貝中作業(yè)區(qū)電加熱集油系統(tǒng)運(yùn)行模式探討

劉鑫（大慶油田有限責(zé)任公司呼倫貝爾分公司）

貝中作業(yè)區(qū)全年耗電3 247×104kWh，其中電加熱系統(tǒng)耗電1 528×104kWh，占全年耗電的47.05%。為了進(jìn)一步落實(shí)分公司《2021年提質(zhì)增效工作方案》的安排，細(xì)化管理方式加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)管理。降低電加熱管無(wú)效能耗，提高電能耗利用率。開(kāi)展了電加熱集油系統(tǒng)運(yùn)行模式探索。

1 電加熱系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

貝中作業(yè)區(qū)目前共有油井292口，其中采用電加熱集油工藝井239口。常規(guī)電熱管集油工藝主要由井口電熱帶、加熱器、電加熱管三部分構(gòu)成。集膚電加熱工藝由集膚電加熱井口、內(nèi)穿芯集膚電加熱管兩部分組成，同時(shí)配套各部分溫控裝置。電熱帶保證井口流程溫度，加熱器提供初始輸送溫度，電加熱管保證原油輸送過(guò)程中的恒定溫度，溫控裝置為各設(shè)備提供溫度監(jiān)測(cè)和控制。井口加熱方面有常規(guī)電加熱帶+電加熱器、集膚效應(yīng)電加熱兩種，電加熱管線有碳纖維電加熱管、外穿槽式電加熱管、集膚效應(yīng)內(nèi)穿心電加熱管三種[1-3]。電加熱類型統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 電加熱類型統(tǒng)計(jì)Tab.1 Electric heating type statistics

作業(yè)區(qū)共有集油干線10條。其中貝中1轉(zhuǎn)油站集油干線8條，油井201口。貝中2轉(zhuǎn)油站2條集油干線在匯合后靠自壓進(jìn)入貝中1轉(zhuǎn)油站，油井67口。管線規(guī)格有?48、?59、?76、?89、?114與?159六種，總長(zhǎng)度為107.8 km，在運(yùn)93.3 km，在運(yùn)負(fù)荷1 643.9 kW，井口電加熱器148臺(tái)（含集膚電加熱器34臺(tái)），負(fù)荷1 300 kW。各干線負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 各干線負(fù)荷統(tǒng)計(jì)Tab.2 Load statistics for each trunk line

2 存在的主要問(wèn)題

2.1 設(shè)備老化，故障率高，維護(hù)成本高

自2009年6月投產(chǎn)至今，作業(yè)區(qū)電加熱集油系統(tǒng)已運(yùn)行12年，隨著使用年限增加，系統(tǒng)故障率逐年升高，投產(chǎn)以來(lái)累計(jì)故障6 874次，影響產(chǎn)量5 840.5 t。電加熱集油系統(tǒng)實(shí)施外包化管理，年維護(hù)成本在200萬(wàn)元以上，維護(hù)成本高。各干線負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 各干線負(fù)荷統(tǒng)計(jì)Tab.3 Load statistics for each trunk line

2.2 冬季管理難度大，處理故障困難

電加熱集油系統(tǒng)涉及裝置多，工藝復(fù)雜，冬季運(yùn)行時(shí)設(shè)備故障，會(huì)導(dǎo)致單井或系統(tǒng)壓力升高，處理不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致井口薄弱點(diǎn)跑油，存在極大的環(huán)保隱患，同時(shí)增加員工工作量[4]。當(dāng)電加熱管線出現(xiàn)故障時(shí)，需挖掘出地下管線，冬季海拉爾凍土層高達(dá)2.8 m，破土施工困難。電加熱管冬季施工次數(shù)2018年121次，2019年130次，2020年138次。

2.3 井口回壓高

電加熱集油系統(tǒng)采用的是單管樹(shù)狀集油流程，首端井進(jìn)站距離遠(yuǎn)且同干線井回壓相互影響，導(dǎo)致首端井回壓偏高，目前全區(qū)平均回壓0.8 MPa，平均回壓超過(guò)1 MPa干線3條。各干線回壓統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 各干線回壓統(tǒng)計(jì)Tab.4 Back pressure statistics for each trunk line

2.4 系統(tǒng)能耗高

集油系統(tǒng)電加熱管及電加熱器總負(fù)荷2 943.9 kW，冬季投用井口電熱帶總負(fù)荷約300 kW，夏季（5—9月）日均耗電2.2×104kWh，冬季日均耗電4.9×104kWh，集油系統(tǒng)耗電約占作業(yè)區(qū)總耗電的43.7%，系統(tǒng)能耗高。近三年耗電量構(gòu)成見(jiàn)表5。

