電伴熱集油工藝技術的應用分析

王恩穎（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

電伴熱集油工藝技術的應用分析

王恩穎（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

敖南油田分別在茂72區塊的736隊和敖416-67區塊的738隊應用電熱集油工藝技術，該工藝是一種新型的集輸模式，減少了大量的地面設備，具有一次性投資少的優點。敖包塔作業區通過4年的應用，總結了該工藝在生產中的不足，提出了合理的建議。該工藝在生產應用中已日趨成熟，為電伴熱集油流程在低產、低滲透油田產能建設和老區改造中應用的可行性提供了依據，為開展新的地面建設模式探索出一條新途徑。

電伴熱集油工藝 現場運行 完善措施 效益對比

1 電伴熱集油工藝應用現狀

因外圍油田部分區塊規模小、油井分散、含蠟高、油氣比低、產量遞減速度快，采用常規的摻水集油工藝投資大，地面設施適應期短，運行成本高。為優化簡化地面工藝，降低投資及運行成本，在敖南油田應用了電伴熱集油工藝流程。

電伴熱集油工藝采用“點加熱、線維溫”單管樹狀的不摻水集油流程。到2009年底，敖南油田2個產能區塊應用了電加熱管道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區塊實施電熱集油抽油機采油方式轉提撈油井方式，已經實施提撈采油轉換44口，正常生產井10口，電加熱器10臺，待轉提撈井1口，其中9口水平井需架罐生產，現罐車接油。

茂72區塊改提撈井后，敖南油田現有電加熱管道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，平均進站溫度為34℃。

2 電伴熱集油工藝流程

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

電伴熱集油工藝流程：油井（介質）→井口電加熱器（有測溫傳感器，經調節儀控制溫度）→電加熱管道（經溫控裝置監測和控制溫度）→聯合站。

3 生產運行中存在問題及對策

3.1 設備故障率高

以茂72區塊736隊為例，從2007年11月12日投產至今，由碳纖維電加熱管、井口電加熱器造成的故障共153起，直接影響產量約1667t，造成原油泄漏10t以上，污染土地近500m2。故障統計表明，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遠高于井口電加熱器。

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，漏傳導液。

故障對策：為方便電加熱器生產現場更換維修，在電加熱器側面增加旁通工藝。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生渦流使管道自身發熱，熱效率接近100%；高頻電磁場的作用，可降低原油分子的結合力，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、工藝結構簡單、不易結垢、安裝方便的優點，見表1。

表1 井口電加熱器技術性能對比

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。

3.1.2 碳纖維電加熱管

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

故障原因：碳纖維燒斷，碳纖維終端系統燒毀。

碳纖維電加熱管出現斷電事故時，無法準確定位，查找事故點費時耗力；另外，電加熱管一旦遭到破壞，不僅要進行管道維修，而且要對電加熱管接頭進行重新連接，事故處理時間長，難度大。以春節前后的22口故障停井為例，當時故障探測儀器不能找到故障點，廠家對故障管道進行全線人工挖掘，再加上冬季上凍，整個維修過程長達2個月，影響原油生產1300t以上。同時，在此期間其他碳纖維管線也相繼發生故障，造成故障越積越多的惡性循環。

故障對策：為降低電加熱管故障影響產油量，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用中采用穿槽式電熱帶保溫：由鋼管、預留穿線槽、保溫層和外護層組成，工廠內預制成型；伴熱帶現場穿入預留穿線槽中，實現可抽換伴熱帶。

與電加熱管相比，電熱帶保溫管接頭大量減少，故障率低，機械強度高，不易斷。

單根超出300m采用恒功率串聯電熱帶，接頭間距為300m以上；單根少于300m采用自限溫并聯電熱帶，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專用碳纖維束等發熱體串聯或并聯與電源線及絕緣材料結合而成。電熱帶保溫管由鋼管、加熱層和保溫層三部分組成。沿鋼管外壁鋪設電熱帶作為電熱元件，與鋼管外壁之間放置導熱膜，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6三個區塊現場運行情況看，采用電熱帶故障率要遠遠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區塊采用穿槽式自限溫式電熱帶；與徐24、徐22、肇39區塊使用的電加熱管進行概算價格對比，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 溫度監控系統

