B區(qū)注汽管網(wǎng)布局優(yōu)化研究

1、b區(qū)注汽管網(wǎng)布局優(yōu)化研究 我公司因b區(qū)整體組合注汽需要而采用23t大排量注汽鍋爐，但在注汽過程中因注汽管線管徑與排量不相匹配，導(dǎo)致鍋爐出口與井口壓降過大，增加了能耗注汽質(zhì)量得不到保證，因此為了降低能耗、使注汽質(zhì)量得到保證，準(zhǔn)備將注汽主干線更換成114mm12mm規(guī)格的鋼管，而注汽管網(wǎng)的布局與優(yōu)化將對(duì)未來的工作產(chǎn)生較大的影響，通過對(duì)大慶黑帝廟稠油公司現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)的實(shí)地調(diào)研，結(jié)合我公司現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)于b區(qū)注蒸汽管網(wǎng)的整體設(shè)計(jì)安裝布局做以下幾方面分析： 一、蒸汽管線的膨脹 蒸汽管線安裝時(shí)在常溫下進(jìn)行的，在溫度達(dá)到工作狀態(tài)下后會(huì)產(chǎn)生膨脹，而這在長(zhǎng)度方向上情況會(huì)更加嚴(yán)重，這將在輸送系統(tǒng)的某些區(qū)域中產(chǎn)生應(yīng)

2、力作用，例如在管線的連接處，極端情況下還將導(dǎo)致嚴(yán)重變形甚至破裂，因此管線的膨脹是一個(gè)不容小覷的問題，管線膨脹的長(zhǎng)度可以通過公式計(jì)算得出： 膨脹（mm）=lt 式中：l = 支撐點(diǎn)之間的距離（m） t = 環(huán)境溫度與工作溫度之間的溫差（） = 膨脹系數(shù)（mm/m）103通過查表得知：碳鋼與合金鋼的管道膨脹系數(shù)在0300時(shí)為：15.8103（mm/m），以b1b2管線為例： 管道長(zhǎng)度約為1000m，輸送蒸汽溫度300，假設(shè)安裝溫度20，用以上公式來確定管線的膨脹長(zhǎng)度：l = 1000mt = 300-20t = 2800300內(nèi) = 15.8103mm/m膨脹（mm）=1000 m28015.81

3、03 mm/m =4424mm由此可以看出，由b1b2注汽管線將會(huì)產(chǎn)生4424mm的膨脹量，因此管線的支撐于脹力設(shè)置顯得尤為重要。二、膨脹環(huán)的安裝膨脹環(huán)是吸收管線膨脹的方法之一，這些膨脹環(huán)固定在管線上，設(shè)計(jì)用于吸收管線的膨脹而不改變管線的總體長(zhǎng)度，我們b區(qū)注汽管線安裝的膨脹環(huán)由管線本身整根直管煨制而成，呈“幾”字形，膨脹環(huán)的設(shè)計(jì)原則：深度為寬度的兩倍，這樣可以吸收管線膨脹的長(zhǎng)度；彎管處不應(yīng)采用沖壓彎頭，應(yīng)采用正偏差的整根直管段煨制，煨制半徑不小于5倍的外徑。這種方形膨脹環(huán)除橫向外伸臂的中段受彎矩較小外，其余部位受彎矩都較大，而焊口處金屬的機(jī)械性能較差，因此焊口應(yīng)選擇受彎矩較小部位。膨脹環(huán)如下圖

4、所示：2wwr=5膨脹環(huán)的間隔距離，依照上面管線膨脹長(zhǎng)度的公式計(jì)算，1000m管線膨脹長(zhǎng)度為4.4m，按照每50m設(shè)置一個(gè)膨脹環(huán)1000m管線應(yīng)設(shè)置20個(gè)，既每個(gè)膨脹環(huán)吸收約220mm的膨脹量，由于在實(shí)際施工中蒸汽管線的走向不是呈“一”字形，而是要走很多的折彎，這些折彎在不同程度上也吸收了一定的膨脹量，這樣就相應(yīng)的減少了一些膨脹環(huán)的安裝，在直線距離較長(zhǎng)的管線中，膨脹環(huán)之間間隔應(yīng)為50m，在折彎較多的地方可以相應(yīng)的減少膨脹環(huán)的安裝。在我們?cè)⑵芫€安裝中，膨脹環(huán)和過道龍門架的安裝采用的都是高架立式安裝，這樣安裝的優(yōu)點(diǎn)是減少占地面積，便于車輛行人通過，缺點(diǎn)是蒸汽在舉升過程中增加了阻力，管線高架相應(yīng)

