電伴熱集油工藝技術(shù)的應(yīng)用分析

王恩穎（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

電伴熱集油工藝技術(shù)的應(yīng)用分析

王恩穎（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

敖南油田分別在茂72區(qū)塊的736隊(duì)和敖416-67區(qū)塊的738隊(duì)?wèi)?yīng)用電熱集油工藝技術(shù)，該工藝是一種新型的集輸模式，減少了大量的地面設(shè)備，具有一次性投資少的優(yōu)點(diǎn)。敖包塔作業(yè)區(qū)通過4年的應(yīng)用，總結(jié)了該工藝在生產(chǎn)中的不足，提出了合理的建議。該工藝在生產(chǎn)應(yīng)用中已日趨成熟，為電伴熱集油流程在低產(chǎn)、低滲透油田產(chǎn)能建設(shè)和老區(qū)改造中應(yīng)用的可行性提供了依據(jù)，為開展新的地面建設(shè)模式探索出一條新途徑。

電伴熱集油工藝 現(xiàn)場運(yùn)行 完善措施 效益對比

1 電伴熱集油工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

因外圍油田部分區(qū)塊規(guī)模小、油井分散、含蠟高、油氣比低、產(chǎn)量遞減速度快，采用常規(guī)的摻水集油工藝投資大，地面設(shè)施適應(yīng)期短，運(yùn)行成本高。為優(yōu)化簡化地面工藝，降低投資及運(yùn)行成本，在敖南油田應(yīng)用了電伴熱集油工藝流程。

電伴熱集油工藝采用“點(diǎn)加熱、線維溫”單管樹狀的不摻水集油流程。到2009年底，敖南油田2個(gè)產(chǎn)能區(qū)塊應(yīng)用了電加熱管道4條，電熱井134口，電加熱器115臺，總功率649k W；碳纖維電熱管道53.58k m，總功率528k W。

2011年3月茂72區(qū)塊實(shí)施電熱集油抽油機(jī)采油方式轉(zhuǎn)提撈油井方式，已經(jīng)實(shí)施提撈采油轉(zhuǎn)換44口，正常生產(chǎn)井10口，電加熱器10臺，待轉(zhuǎn)提撈井1口，其中9口水平井需架罐生產(chǎn)，現(xiàn)罐車接油。

茂72區(qū)塊改提撈井后，敖南油田現(xiàn)有電加熱管道2條，電熱井79口，電加熱器70臺，總功率568k W；碳纖維電熱管道30.3 k m，總功率333 k W，平均進(jìn)站溫度為34℃。

2 電伴熱集油工藝流程

電伴熱集油工藝系統(tǒng)由井口電加熱器、電熱保溫管道、溫控裝置以及電纜接頭等4部分構(gòu)成，見圖1。

電伴熱集油工藝流程：油井（介質(zhì)）→井口電加熱器（有測溫傳感器，經(jīng)調(diào)節(jié)儀控制溫度）→電加熱管道（經(jīng)溫控裝置監(jiān)測和控制溫度）→聯(lián)合站。

3 生產(chǎn)運(yùn)行中存在問題及對策

3.1 設(shè)備故障率高

以茂72區(qū)塊736隊(duì)為例，從2007年11月12日投產(chǎn)至今，由碳纖維電加熱管、井口電加熱器造成的故障共153起，直接影響產(chǎn)量約1667t，造成原油泄漏10t以上，污染土地近500m2。故障統(tǒng)計(jì)表明，井口電加熱器故障率為30.7%，碳纖維電加熱管故障率為69.3%，碳纖維電加熱管故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于井口電加熱器。

3.1.1 井口電加熱器

故障原因：電加熱器短路，繼電器插座壞，電加熱器管線空開跳，漏傳導(dǎo)液。

故障對策：為方便電加熱器生產(chǎn)現(xiàn)場更換維修，在電加熱器側(cè)面增加旁通工藝。選用電磁加熱器，臥式埋地安裝。將50H z的工頻電源逆變成20 k H z以上的高頻電源作用于金屬管道產(chǎn)生渦流使管道自身發(fā)熱，熱效率接近100%；高頻電磁場的作用，可降低原油分子的結(jié)合力，改變原油的物性。與原有電阻式電加熱器相比，電磁電加熱器有熱效率高、工藝結(jié)構(gòu)簡單、不易結(jié)垢、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，見表1。

表1 井口電加熱器技術(shù)性能對比

加熱裝置地下部分采用防腐殼體，殼體承重并具有通透性，防止油氣泄漏聚集成安全隱患點(diǎn)。

3.1.2 碳纖維電加熱管

碳纖維電熱管：工廠預(yù)制成型，由鋼管、加熱層和保溫層3部分組成。沿鋼管外壁鋪設(shè)碳纖維線作為電熱元件，電熱線與鋼管外壁之間放置導(dǎo)熱膜、外部逐層包裹聚氨脂泡沫保溫層和聚乙烯黃夾克，每根管道為一個(gè)獨(dú)立密封保溫加熱單元，見圖2。