故障原因：電纜經常被盜；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測系統。在轉油站值班室安裝主機1套（軟件1套），采用移動通信的無線信道G PRS實現數據遠程采集。井口電加熱器及管道電熱帶安裝JCZY-JK-380/2雙點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將數據遠傳至轉油站值班室主機。

3.2 運行費用高

茂72區塊投產初期，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，折合標煤1131.2t；以0.75元/k W h計算，全年運行費用為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樹狀布局，末端管段以加熱為主，主管道以伴熱為主的特點，結合油田生產實際需要，優化了不同管徑、流速、壓力等參數對單管電加熱集油溫度影響的條件，科學地制定了2個能耗段的運行溫度和運行總功率，極大降低了生產能耗。

逐步停運井口電加熱器，每5 d為1個周期。根據末端井的產液能力進行關閉，優先選擇液量≤1 t/d、含蠟量低、含水≥70%的油井，采取交叉關閉，由小功率向大功率過渡，參數平穩后確定合理加熱器運行臺數。

對于碳纖維電加熱管，逐步下調加熱管線的運行溫度，由投產初期的70℃下調至60℃，每年5—10月份溫度下調至50℃，測試干線壓力變化，保證生產正常。穩定期后，作業區加大了降溫力度，由60℃下調，每次下調5℃的溫差，測試干線壓力變化，每10天為1個周期，保證干線進站溫度高于結蠟點2℃進站。同時，測試不同外部溫度變化對井口電加熱器和加熱管線的運行規律和臺數的影響。

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行溫度及停運井口電加熱器的運行數量，累計停運井口電加熱器593臺次，累計節電量554.2×104k W h；按照工業電費0.75元/k W h計算，可節約電費415.7萬元。

4 電伴熱集油流程應用評價

以茂72區塊的46口油井為例，如按照常規摻水集油流程（圖3）需建設1座轉油站、2座集油間，站外采用單管環狀摻水集油流程。摻水流程為站外油井來液進“四合一”處理，沉降出污水回摻至本站轉油站所轄的油井；天然氣經除油器除油、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。

根據設計規范及水力熱力計算，每口油井摻水量為0.3m3/h，每小時摻水量應為13.8m3。

根據計算結果，站外所需摻水環管線長22.32k m，站內應選用排量46m3/h、揚程200m、功率45 k W h的摻水泵2臺，同時應設置1.6M W“四合一”2臺，建設投資為595.26萬元；而電伴熱集油流程投資為159.12萬元，節約投資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計算，年所需電費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，費用16.7萬元，全年運行費用52.6萬元。

5 認識及建議

1）電熱集油技術不僅節省了站外投資，而且簡化了站內工藝，降低了站場的建設規模，是外圍低產、低滲透油田降投資的有效途徑。

2）從現場運行情況看，采用電熱帶故障率要遠遠低于碳纖維電加熱管。在肇5區塊使用的穿槽式電熱帶，可實現抽換電熱帶，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用中采用穿槽式電熱帶保溫。

3）詳細制定電加熱工藝施工標準，提高施工質量，達到電熱設備的技術要求。

4）按泵類設備的日常運行管理方式管理電熱設備，基礎資料建檔，運行數據記錄。

5）在轉油站內應安裝電熱工藝檢測系統，便于檢測電熱設備運行狀況，進而達到快速、準確發現故障點，并能及時通知維修人員。

6）電伴熱集油流程是一種新型的集輸模式，在技術認知及生產管理上投入少，建議成立專門的維修隊伍，提高維護管理水平，保證生產正常運行。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.009

王恩穎，1998年畢業于大慶石油學校，從事油田地面工程設備統計與管理工作，E-mail：wuyanqing@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區第七采油廠敖包塔作業區地質隊，163517。

2011-11-17）