隔水导管新型隔热技术分析研究.pdf

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1、隔水导管新型隔热技术分析研究顾艳李振坤王天永(中海油能源发展股份有限公司管道工程分公司，天津300452)马春增(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452)摘要：在海上进行稠油热采工艺过程中，隔水导管系统在注蒸汽环节中，需要起到一定的隔热保温的作用：经过实验研究对比分析多种隔热工艺和隔热材料，综合考虑应用效果和使用成本等多种因素，最终选用有机涂层隔热工艺，隔热材料优选硅烷复合陶瓷涂料进行隔热，具有明显的综合优势。关键词：稠油热采；隔水导管；隔热技术；有机涂层；硅烷复合陶瓷涂料在我国渤海海域，含有大量的油质重、黏

2、度大的稠油需要开采。目前主要采用蒸汽吞吐的方式进行稠油热采。隔水导管系统是指连接海底井口与钻井船之间的导管系统，同时也是循环蒸汽的重要通道。特别是在稠油热采工艺过程中，由于渤海海域外面海水问题很低，隔水导管系统内外之间有较大的温差，如果不进行隔热保温，将产生大量的热量流失。因此注蒸汽过程中，隔水导管需起到隔热保温的作用。经过综合性的实验研究对比分析，综合考虑应用效果和使用成本，新型隔水导管隔热技术选用有机涂层隔热工艺，隔热材料优选硅烷复合陶瓷涂料进行隔热，取得了较为理想的效果。新型隔水导管隔热技术的分析研究对渤海海域注蒸汽稠油热

3、采过程中提高蒸汽驱油效果降低能源消耗具有重要的意义。1隔水导管隔热工艺研究1．1隔水导管隔热工艺机理研究在稠油热采工艺过程中，隔水导管系统在注蒸汽过程中，又起到保温的作用，目前针对隔水导管系统保温常用的工艺有：真空隔热技术、有机涂层保温技术等。所谓高真空绝热是指仅采用高真空层达到绝热的目的，实际上，单一高真空绝热是一个由热壁与冷壁构成的真空空间。高真空绝热要求将绝热空间抽至的真空度，从而排除气体的对流传热和绝大部分的气体热传导。有机涂层保温技术是指用热导率低的物质作为传热介质以减少物体间的热传导作用，起到隔热效果。表1比较了两种

4、隔热工艺的特点。表1隔热工艺对比示意隔热工艺隔热机理籀工难度成本弊端金属受热表面析氢，环形空间提高由于隔水导管尺寸降低真空度，影响隔真空隔热真空度，降低热大，环形空间也大，抽较高热效果．增加内管或工艺传导系数．起到真空难度大，仅应用隔热效果于隔热油管方面。外管，重量增加较多。采用热传导系有机涂层数较低的有机有机材料在高温下材料．起到降低施工难度较低，目前相对易碳化，选择优质的隔热工艺应用较多。较大传导率，作用，材料为技术难点。起到隔热效果。1．2隔水导管隔热工艺对比分析为了模拟隔水管保温效果，样件大小为24”×l”长度为o．5m

5、的隔水管样件。试验样件分为3组，分别为真空隔热和绝缘橡胶高分子材料和硅烷复合陶瓷隔热涂料，并标记为样品1和样品2，样品3。通过测量仪器上述方法测量涂层的保温效果变化曲线如下图所示I_11．$23旷，=嘲譬墓'●一”I-I．～、～：、：’～≮：：：：。04‘、’e¨”’、time．m仉图1隔热工艺保温效果对比从图2中可以看出l号样品散热最慢，隔热最好，2号样品降温最快，隔热最差。测试1130min后，l，2，3号样品温度分别为39．3℃，37．5℃，34．5℃，依次大致相差2℃左右。从实验结果可以看出，硅烷复合陶瓷隔热涂料隔热涂层

6、将吸收的热量被反射隔热涂层阻挡，从而减缓散热过程，达到隔热保温效果，效果要好于绝缘橡胶材料和真空隔热材料。2隔水导管隔热材料优选研究目前主要常用的隔热保温材料有橡塑绝热保温材料、发泡聚乙烯、玻璃纤维、硅烷复合陶瓷隔热涂料，其技术指标分析如表2所示。表2隔热材料性能分析发泡聚乙烯硅烷复合陶瓷隔材料玻璃纤维撩塑绝热保沮(PEr)热涂料开孔结构水连孔结构，添加汽渗透率极闭孔结构有较闭孔结构有较小高(湿阻因子阻燃剂后有较技术性为3-5)，导致高的水汽渗透小的水汽渗透的水汽渗透(湿阻能随时间延长率(湿阻因子约因子约为10000)，导热系数

7、升为1000)，其材为4500)，能长易施工能长期保高．使保温效质硬而发脆，易期保持较低的持较低的导热系缺损，寿命短。导热系数。数。果大大降低。通过试验研究获得了4种材料的主要传热性能参数，如表3所示表3隔热材料导热系数2016年5月化，蓄鲜I117l导热系数／(w／0．03—0．029一一0．031—0．023～O．028m．k)0．0420．0350．036l适用温度／℃一40一110—70一90—50—125—50一150量!』I营l矗盈吾叠善；番蕾蕾t，料隔热涂层，试验样件共4组，分别为只从内壁涂隔热涂层2层，设其为l号

8、样品；2号样品从内壁涂一层隔热涂层，从外壁涂一层隔热涂层依涂隔热涂层，3号样品在内外壁分别涂刷两层隔热涂层；4号样品从内壁涂刷2层隔热涂层，在外壁涂刷一层隔热涂层。从图2中可以看出3号样品散热最慢，隔热最好；1号样品降温最快，隔热最差。稳定后1，2，3，4号样品