一種填充無機(jī)發(fā)泡材料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)于一種填充無機(jī)發(fā)泡材料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)，在此高溫下稠油會產(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有效推遲真空隔熱油管失效時間的填充無機(jī)發(fā)泡材料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:一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟:
[0007]I)在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充無機(jī)發(fā)泡材料，阻止?jié)B入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)的氫氣自由運動；
[0008]2)滲入環(huán)空空間內(nèi)的氫氣在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中自由運動，逐次穿過多層固體壁面，進(jìn)而降低穿過微孔的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)；
[0009]3)氫氣滲入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)后，與無機(jī)發(fā)泡材料泡內(nèi)充滿的發(fā)泡氣體二氧化碳形成氫氣-二氧化碳混合氣體。
[0010]所述步驟I)中，填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)低于0.08W/(m.K) ο
[0011]所述步驟3)中，氫氣-二氧化碳混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)小于純氫氣導(dǎo)熱系數(shù)。
[0012]所述步驟I)中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料為閉孔型發(fā)泡材料。
[0013]所述步驟I)中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料的厚度為5?20毫米。
[0014]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)明由于采用在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充無機(jī)發(fā)泡材料，使得滲入環(huán)空空間內(nèi)的氫氣只能在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中自由運動，以較慢的速度逐次穿過多層固體壁面，進(jìn)而降低穿過微孔的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)氫氣以較慢的速度逐次穿過多層固體壁面時，失去作為熱載體的直接導(dǎo)熱能力，因此相對于在真空中自由運動的氫氣，在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中運動的氫氣導(dǎo)熱作用大幅度下降，不會隨著氫氣的滲入量逐漸增加到一定程度而使真空隔熱油管的隔熱能力大幅度下降。2、本發(fā)明由于采用閉孔型無機(jī)發(fā)泡材料作為真空隔熱油管環(huán)空空間內(nèi)的隔熱材料，使得氫氣滲入微孔內(nèi)后與無機(jī)發(fā)泡材料中的發(fā)泡氣體二氧化碳形成氫氣-二氧化碳混合氣體，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于純氫氣導(dǎo)熱系數(shù)，且導(dǎo)熱能力不會隨著氫氣滲入量的增加而大幅度上升，因此可以有效推遲真空隔熱油管的失效時間。3、本發(fā)明由于采用增加真空隔熱油管的環(huán)空空間厚度，使得填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管隔熱性能可以達(dá)到真空隔熱油管沒有氫滲時的隔熱水平。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】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]本發(fā)明提供一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，該方法包括以下步驟:
[0017]I)在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充閉孔型無機(jī)發(fā)泡材料，阻止?jié)B入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)的氫氣自由運動。
[0018]2)滲入環(huán)空空間內(nèi)的氫氣在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中自由運動，以較慢的速度逐次穿過多層固體壁面，進(jìn)而降低穿過微孔的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)。氫氣以較慢的速度逐次穿過多層固體壁面時，失去作為熱載體的直接導(dǎo)熱能力，因此相對于在真空中自由運動的氫氣，在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中運動的氫氣導(dǎo)熱作用大幅度下降，不會隨著氫氣的滲入量逐漸增加到一定程度而使真空隔熱油管的隔熱能力大幅度下降。
[0019]3)氫氣滲入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)后，與無機(jī)發(fā)泡材料泡內(nèi)充滿的發(fā)泡氣體二氧化碳形成氫氣-二氧化碳混合氣體。該氫氣-二氧化碳混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于純氫氣導(dǎo)熱系數(shù)，且氫氣-二氧化碳混合氣體導(dǎo)熱能力不會隨著氫氣滲入量的增加而大幅度上升。因此，采用本發(fā)明的填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法可以大幅度推遲真空隔熱油管的失效時間。
[0020]上述步驟I)中，填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管隔熱性能略低于真空隔熱油管，但填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)低于0.08ff/(m.K)，在隔熱油管可以接受的范圍內(nèi)。
[0021 ] 在一個優(yōu)選的實施例中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料為閉孔型發(fā)泡材料，如泡沫玻璃、空心玻璃微珠、空心玻璃微球或空心玻璃微珠和空心玻璃微球的混合物作為隔熱材料。
[0022]在一個優(yōu)選的實施例中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料的厚度為5?20毫米，這樣可以使得填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管隔熱性能達(dá)到真空隔熱油管沒有氫滲時的隔熱水平。
[0023]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】
1.一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟: 1)在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充無機(jī)發(fā)泡材料，阻止?jié)B入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)的氫氣自由運動； 2)滲入環(huán)空空間內(nèi)的氫氣在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中自由運動，逐次穿過多層固體壁面，進(jìn)而降低穿過微孔的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)； 3)氫氣滲入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)后，與無機(jī)發(fā)泡材料泡內(nèi)充滿的發(fā)泡氣體二氧化碳形成氫氣-二氧化碳混合氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，填充無機(jī)發(fā)泡材料的真空隔熱油管的導(dǎo)熱系數(shù)低于0.08ff/(m.K)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟3)中，氫氣-二氧化碳混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)小于純氫氣導(dǎo)熱系數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟3)中，氫氣-二氧化碳混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)小于純氫氣導(dǎo)熱系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料為閉孔型發(fā)泡材料。
6.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料的厚度為5?20毫米。
7.如權(quán)利要求5所述的一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，其特征在于:所述步驟I)中，在真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充的無機(jī)發(fā)泡材料的厚度為5?20毫米。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種填充無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，包括以下步驟：1)在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充閉孔型無機(jī)發(fā)泡材料，阻止?jié)B入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)的氫氣自由運動；2)滲入環(huán)空空間內(nèi)的氫氣在無機(jī)發(fā)泡材料的微孔中自由運動，逐次穿過多層固體壁面，進(jìn)而降低穿過微孔的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)；3)氫氣滲入真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)后，與無機(jī)發(fā)泡材料泡內(nèi)充滿的二氧化碳等發(fā)泡氣體形成氫氣-二氧化碳混合氣體。本發(fā)明提供一種通過在現(xiàn)有的真空隔熱油管的環(huán)空空間內(nèi)填充閉孔型無機(jī)發(fā)泡材料延長真空隔熱油管壽命的方法，可廣泛應(yīng)用于稠油熱采工藝中。
【IPC分類】F16L59-14, F16L59-04
【公開號】CN104747867
【申請?zhí)枴緾N201510053563
【發(fā)明人】何保生, 盛宏至, 于繼飛, 徐永香, 張曉亮, 周成龍, 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7月1日
【申請日】2015年2月2日