遼河油田SAGD注汽管線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124000）

遼河油田SAGD注汽管線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張維娜

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124000）

本文主要介紹了SAGD注汽管線設(shè)計(jì)中管線材質(zhì)選擇及壁厚的計(jì)算；管道附件及閥門的選擇及施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

SAGD注汽管線設(shè)計(jì)；壁厚計(jì)算；管道附件

1 遼河油田SAGD注汽

SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage蒸汽輔助重力泄油）開發(fā)方式是繼吞葉、蒸汽驅(qū)之后稠油熱采的一種接替工藝，該技術(shù)能有效提高稠油采出率20%以上，對遼河油田這種以稠油開采為主的油田來說，是穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要手段。2007年，遼河油田杜84塊SAGD開發(fā)工程進(jìn)入施工圖設(shè)計(jì)階段，注汽管線的設(shè)計(jì)也隨之展開。

2 SAGD注汽管線設(shè)計(jì)

遼河油田杜84塊SAGD開發(fā)工程中注汽管線位于河套內(nèi)的泄洪區(qū)，管線的設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)考慮防洪要求。根據(jù)所承擔(dān)的注汽井?dāng)?shù)量和水平井、直井的日最小注汽流量，確定管線最大流量，根據(jù)沖蝕速度計(jì)算，注汽干線的最大管徑為Φ325。下面就以Φ325注汽管線為例，說明其設(shè)計(jì)中的幾個要點(diǎn)：一期建設(shè)注汽管線的工作介質(zhì)為飽和濕蒸汽，設(shè)計(jì)參數(shù)為：壓力14MPa 溫度336.63℃ 蒸汽干度≥95%；二期預(yù)計(jì)建成的過熱蒸汽鍋爐提供過熱蒸汽參數(shù)為：壓力14MPa 溫度390℃。注汽管線的設(shè)計(jì)應(yīng)同時滿足一期工程和二期工程的應(yīng)用。

2.1 管線材質(zhì)選擇及壁厚計(jì)算

根據(jù)規(guī)范要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，注汽管線材質(zhì)選擇20G鋼管。注汽管線壁厚計(jì)算公式為：

式中： ts-直管計(jì)算壁厚（mm）；P-設(shè)計(jì)壓力（MPa）；D0-管道外徑（mm）；［σ］t-設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（MPa）；Ej-焊接接頭系數(shù)；無縫鋼管Ej=1.0；Y-系數(shù)；當(dāng)ts＜D0/6且溫度≤482℃時Y＝ 0.4；tsd-直管設(shè)計(jì)壁厚（mm）；C-厚度附加量之和 （mm）；C1-厚度減薄附加量，包括加工、開槽及材料厚度負(fù)偏差（mm）；C2-腐蝕或磨蝕附加量（mm）；

圖1

表1

以Φ325管線為例，一期工程及二期工程計(jì)算結(jié)果見表1。

綜上所述，Φ325注汽管線壁厚32mm能滿足一期工程和二期工程的運(yùn)行要求。

2.2 補(bǔ)償方式及過路門架的設(shè)置

注汽管線工作溫度高、壓力高，熱補(bǔ)償顯得尤其重要。熱補(bǔ)償?shù)姆绞酵ǔＪ欠叫窝a(bǔ)償器，一般分為水平和立式兩種。水平方形補(bǔ)償器運(yùn)行穩(wěn)定，補(bǔ)償效果好，但占地面積大。立式方形補(bǔ)償器（也就是跨路門架）占地面積少，但管線有垂直位移處需要設(shè)置彈簧。SAGD注汽管線多位于井場間或蘆葦塘中，穿越井場路較多，且蘆葦塘中隔一段距離要留出蘆葦?shù)睦\(yùn)通道，所以必須設(shè)置一定數(shù)量立式方形補(bǔ)償器。

根據(jù)規(guī)范要求和生產(chǎn)車輛拉運(yùn)設(shè)備對過路門架的凈空要求，管線垂直段一般在4.5m左右。通過應(yīng)力計(jì)算軟件CAESAR結(jié)果，4.5m高立式方補(bǔ)不能滿足Φ325管線的柔性要求，即二次應(yīng)力的校核不能通過。為了防止管線的溫度應(yīng)力造成管線損壞，必須增加管線的柔性，方法是增加長度，增加補(bǔ)償措施，經(jīng)過反復(fù)上機(jī)試算，最終，我們決定采用水平方補(bǔ)和立式方補(bǔ)相結(jié)合的方式，讓管線先有一定的水平位移然后再起立式門架，示意圖如圖1所示。

由于管道有垂直位移，所以門架下的支架均為彈簧支架。彈簧做支架時，管線軸向方向的位移一般不會影響彈簧的受力情況，當(dāng)管線有徑向位移的時候，彈簧處于偏心受壓的狀態(tài)，難以正常工作。為了解決這一問題，我們在彈簧外加裝一套穩(wěn)定裝置，使彈簧受力面積增加，偏心受力也不傾覆。

2.3 管道附件及閥門的選擇

（1）彎管。參考電廠管道的相關(guān)規(guī)定，煨制彎管所用的直管壁厚不應(yīng)小于1.08倍的直管允許最小壁厚。由于負(fù)偏差附加量大于8%，所以，本次注汽管道設(shè)計(jì)中規(guī)定：彎管應(yīng)采用正偏差的鋼管煨制而成。（2）管托。為減少注汽管線的水平推力，在每一個注汽管線活動支架管托處設(shè)聚四氟乙稀板兩塊，支架頂面和管托底面各固定一塊。聚四氟乙烯板之間的摩擦系數(shù)為0.1（僅為鋼對鋼摩擦系數(shù)的1/3），有效的降低了活動支架的水平推力。（3）閥門。由于SAGD注汽管線管徑較大，大口徑的高溫高壓閥門手動開啟困難，我們將DN200以上的關(guān)斷閥門設(shè)計(jì)為電動閘閥，大于DN100小于DN200的閥門選用傘齒輪傳動截止閥，不大于DN100的選用普通的手動開啟高溫高壓截止閥。

3 施工注意事項(xiàng)

施工中應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙規(guī)定的部位和預(yù)拉伸長度對管線做預(yù)拉伸；靠近補(bǔ)償器的支架管托應(yīng)偏心安裝，偏裝方向?yàn)楣芫€熱伸長的相反方向，偏心值為位移量的一半；注汽管道在架空輸電線路下通過時，管架應(yīng)做接地，并應(yīng)保證注汽管線與架空輸電線路之間的最小距離滿足規(guī)范要求。

結(jié)語

2009 年，SAGD注汽站和注汽管線順利投產(chǎn)，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，注汽管線設(shè)計(jì)中采用立體方補(bǔ)效果良好，彈簧穩(wěn)定裝置能有效防止彈簧受力不均勻而脫落，高干度濕蒸汽溫度、壓力及干度能夠滿足井口注汽的工藝要求。

[1] SY/T 0027-2007，稠油注汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50316-2000，工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

TE35

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