高寒地區原油儲罐保溫材料時效性測試與分析

楊林（大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司）

高寒地區原油儲罐保溫材料時效性測試與分析

楊林（大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司）

保溫材料對高寒地區原油儲罐的維溫起到了至關重要的作用，通過制定合理的測試方案和測試位置，對罐壁表面溫度、熱流密度、環境溫度、環境風速進行了測試。測試結果分析表明，隨著儲罐使用年限的增加，儲罐罐壁保溫材料的導熱系數增大，罐體保溫材料保溫性能下降，但衰減速率隨使用年限的增加而減慢，在儲罐保溫材料的長期使用過程中需要定期對保溫結構進行檢測，并及時修復保溫結構缺陷，可有效提高儲罐的保溫性能，保障原油儲罐在冬季的安全生產運行。

原油儲罐 保溫材料 導熱系數 時效性

大慶油田地處北方高寒地區，冬季最低氣溫可達到-35℃，惡劣的環境條件對原油儲罐在低溫條件下的生產運行管理提出了嚴峻的挑戰。原油儲罐保溫材料對儲罐的維溫起到了關鍵作用，為了掌握儲罐保溫材料隨時間的變化規律，保障原油儲罐在冬季的安全生產運行，開展了一系列的測試和分析。

1 測試內容及方法

1）采用表面溫度法對罐壁外表面不同位置的表面溫度、環境溫度和風速進行現場測試。根據測試結果計算保溫結構的導熱系數，由于儲罐結構較為復雜，夜間測試的安全性較差，因此，選擇陰天進行測試。

2）測試時，將被測儲罐劃分為多個測試區域，每個區域內按照一定規律布置測點。為保證測定結果的準確性，同時兼顧測試效率，在選擇測點時，既選擇有代表性的位置，又要盡可能地多布置，當局部測試結果出現較大的變化梯度或異常變化時，考慮對測試位置進行加密布點。

3）表面熱流密度測試。采用便攜式熱流計測定結構表面熱流，測試時，用雙面膠將儀器的測頭直接貼附在測點表面，并保持與結構表面有良好的接觸，以減小接觸熱阻。測點安裝后，結構表面對外散失的熱流垂直通過測頭，經過一段非穩態傳熱，讀數測得的熱流即為保溫結構表面熱流密度。

4）保溫結構表面溫度測試。表面溫度測試采用HH314A型表面溫度計，根據測試表面不同采用不同的測溫探頭。

5）保溫層厚度測試。按實際測試條件在測試區域內選擇多個具有代表性的位置，分別測試保溫層厚度，取平均值作為該區域的保溫層厚度，或可查找儲罐設計圖紙確定。

6）環境溫度和風速測試。風速與環境溫度應在被測位置附近，距離儲罐1 m處同時測定。風速測定采用ZRQF系列智能風速儀，為了保證測試結果的準確性，每測點均測量三次取平均值。環境溫度選用HH314A型表面溫度計測定，并與風速測試同步讀數。

2 測溫點布置

首先將被測結構劃分為多個區域，在給定區域內按照一定方式布置測點，由測點結果計算所測區域的平均值，按照不同區域面積加權的方法最終計算出罐壁表面的平均表面溫度和平均熱流密度，具體測點布置方式如下：

在罐底到液位范圍內，每隔2 m高度劃分一個測試區域，對于不足2 m部分也同樣作為測試區域，布置測試點，距離罐底2 m區域內，沿罐壁周向等間隔、軸向等間距地布置多個測試點，2 m以上區域，受測試條件限制，只沿儲罐盤梯所在位置及其附近位置布置測試點，見圖1、圖2。

圖1 罐壁軸向測點分布

圖2 罐壁周向測點分布

3 測試結果與時效性分析

為了對儲罐保溫材料的時效性進行分析，選取不同運行時間的3座儲罐，分別對儲罐的保溫性能進行測試，按照上述測試點布置，每座儲罐確定了20個測試點，測試內容包括罐壁表面溫度、熱流密度、環境溫度、環境風速，同時記錄罐內原油的溫度，具體測試數據見表1。

表1 大慶油田某油庫儲油罐測試結果

通過對比計算數據，可以得到罐體平均保溫性能隨使用年限的變化規律，即保溫材料時效性變化曲線，見圖3。

4 結論

1）隨儲罐使用年限增加，儲罐罐壁保溫材料的導熱系數增大，罐體保溫材料保溫性能下降。這一方面是因為保溫結構隨使用年限的增加，造成保溫結構的破損、質量下降，保溫性能減弱；另一方面隨使用年限增加，環境條件變化導致的降水、降雪等增大了保溫材料的含水率，導致保溫材料的導熱系數增大，導熱性能增強，保溫性能減弱。

圖3 儲罐保溫材料時效性曲線

2）根據保溫性能測試數據，隨儲罐保溫材料使用年限增加，保溫結構導熱系數的變化率減小，說明該保溫性能的衰減速率隨使用年限的增加而減小，即使用初期，保溫材料保溫性能衰減較快，隨使用年限增加，保溫性能導熱系數增大速率減慢。

3）在儲罐保溫材料的長期使用過程中，定期對保溫結構進行檢測，及時對保溫結構缺陷進行修復，嚴重時更換儲罐的保溫材料，有效提高儲罐的保溫性能，減緩因使用年限增加造成的罐體保溫性能衰減。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.022

2015-05-07）

楊林，工程師，2006年畢業于大慶石油學院（油氣儲運工程專業），2012年研究生畢業于東北石油大學（油氣儲運工程專業），從事科技管理工作，E-mail：dqyl@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市薩爾圖區奔二村大慶油田儲運銷售分公司技術發展部，146345。