CN104612628A - 一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，包括以下步骤：1)在真空隔热油管的环空空间内填充高压氩气，其导热系数满足真空隔热油管C级要求，其中0.02W/(m·K)≤C＜0.04W/(m·K)；在真空隔热油管环空空间内填充的高压氩气的初始填充压强为0.5MPa～5.0MPa。2)填充高压氩气的真空隔热油管在发生氢渗现象后，环空空间内填充的高压氩气与渗入的氢气形成氢-氩混合气体，降低真空隔热油管的导热系数，延长真空隔热油管寿命。本发明提供一种能在发生氢渗后有效降低环空中气体导热系数的填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，可以广泛应用于稠油热采工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及一种延长真空隔热油管寿命的方法，特别是关于一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法。
背景技术
稠油热采通常采用高温水蒸汽吞吐技术，为了减少热能损失采用隔热油管输送蒸汽。采用真空隔热技术的油管通常具有最好的隔热效果，但实践中真空隔热油管往往出现数个月或一两年就提前失效，而且海上作业难度远高于陆地作业，因此延长隔热油管有效使用时间的问题十分重要。
分析真空隔热油管提前失效的原因可以发现，这是由于井下注入的水蒸汽经常是处于亚临界或超临界状态，在此温度下稠油会产生化学反应，析出氢气。氢气的分子体积极小，在一定压力下可以穿透没有缺陷的金属板材的金属分子间隙，这种现象被称为氢渗现象。因为氢气的分子量极小，所以氢气分子运动速度高于空气中的氮气分子和氧气分子，与壁面撞击频率数倍于空气，氢气分子在碰撞中与壁面直接交换能量，因而氢气是导热能力最好的气体，约7倍于空气。氢气分子在高温高压下，逐渐穿过真空隔热油管钢管进入真空隔热空间(通常称为“环空”)。这个过程经过一定的时间在环空中积累足够的氢气，致使导热性能上升10倍以上，形成真空隔热油管提前失效。
常用钢材等金属材料都无法完全阻止氢气穿过，现有的方法包括增加环空中的氢吸附剂量、在管壁上增加降低氢渗的镀层和采用合金材料以减低氢渗速度，但氢渗造成油管提前失效的问题不可能完全解决，上述方法无法满足工业要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以在发生氢渗后有效降低环空中气体导热系数的填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，包括以下步骤：1)在真空隔热油管的环空空间内填充高压氩气；2)填充高压氩气的真空隔热油管在发生氢渗现象后，环空空间内填充的高压氩气与渗入的氢气形成氢-氩混合气体，降低真空隔热油管的导热系数，延长真空隔热油管寿命。
所述步骤1)中，在环空空间内填充高压氩气的真空隔热油管的导热系数满足真空隔热油管C级要求，其中0.02W/(m·K)≤C＜0.04W/(m·K)。
所述步骤1)中，在真空隔热油管环空空间内填充的高压氩气的初始填充压强为0.5MPa～5.0MPa。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在真空隔热油管的外管和内管之间的环空空间中填充高压氩气，使得当发生氢渗现象以后，氢气在填充氩气的真空隔热油管的环空空间中与氩气形成氢-氩混合气体，其导热系数远小于纯氢气的导热系数，因此，可有效延长真空隔热油管寿命。2、本发明由于采用较高的氩气初始填充压强，可以大幅度延缓真空隔热油管的环空空间中气体的氢气体积成分增加的速度，推迟真空隔热油管的失效时间。综上所述，本发明可以广泛应用于稠油热采工艺中。
具体实施方式
下面本发明进行详细的描述。
本发明提供一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，该方法包括以下步骤：
1)在真空隔热油管的环空空间内填充高压氩气，其中，压强高于0.5MPa时为高压。由于填充高压氩气的真空隔热油管在327℃时导热系数约为0.03W/(m·K)，虽不满足真空隔热油管最高等级E级要求，但能满足真空隔热油管C级要求(0.02W/(m·K)≤C＜0.04W/(m·K))。
由于真空真空隔热油管发生氢渗现象时，其环空空间内几乎充满纯氢气，在350℃时发生氢渗现象的真空隔热油管导热系数达到了0.32W/(m·K)左右，远高于真空隔热油管最低等级A级的要求(0.06W/(m·K)≤A＜0.08W/(m·K))，不能满足工程要求。
2)填充高压氩气的真空隔热油管在发生氢渗现象后，环空空间内填充的高压氩气与渗入的氢气形成氢-氩混合气体，降低真空隔热油管的导热系数，延长真空隔热油管寿命；
环空空间内含氢-氩混合气体的真空隔热油管导热系数远小于环空空间内含纯氢气的真空隔热油管的导热系数，如环空空间内含10％氢气的氢-氩混合气体的真空隔热油管的导热系数约为0.042W/(m·K)，满足真空隔热油管B级要求(0.04W/(m·K)≤B＜0.06W/(m·K))。当真空隔热油管的环空空间中的氢-氩混合气体中氢气为20％～30％时，真空隔热油管的导热系数满足真空隔热油管A级要求，因此，在真空隔热油管的环空空间内填充高压氩气可有效延长真空隔热油管寿命。
上述步骤1)中，真空隔热油管的环空空间内填充的高压氩气初始填充压强从0.1MPa增加到1.0MPa时，填充高压氩气的真空隔热油管导热系数几乎不变，但采用较高的氩气初始填充压强，可以大幅度延缓真空隔热油管的环空空间内气体的氢气成分增加的速度，推迟真空隔热油管的失效时间。
在一个优选的实施例中，在真空隔热油管环空空间内填充的高压氩气的初始填充压强为0.5MPa～5.0MPa。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (4)
1.一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，包括以下步骤：
1)在真空隔热油管的环空空间内填充高压氩气；
2)填充高压氩气的真空隔热油管在发生氢渗现象后，环空空间内填充的高压氩气与渗入的氢气形成氢-氩混合气体，降低真空隔热油管的导热系数，延长真空隔热油管寿命。
2.如权利要求1所述的一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，其特征在于：所述步骤1)中，在环空空间内填充高压氩气的真空隔热油管的导热系数满足真空隔热油管C级要求，其中0.02W/(m·K)≤C＜0.04W/(m·K)。
3.如权利要求1所述的一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，其特征在于：所述步骤1)中，在真空隔热油管环空空间内填充的高压氩气的初始填充压强为0.5MPa～5.0MPa。
4.如权利要求2所述的一种填充高压氩气延长真空隔热油管寿命的方法，其特征在于：所述步骤1)中，在真空隔热油管环空空间内填充的高压氩气的初始填充压强为0.5MPa～5.0MPa。
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