故障原因：碳纖維燒斷，碳纖維終端系統(tǒng)燒毀。

碳纖維電加熱管出現(xiàn)斷電事故時(shí)，無法準(zhǔn)確定位，查找事故點(diǎn)費(fèi)時(shí)耗力；另外，電加熱管一旦遭到破壞，不僅要進(jìn)行管道維修，而且要對電加熱管接頭進(jìn)行重新連接，事故處理時(shí)間長，難度大。以春節(jié)前后的22口故障停井為例，當(dāng)時(shí)故障探測儀器不能找到故障點(diǎn)，廠家對故障管道進(jìn)行全線人工挖掘，再加上冬季上凍，整個(gè)維修過程長達(dá)2個(gè)月，影響原油生產(chǎn)1300t以上。同時(shí)，在此期間其他碳纖維管線也相繼發(fā)生故障，造成故障越積越多的惡性循環(huán)。

故障對策：為降低電加熱管故障影響產(chǎn)油量，在2口油井的電加熱管之間增加切斷閥。建議在今后的電伴熱集油工藝應(yīng)用中采用穿槽式電熱帶保溫：由鋼管、預(yù)留穿線槽、保溫層和外護(hù)層組成，工廠內(nèi)預(yù)制成型；伴熱帶現(xiàn)場穿入預(yù)留穿線槽中，實(shí)現(xiàn)可抽換伴熱帶。

與電加熱管相比，電熱帶保溫管接頭大量減少，故障率低，機(jī)械強(qiáng)度高，不易斷。

單根超出300m采用恒功率串聯(lián)電熱帶，接頭間距為300m以上；單根少于300m采用自限溫并聯(lián)電熱帶，接頭間距控制在50~150m之間。

電熱帶保溫管：電熱帶以金屬電阻絲或?qū)Ｓ锰祭w維束等發(fā)熱體串聯(lián)或并聯(lián)與電源線及絕緣材料結(jié)合而成。電熱帶保溫管由鋼管、加熱層和保溫層三部分組成。沿鋼管外壁鋪設(shè)電熱帶作為電熱元件，與鋼管外壁之間放置導(dǎo)熱膜，外層逐層包裹聚氨脂泡沫保溫層和聚乙烯黃夾克。

大慶油田以采油八廠為例，從徐22、徐24、永6三個(gè)區(qū)塊現(xiàn)場運(yùn)行情況看，采用電熱帶故障率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳纖維電加熱管，維修更加方便。

太東、永樂加密采用恒功率電熱帶，肇5區(qū)塊采用穿槽式自限溫式電熱帶；與徐24、徐22、肇39區(qū)塊使用的電加熱管進(jìn)行概算價(jià)格對比，電加熱帶每公里的投資要低于同等管徑的碳纖維電加熱管的投資。

3.1.3 溫度監(jiān)控系統(tǒng)

故障原因：電纜經(jīng)常被盜；溫控箱元件短路、燒毀。

故障對策：將電纜深埋，深度為1.2~1.5m；安裝電加熱集油工藝監(jiān)測系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)油站值班室安裝主機(jī)1套（軟件1套），采用移動通信的無線信道G PRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集。井口電加熱器及管道電熱帶安裝JCZY-JK-380/2雙點(diǎn)耗電量及管壁溫控測量裝置，采集電加熱器和管道電熱帶的電壓、電流、功率、電量及溫度，利用移動通信的無線信道G PRS將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至轉(zhuǎn)油站值班室主機(jī)。

3.2 運(yùn)行費(fèi)用高

茂72區(qū)塊投產(chǎn)初期，2條伴熱管線總功率為195 k W，46口井口電加熱器總功率為171 k W，全年耗電量為280×104k W h，折合標(biāo)煤1131.2t；以0.75元/k W h計(jì)算，全年運(yùn)行費(fèi)用為210萬元。

3.3 解決對策

針對電伴熱集油流程采用電熱管道串聯(lián)樹狀布局，末端管段以加熱為主，主管道以伴熱為主的特點(diǎn)，結(jié)合油田生產(chǎn)實(shí)際需要，優(yōu)化了不同管徑、流速、壓力等參數(shù)對單管電加熱集油溫度影響的條件，科學(xué)地制定了2個(gè)能耗段的運(yùn)行溫度和運(yùn)行總功率，極大降低了生產(chǎn)能耗。

