一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種延長真空隔熱油管壽命的方法，特別是關(guān)于一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油熱采通常采用高溫水蒸汽吞吐技術(shù)，為了減少熱能損失采用隔熱油管輸送蒸汽。采用真空隔熱技術(shù)的油管通常具有最好的隔熱效果，但實踐中真空隔熱油管往往出現(xiàn)數(shù)個月或一兩年就提前失效，而且海上作業(yè)難度遠(yuǎn)高于陸地作業(yè)，因此延長隔熱油管有效使用時間的問題十分重要。
[0003]分析真空隔熱油管提前失效的原因可以發(fā)現(xiàn)，這是由于井下注入的水蒸汽經(jīng)常是處于亞臨界或超臨界狀態(tài)，在此溫度下稠油會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，析出氫氣。氫氣的分子體積極小，在一定壓力下可以穿透沒有缺陷的金屬板材的金屬分子間隙，這種現(xiàn)象被稱為氫滲現(xiàn)象。因為氫氣的分子量極小，所以氫氣分子運動速度高于空氣中的氮氣分子和氧氣分子，與壁面撞擊頻率數(shù)倍于空氣，氫氣分子在碰撞中與壁面直接交換能量，因而氫氣是導(dǎo)熱能力最好的氣體，約7倍于空氣。氫氣分子在高溫高壓下，逐漸穿過真空隔熱油管鋼管進(jìn)入真空隔熱空間(通常稱為“環(huán)空”)。這個過程經(jīng)過一定的時間在環(huán)空中積累足夠的氫氣，致使導(dǎo)熱性能上升10倍以上，形成真空隔熱油管提前失效。
[0004]常用鋼材等金屬材料都無法完全阻止氫氣穿過，現(xiàn)有的方法包括增加環(huán)空中的氫吸附劑量、在管壁上增加降低氫滲的鍍層和采用合金材料以減低氫滲速度，但氫滲造成油管提前失效的問題不可能完全解決，上述方法無法滿足工業(yè)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以在發(fā)生氫滲后有效降低環(huán)空中氣體導(dǎo)熱系數(shù)的填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟:1)在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣；2)填充高壓氬氣的真空隔熱油管在發(fā)生氫滲現(xiàn)象后，環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣與滲入的氫氣形成氫-氬混合氣體，降低真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)，延長真空隔熱油管壽命。
[0007]所述步驟I)中，在環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)滿足真空隔熱油管C級要求，其中0.02W/ (m.K)彡C < 0.04W/ (m.K)。
[0008]所述步驟I)中，在真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣的初始填充壓強(qiáng)為
0.5MPa ?5.0MPa。
[0009]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于采用在真空隔熱油管的外管和內(nèi)管之間的環(huán)空空間中填充高壓氬氣，使得當(dāng)發(fā)生氫滲現(xiàn)象以后，氫氣在填充氬氣的真空隔熱油管的環(huán)空空間中與氬氣形成氫-氬混合氣體，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于純氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，可有效延長真空隔熱油管壽命。2、本發(fā)明由于采用較高的氬氣初始填充壓強(qiáng)，可以大幅度延緩真空隔熱油管的環(huán)空空間中氣體的氫氣體積成分增加的速度，推遲真空隔熱油管的失效時間。綜上所述，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于稠油熱采工藝中。
【具體實施方式】
[0010]下面本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0011]本發(fā)明提供一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，該方法包括以下步驟:
[0012]I)在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣，其中，壓強(qiáng)高于0.5MPa時為高壓。由于填充高壓氬氣的真空隔熱油管在327°C時導(dǎo)熱系數(shù)約為0.03ff/(m.K)，雖不滿足真空隔熱油管最高等級E級要求，但能滿足真空隔熱油管C級要求(0.02W/(m*K)
<0.04W/ (m.K)) ο
[0013]由于真空真空隔熱油管發(fā)生氫滲現(xiàn)象時，其環(huán)空空間內(nèi)幾乎充滿純氫氣，在350°C時發(fā)生氫滲現(xiàn)象的真空隔熱油管導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了 0.32ff/(m-K)左右，遠(yuǎn)高于真空隔熱油管最低等級A級的要求(0.06W/ (m.K) ^ A < 0.08W/ (m.K))，不能滿足工程要求。
[0014]2)填充高壓氬氣的真空隔熱油管在發(fā)生氫滲現(xiàn)象后，環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣與滲入的氫氣形成氫-氬混合氣體，降低真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)，延長真空隔熱油管壽命;
[0015]環(huán)空空間內(nèi)含氫-氬混合氣體的真空隔熱油管導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于環(huán)空空間內(nèi)含純氫氣的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)，如環(huán)空空間內(nèi)含10%氫氣的氫-氬混合氣體的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.042ff/(m.K)，滿足真空隔熱油管B級要求(0.04ff/(m.K)彡B
<0.06W/ (m.Κ))。當(dāng)真空隔熱油管的環(huán)空空間中的氫-氬混合氣體中氫氣為20%?30%時，真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)滿足真空隔熱油管A級要求，因此，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣可有效延長真空隔熱油管壽命。
[0016]上述步驟I)中，真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣初始填充壓強(qiáng)從
0.1MPa增加到1.0MPa時，填充高壓氬氣的真空隔熱油管導(dǎo)熱系數(shù)幾乎不變，但采用較高的氬氣初始填充壓強(qiáng)，可以大幅度延緩真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)氣體的氫氣成分增加的速度，推遲真空隔熱油管的失效時間。
[0017]在一個優(yōu)選的實施例中，在真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣的初始填充壓強(qiáng)為 0.5MPa ?5.0MPa。
[0018]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟: 1)在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣； 2)填充高壓氬氣的真空隔熱油管在發(fā)生氫滲現(xiàn)象后，環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣與滲入的氫氣形成氫-氬混合氣體，降低真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)，延長真空隔熱油管壽命。
2.如權(quán)利要求1所述的一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)滿足真空隔熱油管 C 級要求，其中 0.02W/ (m.K)彡 C < 0.04W/ (m.K)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣的初始填充壓強(qiáng)為0.5MPa ?5.0MPa。
4.如權(quán)利要求2所述的一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣的初始填充壓強(qiáng)為.0.5MPa ?5.0MPa。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟：1)在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充高壓氬氣，其導(dǎo)熱系數(shù)滿足真空隔熱油管C級要求，其中0.02W/(m·K)≤C＜0.04W/(m·K)；在真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣的初始填充壓強(qiáng)為0.5MPa～5.0MPa。2)填充高壓氬氣的真空隔熱油管在發(fā)生氫滲現(xiàn)象后，環(huán)空空間內(nèi)填充的高壓氬氣與滲入的氫氣形成氫-氬混合氣體，降低真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)，延長真空隔熱油管壽命。本發(fā)明提供一種能在發(fā)生氫滲后有效降低環(huán)空中氣體導(dǎo)熱系數(shù)的填充高壓氬氣延長真空隔熱油管壽命的方法，可以廣泛應(yīng)用于稠油熱采工藝中。
【IPC分類】E21B17-00, E21B36-00
【公開號】CN104612628
【申請?zhí)枴緾N201510053167
【發(fā)明人】朱國金, 盛宏至, 曹硯鋒, 周成龍, 于繼飛, 徐永香, 鄭偉, 丁祖鵬
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油研究總院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月2日