采用玻璃鋼材料代替金屬材料制成的儲罐、低中、高壓玻璃鋼管線, 應用于油田實際生產(chǎn)中, 已成為解決腐蝕問題的主要途徑之一, 并在國內(nèi)外得到廣泛應用。
玻璃鋼管具有4個結(jié)構(gòu)層次, 即防腐層( 內(nèi)襯層) 、防滲層、結(jié)構(gòu)層、外保護層。厚度由內(nèi)襯層和結(jié)構(gòu)層組成, 以內(nèi)壓設計為基準, 內(nèi)襯厚度具有防腐蝕、防滲漏性能, 結(jié)構(gòu)層厚度由直徑、壓力等失效環(huán)向應力和安全系數(shù)等計算決定。
一、玻璃鋼的優(yōu)異性能
1、耐腐蝕性。這是玻璃鋼最突出的優(yōu)點之一, 采用不飽和聚脂樹脂固化成型, 內(nèi)外壁不需另作防腐處理, 耐酸、堿、鹽、H2S 的腐蝕。
2、流通性好。在流量相同的情況下, 沿程摩阻比鋼管小, 因而可減少管徑或降低輸送泵的壓力, 進而減少投資或運行費用, 還可以防止管道對流體的二次污染。
3、重量輕、強度高、安裝維修簡單。
4、壽命長、成本低。玻璃鋼管不需內(nèi)、外防腐涂層以及陰極保護設施, 一次性投資較內(nèi)外防腐金屬鋼管投資高, 但使用壽命卻遠遠超過金屬鋼管的使用壽命, 玻璃鋼管可連續(xù)使用20年,不需維護, 運行費用低。
5、保溫、保冷性能好。玻璃鋼管的熱傳導率僅為金屬鋼管的0.4%，具有良好的熱力特性。
二、經(jīng)濟效益分析
在分析玻璃鋼的效益和成本時, 人們往往只注重其近期效益, 而忽略了它的長遠效益, 所以經(jīng)濟評價應從材料、安裝運行、維修及使用壽命等方面的費用綜合考慮。2009年價格可以看出, 在工作壓力、管徑相同的情況下, 玻璃鋼管一次性投資比鋼管高, 但是鋼管安裝過程包括防腐、焊接、試壓、補口等工藝環(huán)節(jié), 而玻璃鋼管只有連接、試壓兩道工藝環(huán)節(jié), 從而降低建設成本。同樣玻璃鋼罐較鋼制儲罐一次性投入高, 從使用壽命分析, 玻璃鋼使用壽命可達20多年, 而目前金屬儲罐2年左右就被腐蝕穿孔7-9年就需要更新。從長期效益考慮節(jié)約了維修、運行費用, 玻璃鋼罐體現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。
三、在油田的發(fā)展趨勢
基于玻璃鋼材料在青海油田注水系統(tǒng)上的成功應用, 其含蓋面范圍將會越來越廣, 這種材料在油田的發(fā)展還有很大的潛力。
1、采用玻璃鋼管或保溫型玻璃鋼管做集油管線
由于玻璃鋼管導熱系數(shù)比普通型玻璃鋼小僅為金屬鋼管的0.4%, 并且玻璃鋼管的內(nèi)壁相當光滑,具有良好的水力特性。利用水力計算: 公式可求得玻璃鋼管道的摩阻系數(shù)為0.016,而鋼管的摩阻系數(shù)為0.035, 在同等條件下溫降和回壓可以進一步降低,能夠簡化了集輸工藝, 增加自壓半徑。以江漢油田為例, 在某計量點的地面建設中, 在方案的優(yōu)選上, 充分利用保溫玻璃鋼管的特性, 取消了站內(nèi)安裝加熱爐、熱水泵、回水罐等設備來提供熱水給干線保溫的供熱方式, 簡化了地面管網(wǎng), 自壓半徑達2.4km, 降低集輸能耗, 節(jié)省了投資。但是應用時需結(jié)合油田實際情況, 由于玻璃鋼管的脆性, 不建議在管網(wǎng)復雜密集的地方使用, 這些區(qū)域通常情況下不能滿足足夠的管間距, 容易發(fā)生磨損破裂。目前青海油田砂西區(qū)塊依然采用原油摻水工藝, 為降低能耗節(jié)約成本, 已經(jīng)開始通過多井串聯(lián), 井口安裝電磁加熱器等工藝對砂西部分井進行停摻實驗, 結(jié)合砂西油區(qū)集輸半徑長摩阻系數(shù)較大的情況可以考慮采用玻璃鋼管做集油管線從而降低運行成本。
2、采用防靜電玻璃鋼三相分離器
由于玻璃鋼材料具有良好的耐腐蝕性, 1999年江漢油田研制了一臺規(guī)格為: ～2200×6600、工作壓力0.4MPa、工作溫度60℃ 的玻璃鋼三相分離器, 該玻璃鋼分離器在集油站投入運行一年來, 操作運行平穩(wěn), 三相出口含水在0.5% 以下, 達到了預期效果, 延長設備使用壽命, 節(jié)約成本, 為今后用玻璃鋼制成密閉帶壓容器提供了可靠的依據(jù)。至2000年底為止, 江漢油田累計應用玻璃鋼常壓容器18具。2007年青海油田尕斯聯(lián)合站改造新建分離器共9臺, 由于采出液中含水較高, 對設備的腐蝕相當嚴重, 僅1年時間部分分離器發(fā)生腐蝕穿孔, 現(xiàn)在每年都要對這9臺分離器進行檢修, 主要包括內(nèi)防腐層的制作、折流板的更換、其他部件維修, 費時費力影響正常生產(chǎn)。如采用防靜電玻璃鋼分離器將會對油田的正常平穩(wěn)生產(chǎn)起到一定的作用。
