隔热油管影响因素的分析研究

摘 要：隔热油管是当前我国稠油注蒸汽开采的重要井筒隔热工具，在工作期间它的隔热性能会直接影响整个热采效果。作者根据多年的工作实践，对影响隔热油管隔热性能的相关因素进行了系统的分析总结。发现影响隔热油管的因素主要有以下几个方面，层间的真空度；宜隔热油层和铝箔之间的接触情况；另外水蒸汽、二氧化碳等污染物的存在等因素。这几方面的因素都可以降低隔热油管的使用寿命。论文针对以上几个方面进行了详细的分析，期待能给同行一个参考。

关键词：隔热油管；影响因素；隔热层；传热

中图分类号：TE934 文献标识码：A

当前，我国及世界其它国家都广泛采用注汽热采的方式进行石油开采。特别是在稠油注蒸汽开采时的过程当中，井筒当中热量的损失是影响注汽热采的重要因素。注汽热采过程当中，常使用隔热油管来减少井筒当中的热量损失，提高注入到油层的蒸汽干度，目的在于保护套管内外的水泥坏避免被损坏。在我国大庆油田及相关的油田开采过程当中，许多的稠油井都非常深，所以需要的注汽压力都非常的高，在这种情况下，不光需要采用隔热油管来减少热量损失，还对隔热油管本身的隔热性能也增加了更高的要求。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。随着当前我国稠油油田开发热的形成，井筒隔热技术越来越受到稠油油田开采研究工作者的重视。正是于此，所以本论文对影响隔热油管性能的影响因素做了全面的综述分析，给同行提供参考。

1 隔热材料对隔热油管性能的影响分析

一般来讲，我们所认识隔热♚材料主要是指阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。但是隔热油管上所使用的隔热材料有其特殊性，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。众所周之，气体和液体都是没有固定形状的流体，没有办法单独固定在油管壁外，所以只能是考虑材料的特性。从保证油管具有稳定的隔热层尺寸和导热性能来看，在可成型的条件下，希望材料的导热系数越小越好。在实际的工作环境当中，蒸汽驱隔热油管的工作环境为400摄氏度以上，这就对隔热管材提出来更高的性能要求。所以在隔热油管的制备过程当中，必须加入一定量的耐高温的合金元素。通过合金元素加入量的调解从而使隔热油管具有良好的抗拉和蠕变性能，以及优秀的焊接工艺性，让其它能满足井筒隔热的需求。当前常见的真空隔热油管主要结构是这样的。首先是在隔热油管内管外壁先缠一层铝箔，然后在铝箔上缠一层玻璃丝布，再缠第二层铝箔、第二层玻璃丝布，直到按设计要求缠到所需要的层数。在这中间有一个形成了一个隔热层，隔热层利用遮热板来达到减少热量损失的目的。这个隔热层当中的遮热板所用的菜聊主要是硅酸盐之类的材料。在对隔热层进行真空抽取后，再在其中充以一些惰性气体。当前对于高反射率的铝箔旨再减少热辐射，相关的研究也正在进行当中。

2 层间真空度对隔热油管性能的影响分析

隔热油管95%以上都是使用的真空隔热油管，包括导热和辐射换热两种形式，有时可能还会出现对流换热，所以层间真空度对于隔热油管的性能影响是非常大的。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，大庆石油学院的王忠华等人的研究表明，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p103Pa时，同压力下的视导热系数基本与压力无关；但在p处于10-1Pa～103Pa时，不同压力下的视导热系数随p的减小而减小。从这研究上我们可以看到，对于层间的真空度有要求，过高或是过低都会影响整个的隔热效果。对于使隔热油层、铝箔以及相关层间之间的接触需要适当的松散，太过于严实，会加大辐射换热，降低隔热油管的性能。

3 夹层残气对高真空隔热油管的影响分ถ析

在工作过程中，高真空隔热油管内外管和隔热材料在注汽过程会有相关的气体进行产生和释放，这会降低隔热油管隔热层的真空度，在一定程度上会降低真空隔热油管的使用寿命。所以需要对隔热夹层产生的残气进行处理。中国石油大学的王志国等人对隔热夹层中的残气进行了研究分析，通过气质联用仪扫描发现，夹层残气的主要成份是水蒸汽、二氧化碳以及相关的碳氢化合物，正这这些成份降低了隔热层的真空度。所以应该考虑使用相关的除气工艺对其进行除去，用来提高真空隔热油管的使用寿命。相关的研究分析表明，残气中75%左右为水蒸汽，水蒸汽排除一方面需要有合理的除气工艺，另一方面还必须保证层内表面光洁，以保证隔热油管的隔热性能，延长使用寿命；对于二氧化碳残气中及碳氢化合物，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。

4 隔热层厚度对于隔热油管性能的影响

查阅相关的文献资料表时，在小于1Pa的低压下，隔热层数N增加时，视导热系数λ是下降的；当高于10Pa后，层数N的增加会使得λ减少，但是当N到6以后，达到了峰值。所以我们认为N为6时隔热油管的热阻最大，隔热效果最好。

5 隔热保温涂料对于隔热油管性能的影响

当前世界的保温技术正在向高效、薄层、隔热防水外护一体化方向发展，薄层隔热保温涂料也得到了发展，薄层隔热保温涂料的特点为，自身热阻大、热导率低，而且热反射率很高，能有效地降低辐射传热及对流传热结构，可与传统多孔保温材料复合使用，构成低辐射传热结构，提高保温效果。

结语

本论文对稠油注蒸汽开采当中隔热油管的影响因素做了全面的分析和Σ总结，认为隔热材料的材质、隔热层间真空度、夹层残气、隔热层厚度和隔热保温涂料五个方面是影响隔热油管的主要因素。本文对这五个方面进行了定性或是定理的分析研究，使我们对于隔热油管的影响因素有了大致的了解，以供同行参考。

参考文献

[1]王忠华.隔热油管传热及影响因素研究[D].大庆石油学院，2009.

[2]曹喜承，王忠华，刘晓燕.真空隔热油管传热性能研究[J].节能技术，2010（05）：419-423.

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