逐步停運(yùn)井口電加熱器，每5 d為1個(gè)周期。根據(jù)末端井的產(chǎn)液能力進(jìn)行關(guān)閉，優(yōu)先選擇液量≤1 t/d、含蠟量低、含水≥70%的油井，采取交叉關(guān)閉，由小功率向大功率過渡，參數(shù)平穩(wěn)后確定合理加熱器運(yùn)行臺數(shù)。

對于碳纖維電加熱管，逐步下調(diào)加熱管線的運(yùn)行溫度，由投產(chǎn)初期的70℃下調(diào)至60℃，每年5—10月份溫度下調(diào)至50℃，測試干線壓力變化，保證生產(chǎn)正常。穩(wěn)定期后，作業(yè)區(qū)加大了降溫力度，由60℃下調(diào)，每次下調(diào)5℃的溫差，測試干線壓力變化，每10天為1個(gè)周期，保證干線進(jìn)站溫度高于結(jié)蠟點(diǎn)2℃進(jìn)站。同時(shí)，測試不同外部溫度變化對井口電加熱器和加熱管線的運(yùn)行規(guī)律和臺數(shù)的影響。

通過不斷摸索，2008年以來4條電伴熱管線，115臺井口電加熱器，通過降低井口電加熱器和碳纖維管線的運(yùn)行溫度及停運(yùn)井口電加熱器的運(yùn)行數(shù)量，累計(jì)停運(yùn)井口電加熱器593臺次，累計(jì)節(jié)電量554.2×104k W h；按照工業(yè)電費(fèi)0.75元/k W h計(jì)算，可節(jié)約電費(fèi)415.7萬元。

4 電伴熱集油流程應(yīng)用評價(jià)

以茂72區(qū)塊的46口油井為例，如按照常規(guī)摻水集油流程（圖3）需建設(shè)1座轉(zhuǎn)油站、2座集油間，站外采用單管環(huán)狀摻水集油流程。摻水流程為站外油井來液進(jìn)“四合一”處理，沉降出污水回?fù)街帘菊巨D(zhuǎn)油站所轄的油井；天然氣經(jīng)除油器除油、干燥器脫水后，一部分作為本站加熱燃料，剩余氣輸至敖一聯(lián)。

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及水力熱力計(jì)算，每口油井摻水量為0.3m3/h，每小時(shí)摻水量應(yīng)為13.8m3。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，站外所需摻水環(huán)管線長22.32k m，站內(nèi)應(yīng)選用排量46m3/h、揚(yáng)程200m、功率45 k W h的摻水泵2臺，同時(shí)應(yīng)設(shè)置1.6M W“四合一”2臺，建設(shè)投資為595.26萬元；而電伴熱集油流程投資為159.12萬元，節(jié)約投資436.14萬元。

摻水泵日耗電1312k W h，年耗電47.9×104k W h，以0.75元/k W h計(jì)算，年所需電費(fèi)35.9萬元；“四合一”全年日平均消耗天然氣895 m3，全年耗氣32.7×104m3，費(fèi)用16.7萬元，全年運(yùn)行費(fèi)用52.6萬元。

5 認(rèn)識及建議

1）電熱集油技術(shù)不僅節(jié)省了站外投資，而且簡化了站內(nèi)工藝，降低了站場的建設(shè)規(guī)模，是外圍低產(chǎn)、低滲透油田降投資的有效途徑。

2）從現(xiàn)場運(yùn)行情況看，采用電熱帶故障率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳纖維電加熱管。在肇5區(qū)塊使用的穿槽式電熱帶，可實(shí)現(xiàn)抽換電熱帶，相對于外敷式電熱帶，維修更加方便。建議在今后的電加熱工藝應(yīng)用中采用穿槽式電熱帶保溫。

3）詳細(xì)制定電加熱工藝施工標(biāo)準(zhǔn)，提高施工質(zhì)量，達(dá)到電熱設(shè)備的技術(shù)要求。

4）按泵類設(shè)備的日常運(yùn)行管理方式管理電熱設(shè)備，基礎(chǔ)資料建檔，運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄。

5）在轉(zhuǎn)油站內(nèi)應(yīng)安裝電熱工藝檢測系統(tǒng)，便于檢測電熱設(shè)備運(yùn)行狀況，進(jìn)而達(dá)到快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，并能及時(shí)通知維修人員。

6）電伴熱集油流程是一種新型的集輸模式，在技術(shù)認(rèn)知及生產(chǎn)管理上投入少，建議成立專門的維修隊(duì)伍，提高維護(hù)管理水平，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.009

王恩穎，1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)校，從事油田地面工程設(shè)備統(tǒng)計(jì)與管理工作，E-mail：wuyanqing@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠敖包塔作業(yè)區(qū)地質(zhì)隊(duì)，163517。

2011-11-17）