5、的安全系數(shù)要求較高，而且相應(yīng)的增加了材料消耗，施工與維護(hù)難度也相應(yīng)的增加了許多；因此在將要改造的注汽管線施工中，采用低管線支柱，在空間條件允許的情況下水平安裝膨脹環(huán)，過道管線改用地下穿越方式，既能夠增加安全系數(shù)，又可以降低蒸汽阻力，還可以降低材料消耗。三、管線支架與疏水系統(tǒng)的安裝蒸汽管線的敷設(shè)中每隔一定距離需要設(shè)置一支撐點(diǎn)，以支撐管道、附件、保溫層及管道中水重，并承受管道的作用力，我們?cè)⑵芫€支架采用的是固定導(dǎo)向式支架，如下圖：注汽管線內(nèi)層保溫外層保溫玻璃絲布、防水膠帶黃夾克護(hù)板槽鋼管線支柱每個(gè)支架間隔距離5m6m左右，管線支柱采用76mm6mm鋼管，經(jīng)過對(duì)大慶黑帝廟油田注汽管線實(shí)地調(diào)研，其

6、114mm12mm注汽管線支架間隔為6.5m，管線支柱單管采用100mm鋼管，雙管采用70mm鋼管，由此可以看出原注汽管線支架間隔與支柱參數(shù)能夠滿足使用要求。我們?cè)⑵芫€基礎(chǔ)是采用水泥加鋼筋預(yù)埋件導(dǎo)制而成，上部400mm400mm，底部500mm500mm，高500mm呈矩形，參照黑帝廟油田注汽管線基礎(chǔ)上部為560mm560mm，下部因在地下未能測(cè)量，但據(jù)上部參數(shù)推算應(yīng)比我們?cè)芫€基礎(chǔ)要大許多，而且由于原注汽管線基礎(chǔ)時(shí)間久遠(yuǎn)，預(yù)埋件腐蝕嚴(yán)重，在承受管線橫向作用力上無法保證安全，容易導(dǎo)致預(yù)埋件斷裂支柱傾斜甚至管線垮塌。所以管線支架基礎(chǔ)需要采取加固措施，如要全部更換基礎(chǔ)不僅施工工期長(zhǎng)，而且工程量

7、巨大，后續(xù)生產(chǎn)工作無法進(jìn)行，因此加固支架基礎(chǔ)只能是在原基礎(chǔ)上進(jìn)行，如下圖所示：原基礎(chǔ)500m500mm500mm400m400mm500mm預(yù)埋件500mm鐵板300m300mm500mm加固基礎(chǔ)在原有管線基礎(chǔ)之外做水泥加固，不僅將原基礎(chǔ)覆蓋而且將管線支架一并固定為一體，增強(qiáng)了抗橫向作用力，達(dá)到安全使用的要求。蒸汽管線上必須要安裝疏水系統(tǒng)，這是為了排除管線內(nèi)蒸汽冷凝下來的積水，防止冬季管線凍堵，疏水系統(tǒng)的安裝應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：1、管道的各個(gè)管段的最低點(diǎn)；2、垂直升高前的管段的最低點(diǎn)，3、地下穿越管線兩側(cè)垂直升高前的低點(diǎn)。我們?cè)⑵芫€疏水系統(tǒng)采用的是螺紋式絲堵排水，這種排水方式優(yōu)點(diǎn)在于：成本

8、低、空間??；缺點(diǎn)是：操作占用空間大，絲扣經(jīng)常拆裝容易損壞，只能在管線內(nèi)沒有壓力情況下才能排水；而采用高壓截止閥排水優(yōu)點(diǎn)是：可以隨時(shí)進(jìn)行排水操作，不易損壞；缺點(diǎn)是：成本較高。在我們注汽管線系統(tǒng)改造中應(yīng)該采取兩種疏水方式結(jié)合使用，在地下管線低點(diǎn)兩側(cè)安裝高壓截止閥疏水，這樣操作起來方便易行，在地面管線采用螺紋式絲堵排水方法，地面具有較大的操作空間，便于人員安裝拆卸。四、管線的分支布局及附屬部件的安裝我們的注汽主干線是由b1區(qū)注氣站向b2區(qū)延伸，在途中有若干分支延伸至各個(gè)井場(chǎng)，由于我們b區(qū)采取的是多井整體組合注汽方式，而多井組合注汽多是考慮到油井的地質(zhì)條件與油井汽竄等綜合因素，因此在管線設(shè)計(jì)中要充分考

9、慮到油井的排列關(guān)系，合理布置管線走向，避免重復(fù)分支。由于我們23t注汽鍋爐落座在b1區(qū)，由注汽站至b22-57井注汽管線長(zhǎng)度約為2000m，由此可見注汽半徑已經(jīng)達(dá)到極限，由于油井井距較遠(yuǎn)，這樣就不可避免的增加了管線的分支，造成干線壓降增大導(dǎo)致蒸汽干度損失增加，油井注汽質(zhì)量得不到保證，影響采收效果；因此注汽管網(wǎng)的合理布局顯得尤為重要。根據(jù)有關(guān)資料顯示：注汽管網(wǎng)油井分配方式布置最為合理的是呈t字形分配，這樣的分配方式優(yōu)點(diǎn)在于：將蒸汽引入三通的盲端，當(dāng)離開三通兩側(cè)支線的體積流量大致相等時(shí)，能夠起到良好的分配作用，如下圖所示：主干線第二種方式：注汽管網(wǎng)系統(tǒng)多采用的是柱狀分支排列方式，即由一個(gè)點(diǎn)或者一條