玻璃鋼管具有4個結(jié)構(gòu)層次, 即防腐層( 內(nèi)襯層) 、防滲層、結(jié)構(gòu)層、外保護層。厚度由內(nèi)襯層和結(jié)構(gòu)層組成, 以內(nèi)壓設計為基準, 內(nèi)襯厚度具有防腐蝕、防滲漏性能, 結(jié)構(gòu)層厚度由直徑、壓力等失效環(huán)向應力和安全系數(shù)等計算決定。
一、玻璃鋼的優(yōu)異性能
1、耐腐蝕性。這是玻璃鋼最突出的優(yōu)點之一, 采用不飽和聚脂樹脂固化成型, 內(nèi)外壁不需另作防腐處理, 耐酸、堿、鹽、H2S 的腐蝕。
2、流通性好。在流量相同的情況下, 沿程摩阻比鋼管小, 因而可減少管徑或降低輸送泵的壓力, 進而減少投資或運行費用, 還可以防止管道對流體的二次污染。
3、重量輕、強度高、安裝維修簡單。
4、壽命長、成本低。玻璃鋼管不需內(nèi)、外防腐涂層以及陰極保護設施, 一次性投資較內(nèi)外防腐金屬鋼管投資高, 但使用壽命卻遠遠超過金屬鋼管的使用壽命, 玻璃鋼管可連續(xù)使用20年,不需維護, 運行費用低。
5、保溫、保冷性能好。玻璃鋼管的熱傳導率僅為金屬鋼管的0.4%，具有良好的熱力特性。
二、經(jīng)濟效益分析
在分析玻璃鋼的效益和成本時, 人們往往只注重其近期效益, 而忽略了它的長遠效益, 所以經(jīng)濟評價應從材料、安裝運行、維修及使用壽命等方面的費用綜合考慮。2009年價格可以看出, 在工作壓力、管徑相同的情況下, 玻璃鋼管一次性投資比鋼管高, 但是鋼管安裝過程包括防腐、焊接、試壓、補口等工藝環(huán)節(jié), 而玻璃鋼管只有連接、試壓兩道工藝環(huán)節(jié), 從而降低建設成本。同樣玻璃鋼罐較鋼制儲罐一次性投入高, 從使用壽命分析, 玻璃鋼使用壽命可達20多年, 而目前金屬儲罐2年左右就被腐蝕穿孔7-9年就需要更新。從長期效益考慮節(jié)約了維修、運行費用, 玻璃鋼罐體現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。
三、在油田的發(fā)展趨勢
基于玻璃鋼材料在青海油田注水系統(tǒng)上的成功應用, 其含蓋面范圍將會越來越廣, 這種材料在油田的發(fā)展還有很大的潛力。
1、采用玻璃鋼管或保溫型玻璃鋼管做集油管線
由于玻璃鋼管導熱系數(shù)比普通型玻璃鋼小僅為金屬鋼管的0.4%, 并且玻璃鋼管的內(nèi)壁相當光滑,具有良好的水力特性。利用水力計算: 公式可求得玻璃鋼管道的摩阻系數(shù)為0.016,而鋼管的摩阻系數(shù)為0.035, 在同等條件下溫降和回壓可以進一步降低,能夠簡化了集輸工藝, 增加自壓半徑。以江漢油田為例, 在某計量點的地面建設中, 在方案的優(yōu)選上, 充分利用保溫玻璃鋼管的特性, 取消了站內(nèi)安裝加熱爐、熱水泵、回水罐等設備來提供熱水給干線保溫的供熱方式, 簡化了地面管網(wǎng), 自壓半徑達2.4km, 降低集輸能耗, 節(jié)省了投資。但是應用時需結(jié)合油田實際情況, 由于玻璃鋼管的脆性, 不建議在管網(wǎng)復雜密集的地方使用, 這些區(qū)域通常情況下不能滿足足夠的管間距, 容易發(fā)生磨損破裂。目前青海油田砂西區(qū)塊依然采用原油摻水工藝, 為降低能耗節(jié)約成本, 已經(jīng)開始通過多井串聯(lián), 井口安裝電磁加熱器等工藝對砂西部分井進行停摻實驗, 結(jié)合砂西油區(qū)集輸半徑長摩阻系數(shù)較大的情況可以考慮采用玻璃鋼管做集油管線從而降低運行成本。
2、采用防靜電玻璃鋼三相分離器
由于玻璃鋼材料具有良好的耐腐蝕性, 1999年江漢油田研制了一臺規(guī)格為: ～2200×6600、工作壓力0.4MPa、工作溫度60℃ 的玻璃鋼三相分離器, 該玻璃鋼分離器在集油站投入運行一年來, 操作運行平穩(wěn), 三相出口含水在0.5% 以下, 達到了預期效果, 延長設備使用壽命, 節(jié)約成本, 為今后用玻璃鋼制成密閉帶壓容器提供了可靠的依據(jù)。至2000年底為止, 江漢油田累計應用玻璃鋼常壓容器18具。2007年青海油田尕斯聯(lián)合站改造新建分離器共9臺, 由于采出液中含水較高, 對設備的腐蝕相當嚴重, 僅1年時間部分分離器發(fā)生腐蝕穿孔, 現(xiàn)在每年都要對這9臺分離器進行檢修, 主要包括內(nèi)防腐層的制作、折流板的更換、其他部件維修, 費時費力影響正常生產(chǎn)。如采用防靜電玻璃鋼分離器將會對油田的正常平穩(wěn)生產(chǎn)起到一定的作用。
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