产系统概况

河南稠油具有油藏埋藏浅、油层厚度薄、原油黏度高、油层分布散的特点，开发方式为蒸汽吞吐开采，管网采用注采合一工艺流程。随着管理水平的提高和新技术、新工艺的推广，热力管网的热效率作为提升开发效果的重要因素，管道保温技术在稠油开采过程中愈来愈显得尤为重要。早期河南油田稠油热采区块注汽管网采用防水岩棉管壳作为保温材料，具体做法为管线外壁刷除锈后刷两遍高温防锈漆，用岩棉管壳保温，保温层厚度为60mm×2，岩棉管壳采用错缝搭接施工外用铁丝绑扎再外缠一层包油毡纸，表层缠绕二层玻璃丝布作为保护层，最后外刷二道调和漆。从现场使用效果来看岩棉保温材料易老化，引起岩棉管壳进水下垂，内保温材料易出现损坏，致使热力管道的热损失升高，保温效果变差。其后陆续采用复合硅酸盐保温技术，复合硅酸盐偏心保温结构和钛陶瓷绝热管壳复合保温技术。

2 油田注汽管网保温技术发展

2.1 防水岩棉保温技术

随着保温层使用年限的增长，保温层玻璃丝布刷漆剥落、玻璃丝布老化，岩棉层进水、下垂进而损坏。由于防水岩棉耐温特性低于200℃，易出现酥软粉化、破碎、塌架现象，降低保温效果，缩短了岩棉保温层寿命，增加了管网保温的维护工作量。

2.2 复合硅酸盐保温技术

复合硅酸盐保温材料基料为无机胶凝材料，填料为多种轻体无机矿物质，渗配适量化学添加剂和复合高温黏合剂，经特殊工艺复合精制而成。其主要性能是：导热系数低、结构稳定、质轻，同时还有无毒、无味、不燃等特点，施工简便。具体做法为管线外壁刷除锈后刷两遍高温防锈漆，用复合物硅酸铝镁管壳保温，保温层厚度为50mm×2，错缝搭接施工外用铁丝绑扎再外缠一层包油毡纸，表层缠绕二层玻璃丝布作为保护层，最后外刷二道调和漆。

2.3 复合硅酸盐偏心保温结构

保温材料应用时，偏重于考虑导热系数和价格因素，而较少注重保温材料的使用结构、管道的应用部位及使用寿命。如施工时保温层内外层错缝安装，但错缝处的热损失仍约为无缝处的2倍；同时采用周向等厚保温结构，热力管道运行时顶部的热损失比周向平均热损失高。

为克服以上2种保温材料（结构）缺陷，注汽管网保温材料上采用上部100mm、下部80mm的椭圆形管式复合硅酸盐、施工接缝浇注膏状复合硅酸盐的保温结构。该保温结构导热系数低，施工方便，保温结构寿命长。

2.4 钛陶瓷绝热管壳复合保温技术

河南油田稠油区块采用蒸汽吞吐方式开采，热采单井注汽管线井场内安装高度距地面30cm，频繁的注汽和作业维护使油井落地段管线避免不了人为的踩踏。常规的保温材料抗压强度较低，从而大大缩短了使用寿命，保温效果难以得到保障，据统计井场内单井管线保温层损坏量占总损坏量的4/5。

钛陶瓷绝热材料由特种钛陶瓷纤维、纳米闭腔孔轻质陶瓷颗粒及空心微粉、纳米级反辐射材料白碳黑作为主材，采用深度复合工艺，形成的节能环保型绝热材料。

钛陶瓷绝热材料主体材料为玻化微珠和钛化合物晶须。

玻化微珠是一种玻璃质溶岩矿物质，内部多孔、表面玻化封闭，呈球状体细径颗粒，主要化学成份是SiO2、Al2O3、CaO，粒径为0.1～2mm，容重为50～100kg/m3，导热系数为0.028～0.048W/（m·K），熔融温度为1 200℃。

钛化合物晶须具有优良耐热隔热性能，同时具有红外线反射率高、高温下导热系数极低、硬度低的特点。25℃时，导热系数为5.34×10-3kJ（m.s.c）-1，70℃时，导热系数为1.7×10-3kJ（m.s.c）-1，是目前所知材料中唯一反温度导热系数的绝热材料，红外线透过率仅为4.5%。

气凝胶是发明于20世纪30年代的纳米多孔固体，二氧化硅在溶剂中凝为胶体时可生成气凝胶。气凝胶为固体物质形态，世界上密度最小的固体之一。由于气凝胶中99.8%以上是空气，所以有非常好的隔热效果

气凝胶保温毛毡是由不同种类的超长二氧化硅纤维作为辅材，在超临界条件下制备而成的耐高温和超低温的纳米级的保温材料。在平均温度为200℃时，其导热系数为0.016W/（m·K），是已知固体中导热系数最小的。该产品是目前世界上最新，最耐高温、低温及防水，防火的材料。拥有出色的绝缘性能，具有在工业中占领先地位的热学性能。

3 结束语

选用热力管道保温材料时，导热系数和价格作为参考指标的同时，保温层的使用结构和应用场所也可作为一项重要的技术指标。通过保温效果的测试对比分析，复合硅酸盐保温材料的保温效果优于岩棉保温材料。椭圆形管式复合硅酸盐保温结构热损失少，保温效果明显，但强度较低，适宜在架空的注汽管网上使用。良好的抗压性、较好的成形性和维护简易性等诸多特性，使钛陶瓷绝热材料可广泛应用于稠油热采油井的井场内落地管道保温。热力管道保温防护层是对保温材料第一道保护屏障，保温防护层损坏后，保温层进水，引起保温材料老化、保温结构偏心，直接影响保温材料的使用效果。通过现场常用防护层对比分析，建议热力管道保温防护层采用玻璃丝布并外刷防水调和漆，3～4a进行刷漆维护一次。

Application and Analysis of Thermal Insulation Technology for Hot Oil Injection Steam Pipe Network

Bi Pu-yue，Liu Xin-tian

Through the analysis and comparison of the effect of different insulation materials，it is concluded that the composite silicate insulation material and the titanium ceramic insulation technology have good application effect on the steam injection pipe network.

heavy oil thermal recovery；injection steam pipe network；insulation

TE345

A

1003-6490（2017）12-0061-01

2017-10-20

毕普跃（1972—），男，河南唐河人，助理工程师，主要从事基建管理工作。