辽河油田SAGD注汽管线设计要点

摘 要：本文主要介绍了SAGD注汽管线设计中管线材质选择及壁厚的计算；管道附件及阀门的选择及施工中应注意的事项。

关键词：SAGD注汽管线设计；壁厚计算；管道附件

中图 分类号：TE35 文献标识码：A

1辽河油田SAGD注汽

SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage蒸汽辅助重力泄油）开发方式是继吞叶、蒸汽驱之后稠油热采的一种接替工艺，该技术能有效提高稠油采出率20%以上，对辽河油田这种以稠油开采为主的油田来说，是稳产增产的重要手段。2007年，辽河油田杜84块SAGD开发工程进入施工图设计阶段，注汽管线的设计也随之展开。

2 SAGD注汽管线设计

辽河油田杜84块SAGD开发工程中注汽管线位于河套内的泄洪区，管线的设计标高应考虑防洪要求。根据所承担的注汽井数量和水平井、直井的日最小注汽流量，确定管线最大流量，根据冲蚀速度计算，注汽干线的最大管径为Φ325。下面就以Φ325注汽管线为例，说明其设计中的几个要点：一期建设注汽管线的工作介质为饱和湿蒸汽，设计参数为：压力14MPa 温度336.63℃ 蒸汽干度≥95%；二期预计建成的过热蒸汽锅炉提供过热蒸汽参数为：压力14MPa 温度390℃。注汽管线的设计应同时满足一期工程和二期工程的应用。

2.1管线材质选择及壁厚计算

根据规范要求及技术经济比较，注汽管线材质选择20G钢管。注汽管线壁厚计算公式为：

tsd=ts+C

C=C1+C2

式中： ts -直管计算壁厚（mm）；P-设计压力（MPa）；D0-管道外径（mm）；-设计温度下的许用应力（MPa）；Ej-焊接接头系数；无缝钢管Ej =1.0；Y-系数；当ts

以Φ325管线为例，一期工程及二期工程计算结果见表1。

综上所述，Φ325注汽管线壁厚32mm能满足一期工程和二期工程的运行要求。

2.2补偿方式及过路门架的设置

注汽管线工作温度高、压力高，热补偿显得尤其重要。热补偿的方式通常是方形补偿器，一般分为水平和立式两种。水平方形补偿器运行稳定，补偿效果好，但占地面积大。立式方形补偿器（也就是跨路门架）占地面积少，但管线有垂直位移处需要设置弹簧。SAGD注汽管线多位于井场间或芦苇塘中，穿越井场路较多，且芦苇塘中隔一段距离要留出芦苇的拉运通道，所以必须设置一定数量立式方形补偿器。

根据规范要求和生产车辆拉运设备对过路门架的净空要求，管线垂直段一般在4.5m左右。通过应力计算软件CAESAR结果，4.5m高立式方补不能满足Φ325管线的柔性要求，即二次应力的校核不能通过。为了防止管线的温度应力造成管线损坏，必须增加管线的柔性，方法是增加长度，增加补偿措施，经过反复上机试算，最终，我们决定采用水平方补和立式方补相结合的方式，让管线先有一定的水平位移然后再起立式门架，示意图如图1所示。

由于管道有垂直位移，所以门架下的支架均为弹簧支架。弹簧做支架时，管线轴向方向的位移一般不会影响弹簧的受力情况，当管线有径向位移的时候，弹簧处于偏心受压的状态，难以正常工作。为了解决这一问题，我们在弹簧外加装一套稳定装置，使弹簧受力面积增加，偏心受力也不倾覆。

2.3管道附件及阀门的选择

（1）弯管。参考电厂管道的相关规定，煨制弯管所用的直管壁厚不应小于1.08倍的直管允许最小壁厚。由于负偏差附加量大于8%，所以，本次注汽管道设计中规定：弯管应采用正偏差的钢管煨制而成。（2）管托。为减少注汽管线的水平推力，在每一个注汽管线活动支架管托处设聚四氟乙稀板两块，支架顶面和管托底面各固定一块。聚四氟乙烯板之间的摩擦系数为0.1（仅为钢对钢摩擦系数的1/3），有效的降低了活动支架的水平推力。（3）阀门。由于SAGD注汽管线管径较大，大口径的高溫高压阀门手动开启困难，我们将DN200以上的关断阀门设计为电动闸阀，大于DN100小于DN200的阀门选用伞齿轮传动截止阀，不大于DN100的选用普通的手动开启高温高压截止阀。

3 施工注意事项

施工中应严格按照图纸规定的部位和预拉伸长度对管线做预拉伸；靠近补偿器的支架管托应偏心安装，偏装方向为管线热伸长的相反方向，偏心值为位移量的一半；注汽管道在架空输电线路下通过时，管架应做接地，并应保证注汽管线与架空输电线路之间的最小距离满足规范要求。

结语

2009年，SAGD注汽站和注汽管线顺利投产，经过多年的生产实践证明，注汽管线设计中采用立体方补效果良好，弹簧稳定装置能有效防止弹簧受力不均匀而脱落，高干度湿蒸汽温度、压力及干度能够满足井口注汽的工艺要求。

参考文献

[1] SY/T 0027-2007，稠油注汽系统设计规范[S].

[2] GB 50316-2000，工业金属管道设计规范[S].

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