淺談電熱集油工藝的控制技術(shù)的革新

項兆龍

（大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000）

1 電加熱管集輸工藝的技術(shù)優(yōu)勢

1998年，大慶采油八廠芳17區(qū)塊進行單井電熱管集油試驗，電加熱管第一次在油田集輸工藝上使用，經(jīng)過10余年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，電加熱管已大面積應(yīng)用于油田油、氣集輸工藝中。特別在外圍低滲透油田，采用電加熱管實現(xiàn)油、氣集輸工藝，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。

1.1 是節(jié)省管材、降低工程費用

電熱集輸工藝為單管流程，比雙管摻水流程減少一條管道，工程投資大幅降低；由于電熱集輸不需要摻水，管輸量減小，集輸管徑也相應(yīng)減小。

1.2 簡化工藝、節(jié)省設(shè)備投資

電熱集輸工藝較摻水集輸工藝相比，可以取消加熱爐、摻水泵等一系列附屬設(shè)備，簡化了工藝流程，節(jié)省設(shè)備投資。同時，降低了油水分離器的處理量，降低油氣處理費。

1.3 單管流程、降低運行費用

電熱集油集氣是單管集輸流程，其散熱面積低于雙管摻水流程的一半，其熱損失遠低于雙管摻水流程。另外，由于電熱管為全面積加熱，管壁溫度均勻且穩(wěn)定，管壁不易結(jié)蠟，管道摩阻很小，采取低溫集輸，管道熱量損耗又進一步降低。

2 目前使用的電熱集油工藝簡介

目前運行的電加熱管集輸系統(tǒng)主要由井口加熱器、電熱保溫管道、溫控裝置、在線自動監(jiān)測系統(tǒng)以及電纜接頭共五部分構(gòu)成。井口加熱器為井口原油提供初始輸送溫度，電熱保溫管道保證原油輸送過程中的恒定溫度，溫控裝置為電熱保溫管道提供溫度監(jiān)測和控制，在線自動監(jiān)測系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)對整套電熱集油集氣系統(tǒng)進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)上傳，電纜接頭為電熱保溫管道之間連通電源。

2.1 電加熱保溫管道

一體化采集終端裝配視圖

電熱保溫管道集伴熱、保溫、防腐、解堵四項功能為一體，在工廠預(yù)制成型,每根管道為一個獨立密封保溫的加熱單元。

電熱保溫管道由輸油鋼管、加熱層和保溫層三部分組成。輸油鋼管用于輸送原油，沿管線外壁縱向敷設(shè)碳纖維電熱線作為電熱元件，碳纖維電熱線與鋼管外壁之間放置導(dǎo)熱膜、碳纖維電熱線外層逐層包裹聚氨脂泡沫保溫層和聚乙烯黃夾克。

2.2 溫控裝置

溫控裝置對保溫管道進行可調(diào)式自動溫度控制，加熱溫度設(shè)定后，溫控裝置根據(jù)測溫探頭采集的管道外壁的溫度，采用控制碳纖維線電路的通斷來控制系統(tǒng)的運行溫度。

2.3 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)

在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是電熱集油集氣系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，通過無線網(wǎng)絡(luò)將所有電熱保溫管的運行狀態(tài)，快速準(zhǔn)確地反映到系統(tǒng)的服務(wù)器上。用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的信息，判斷出集輸管道的故障并找到故障點，可在造成系統(tǒng)憋壓前處理故障，做到過程控制，避免發(fā)生超壓漏油事故。

系統(tǒng)由PC軟件、集中控制器、采集終端三部分組成。PC軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，SQL數(shù)據(jù)庫，用戶只要在能上網(wǎng)地方，就能通過瀏覽器查看輸油管道的運行狀態(tài)。集中控制器采用32位處理器，收集采集終端的狀態(tài)信息，通過GPRS/CDMA將輸油管道的狀態(tài)上傳到PC機端系統(tǒng)軟件。采集終端通過電流傳感器確定電加熱輸油管道運行狀態(tài)，然后通過電力線載波將狀態(tài)上報到集中控制器。