表5 近三年耗電量構(gòu)成Tab.5 Power consumption composition in the past three years

3 提升電加熱系統(tǒng)管理的方式

3.1 強(qiáng)化日常管理

結(jié)合歷年電加熱系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出適應(yīng)于日常管理的“看、摸、測(cè)”、“3+2”管理法，加強(qiáng)各相關(guān)方培訓(xùn)，明確巡檢要點(diǎn)?！翱础奔訜崞鳒囟?、加熱管溫度、加熱線溫度、管線長(zhǎng)干閥溫度；“摸”井口電熱帶、組合閥立管、加熱器出口、旁通管線和加熱器后立管；“測(cè)”井口回壓和加熱管電流。“3+2”是指三個(gè)機(jī)關(guān)班組，對(duì)接兩個(gè)一線生產(chǎn)承包商，轉(zhuǎn)油站和采油隊(duì)，進(jìn)行生產(chǎn)、安全、環(huán)保三方面運(yùn)行管理，做到信息發(fā)現(xiàn)、下發(fā)、整改，反饋等管理流程。班組每日巡回檢查井口回壓及設(shè)備加熱情況、承包商嚴(yán)格執(zhí)行巡線制度、轉(zhuǎn)油站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各干線進(jìn)站溫度及壓力變化，技術(shù)組負(fù)責(zé)集油參數(shù)抽查、生產(chǎn)組負(fù)責(zé)更換物料監(jiān)督[5-7]。做到故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)，維修有效保障，物料合理更換，系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 降低系統(tǒng)回壓

針對(duì)“樹(shù)”狀電加熱系統(tǒng)有多個(gè)首端井的實(shí)際情況，單點(diǎn)沖洗管線不能做到全覆蓋，作業(yè)區(qū)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)將原單點(diǎn)沖洗改為各分支多點(diǎn)沖洗，降回壓效果明顯提高?，F(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)分析，沖洗有效期在3個(gè)月左右，因此將干線沖洗周期確定為每季度一次[8-9]。干線沖洗情況對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 干線沖洗情況對(duì)比Tab.6 Comparison of trunk line flushing situation

利用集油管網(wǎng)管徑及產(chǎn)液量差別，實(shí)行管線并網(wǎng)施工。同時(shí)在2#干線加裝撬裝降回壓裝置用以降低干線回壓。并線改造后，2#干線回壓平均下降0.55 MPa，回壓高于1.5 MPa降為2口，3#干線回壓上升0.12 MPa。加裝撬裝回壓裝置后，2#干線直接受效的13口井平均回壓由1.1 MPa降至0.7 MPa，首端井最高回壓由1.5 MPa降至1.1 MPa，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，泵后井回壓穩(wěn)定。

3.3 加強(qiáng)能耗控制

為加強(qiáng)能耗管理制定了電加熱系統(tǒng)調(diào)整方案，逐條梳理管線現(xiàn)狀，根據(jù)每條干線長(zhǎng)度、產(chǎn)液量、含水情況制定針對(duì)性調(diào)整，制定《集油系統(tǒng)單井溫度調(diào)整方案》，分批次調(diào)整集油系統(tǒng)溫度。根據(jù)實(shí)際情況于4月下旬開(kāi)始調(diào)整電加熱系統(tǒng)溫度，6月上旬開(kāi)始停運(yùn)井口電加熱器、電熱帶使轉(zhuǎn)油站夏季進(jìn)站溫度嚴(yán)格控制在33℃以下，利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，每日對(duì)轉(zhuǎn)油站進(jìn)站溫度進(jìn)行檢查[10-12]。

為挖掘集油系統(tǒng)節(jié)能潛力，制定《集油管線間段運(yùn)行方案》，主要針對(duì)位于干線中部的部分管線，于每年6—9月份實(shí)施間斷加熱運(yùn)行，共計(jì)停運(yùn)管線9.68 km，總負(fù)荷176 kW，按夏季平均負(fù)荷率31%計(jì) 算，日 均 節(jié) 電1 310 kWh，年 節(jié) 電16.0×104kWh，實(shí)施前后首端井回壓上升0.06 MPa，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。間斷加熱首端井壓力監(jiān)測(cè)見(jiàn)表7。

表7 間斷加熱首端井壓力監(jiān)測(cè)Tab.7 Intermittent heating of the first well of pressure monitoring

隨著作業(yè)區(qū)轉(zhuǎn)注井、轉(zhuǎn)提撈井及長(zhǎng)關(guān)井逐年增多，閑置管線隨之增加；為節(jié)省電量，從集油管網(wǎng)整體考慮，逐井分析停運(yùn)潛力，近幾年共計(jì)切斷停運(yùn)管線44條13.83 km、功率211 kW；按全年平均負(fù)荷率40%計(jì)算，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電46.5×104kWh。管線切斷停運(yùn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8。

表8 管線切斷停運(yùn)統(tǒng)計(jì)Tab.8 Pipeline cut-off and outage statistics

4 結(jié)論

1）電加熱集油系統(tǒng)管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)管理過(guò)程，只有不斷摸索調(diào)整設(shè)置才能最大限度的達(dá)到節(jié)能降耗目的。通過(guò)對(duì)故障的判斷及處理措施的不斷摸索，總結(jié)出的“看、摸、測(cè)”、“3+2”管理方法，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的管理效果。

2）實(shí)行管線切斷及間斷加熱，在確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，能夠有效的降低用電能耗。近年來(lái)共計(jì)切斷停運(yùn)管線44條13.83 km、功率211 kW，按全年平均負(fù)荷率40%計(jì)算，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電46.5×104kWh。

3）干線沖洗可以有效清潔管壁，降低系統(tǒng)回壓。