[发明专利]一种填充无机发泡材料延长真空隔热油管寿命的方法

说明书

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无机发泡材料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，在此高温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有效推迟真空隔热油管失效时间的填充无机发泡材料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：一种填充无机发泡材料延长真空隔热油管寿命的方法，包括以下步骤：

1)在现有的真空隔热油管的环空空间内填充无机发泡材料，阻止渗入真空隔热油管的环空空间内的氢气自由运动；

2)渗入环空空间内的氢气在无机发泡材料的微孔中自由运动，逐次穿过多层固体壁面，进而降低穿过微孔的氢气导热系数；

3)氢气渗入真空隔热油管的环空空间内后，与无机发泡材料泡内充满的发泡气体二氧化碳形成氢气-二氧化碳混合气体。

所述步骤1)中，填充无机发泡材料的真空隔热油管的导热系数低于0.08W/(m·K)。

所述步骤3)中，氢气-二氧化碳混合气体导热系数小于纯氢气导热系数。

所述步骤1)中，在真空隔热油管的环空空间内填充的无机发泡材料为闭孔型发泡材料。

所述步骤1)中，在真空隔热油管的环空空间内填充的无机发泡材料的厚度为5～20毫米。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在现有的真空隔热油管的环空空间内填充无机发泡材料，使得渗入环空空间内的氢气只能在无机发泡材料的微孔中自由运动，以较慢的速度逐次穿过多层固体壁面，进而降低穿过微孔的氢气导热系数氢气以较慢的速度逐次穿过多层固体壁面时，失去作为热载体的直接导热能力，因此相对于在真空中自由运动的氢气，在无机发泡材料的微孔中运动的氢气导热作用大幅度下降，不会随着氢气的渗入量逐渐增加到一定程度而使真空隔热油管的隔热能力大幅度下降。2、本发明由于采用闭孔型无机发泡材料作为真空隔热油管环空空间内的隔热材料，使得氢气渗入微孔内后与无机发泡材料中的发泡气体二氧化碳形成氢气-二氧化碳混合气体，其导热系数远远小于纯氢气导热系数，且导热能力不会随着氢气渗入量的增加而大幅度上升，因此可以有效推迟真空隔热油管的失效时间。3、本发明由于采用增加真空隔热油管的环空空间厚度，使得填充无机发泡材料的真空隔热油管隔热性能可以达到真空隔热油管没有氢渗时的隔热水平。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

下面结合实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供一种填充无机发泡材料延长真空隔热油管寿命的方法，该方法包括以下步骤：

1)在现有的真空隔热油管的环空空间内填充闭孔型无机发泡材料，阻止渗入真空隔热油管的环空空间内的氢气自由运动。

2)渗入环空空间内的氢气在无机发泡材料的微孔中自由运动，以较慢的速度逐次穿过多层固体壁面，进而降低穿过微孔的氢气导热系数。氢气以较慢的速度逐次穿过多层固体壁面时，失去作为热载体的直接导热能力，因此相对于在真空中自由运动的氢气，在无机发泡材料的微孔中运动的氢气导热作用大幅度下降，不会随着氢气的渗入量逐渐增加到一定程度而使真空隔热油管的隔热能力大幅度下降。