2.4 電纜接頭

電纜接頭是電熱保溫管道之間連通電源的必要連接件。目前，接頭采用現(xiàn)場施工。

3 目前電熱集油工藝的控制系統(tǒng)存在的問題

碳纖維電源接線方法不可靠；整條管線只有一個溫控點，出現(xiàn)故障后，會造成整條管線過熱損壞；溫度控制過于粗放，浪費電能；無法統(tǒng)計真實耗電量，對實際能耗無法掌握；對檢測終端的定位采用測量長度的方法，不夠準(zhǔn)確；加熱器效率低，故障率高，維護不方便。

4 對電熱集油工藝的控制系統(tǒng)技術(shù)革新

電熱集油工藝自使用以來，在外圍低產(chǎn)區(qū)塊，由于它的技術(shù)優(yōu)勢有著廣泛的使用，但控制系統(tǒng)仍不夠完善，筆者根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，對電熱集油工藝的控制技術(shù)提出新的設(shè)計思路，進行技術(shù)上的升級改進。

4.1 設(shè)計一體化采集終端，替代現(xiàn)在使用的圓柱型終端盒連接附件，這樣設(shè)計一體化程度高，密封性能好。電源線接頭部分徹底打破以前銅管壓接的方法，直接把接頭全部放入接線盒內(nèi)，采用V型接線槽，用銅螺絲壓緊，現(xiàn)場施工方便，只需要一把螺絲刀就可以完成安裝。

4.2 采用軟銅管箍緊碳纖維，不損碳纖維且保證接觸良好。碳纖維加熱線是由多束碳纖維組成，而且單股碳纖維比較脆，如果直接放入V型槽內(nèi)用螺絲壓緊，會損傷碳纖維絲，采用軟銅管箍緊碳纖維，在放入V型槽內(nèi)用螺絲壓緊，保證不損傷碳纖維，而且接觸牢固可靠。

4.3 控制箱體采用隔爆級別設(shè)計，增加電能表，能準(zhǔn)確計量耗電量，對電熱管的實際功耗進行考核，方便實現(xiàn)對作業(yè)區(qū)的能耗指標(biāo)考核。

電度表功能參數(shù)

采用一體化采集終端及增加電能表的控制箱，可實現(xiàn)以下功能：

采集單根管道的電壓、電流、功耗、溫度；多點測溫：每個采集終端都安裝溫度傳感器，可對管壁溫度進行實時測量，達到±0.5℃；智能設(shè)定：可以通過服務(wù)器對管道各個節(jié)點的溫度統(tǒng)一設(shè)定，快捷，方便；單根控制：可對單節(jié)管道啟?？刂?，實現(xiàn)精細化控制管理，溫度波動小，避免整條管線啟停，電量沖擊大，影響器件使用壽命；省電模式：可以設(shè)置為隔斷加熱，例如：有20節(jié)管道，可以設(shè)第一節(jié)加熱，第二節(jié)停止，第三節(jié)加熱，第四節(jié)停止，以此類推，夏季使用此模式可節(jié)約用電量，延長電熱管使用壽命；取消井口加熱器，井口使用85℃自限溫電熱帶加熱，三根并繞，每根做到500瓦，這樣不但可也節(jié)約基建投資，而且維護方便。

總結(jié)

通過對電熱集油工藝的控制技術(shù)的改進，能降低電熱管的故障率，便于生產(chǎn)管理，實現(xiàn)精細化管理，對節(jié)能降耗產(chǎn)生積極的作用。

[1]王忠良.電熱管集油工藝及其應(yīng)用效果[J].油氣田地面工程，2009，28（9），42～43.

[2]馮叔初，郭揆常，王學(xué)敏.油氣集輸[M].石油大學(xué)出版社，1988年9月.