10、主干分支向四周輻射分散開，我們b區(qū)原有注汽鍋爐3臺(tái)，其中b1區(qū)2臺(tái)，b2區(qū)1臺(tái)，分別負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的油井注汽任務(wù)，因此原注汽管網(wǎng)是采用由一個(gè)點(diǎn)向四周延伸輻射開。我們公司23t注汽鍋爐落座在b1區(qū)，由于注汽鍋爐坐落位置已將固定、而且油井分布位置基本都在注汽管線主干線兩側(cè)，并且將要改造的注汽管線又要盡可能采用原有支架基礎(chǔ)進(jìn)行敷設(shè)，因此在這些因素條件制約下，b1b2區(qū)注汽管網(wǎng)只能采用柱狀分支結(jié)構(gòu)與輻射式相結(jié)合的方式，由一條主干線延伸至b2區(qū)，途中向四周延伸分支輻射至每個(gè)井場(chǎng)，而且這種布局方式能夠滿足于現(xiàn)有油井的分排組合注汽的要求，并能夠?qū)⑹┕こ杀究刂圃谧钚〉姆秶鷥?nèi)，在注汽管網(wǎng)布局的過程中要遵循幾個(gè)原則

11、 ：一、注汽管線的分支走向盡量與蒸汽走向保持一致，即由主干線向四周輻射分開，避免管線折回，以降低蒸汽阻力。二、設(shè)計(jì)分支管線途中盡可能覆蓋周邊油井，以減少分支降低工程造價(jià)。三、注汽管線過道采用地下穿越方式時(shí)，應(yīng)考慮到管道的排潮設(shè)施安裝，防止雨水腐蝕保溫材料，降低保溫效果。在管線的安裝中高壓截止閥是必不可少的裝置，在我們?cè)⑵芫€中，由于考慮到注汽工期等因素，減少了一些閥門的安裝，這在后來注汽過程中造成了許多不利因素，比如：某一口井出現(xiàn)問題，由于沒有閥門切斷這一口井的蒸汽輸送，必須要所有油井停止注汽，將整條管線內(nèi)的蒸汽排除后才能處理，這就造成了不必要的能源浪費(fèi)，也影響到其他油井的注汽工作。因此在將

12、要改造的注汽管線中，高壓截止閥不可缺少，每口單井分支源頭必須要有閥門控制，這樣既能在蒸汽輸送過程中控制汽量，又能在單井出現(xiàn)問題時(shí)可以單獨(dú)處理，不必影響到其他油井注汽工作的進(jìn)行。在主注汽干線的閥門安裝中，要考慮到油井的組合方式，是整排組合還是跨排組合，例如：b27排井組要與b26排井組組合，在通往b25排的主干線上就要加裝閥門控制，避免蒸汽竄到b25排或是更遠(yuǎn)的油井，造成不必要的能量損失防止冬季管線凍堵。除了上述控制閥門的安裝外，蒸汽排放閥門也是不可缺少的重要裝置，蒸汽放空閥門的作用是在注汽完成或者中期管線出現(xiàn)某些問題時(shí)將管線內(nèi)的蒸汽排放干凈，防止人員帶壓操作發(fā)生危險(xiǎn)。放空閥門的安裝應(yīng)遵循以下原

13、則：1、放空出口處要遠(yuǎn)離操作人員，2、放空出口避免對(duì)準(zhǔn)道路、配電設(shè)施等設(shè)備。五、管線的保溫措施注汽的質(zhì)量關(guān)系到油井的產(chǎn)量，而注汽質(zhì)量除了與鍋爐出口蒸汽質(zhì)量有關(guān)外，一個(gè)重要的因素就是注汽管線保溫質(zhì)量的好壞，現(xiàn)階段我公司注汽管線采用的是以下幾種保溫方式內(nèi)層外層縫隙1、單層微孔硅酸鈣瓦片包裝，縫隙采用水泥封口，外部纏繞油氈紙和玻璃絲布，刷瀝青漆。2、石棉氈纏繞，外部纏繞瀝青布，這種方式只在a區(qū)4#、5#井組管線上使用，雖然成本低但是保溫效果較差，3、雙層微孔硅酸鈣瓦片包裝，內(nèi)部采用兩片瓦片，外部采用三片瓦片組合包裝，縫隙采用破碎的微孔硅酸鈣調(diào)和成泥狀封口，外部纏繞玻璃絲布和防水膠帶，保溫效果較好，但成本相應(yīng)要高。無論采取哪種保溫方式，施工中的重點(diǎn)是瓦片之間的縫隙，其散熱量非常大，將對(duì)蒸汽質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，而且在管線熱脹冷縮來回移