淺談電熱集油工藝的控制技術的革新

項兆龍

（大慶油田海拉爾石油勘探開發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優勢

1998年，大慶采油八廠芳17區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，經過10余年的發展，技術日趨成熟，電加熱管已大面積應用于油田油、氣集輸工藝中。特別在外圍低滲透油田，采用電加熱管實現油、氣集輸工藝，具有顯著的技術優勢。

1.1 是節省管材、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，集輸管徑也相應減小。

1.2 簡化工藝、節省設備投資

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備，簡化了工藝流程，節省設備投資。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，管壁溫度均勻且穩定，管壁不易結蠟，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主要由井口加熱器、電熱保溫管道、溫控裝置、在線自動監測系統以及電纜接頭共五部分構成。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測和控制，在線自動監測系統通過無線網絡對整套電熱集油集氣系統進行監測、數據采集及數據上傳，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式自動溫度控制，加熱溫度設定后，溫控裝置根據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的運行溫度。

2.3 在線自動監測系統

在線自動監測系統是電熱集油集氣系統的神經中樞，通過無線網絡將所有電熱保溫管的運行狀態，快速準確地反映到系統的服務器上。用戶根據系統提供的信息，判斷出集輸管道的故障并找到故障點，可在造成系統憋壓前處理故障，做到過程控制，避免發生超壓漏油事故。

系統由PC軟件、集中控制器、采集終端三部分組成。PC軟件采用B/S結構，SQL數據庫，用戶只要在能上網地方，就能通過瀏覽器查看輸油管道的運行狀態。集中控制器采用32位處理器，收集采集終端的狀態信息，通過GPRS/CDMA將輸油管道的狀態上傳到PC機端系統軟件。采集終端通過電流傳感器確定電加熱輸油管道運行狀態，然后通過電力線載波將狀態上報到集中控制器。

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，接頭采用現場施工。

3 目前電熱集油工藝的控制系統存在的問題

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技術革新

電熱集油工藝自使用以來，在外圍低產區塊，由于它的技術優勢有著廣泛的使用，但控制系統仍不夠完善，筆者根據現場的實際情況，對電熱集油工藝的控制技術提出新的設計思路，進行技術上的升級改進。

4.1 設計一體化采集終端，替代現在使用的圓柱型終端盒連接附件，這樣設計一體化程度高，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，采用V型接線槽，用銅螺絲壓緊，現場施工方便，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計，增加電能表，能準確計量耗電量，對電熱管的實際功耗進行考核，方便實現對作業區的能耗指標考核。

電度表功能參數

采用一體化采集終端及增加電能表的控制箱，可實現以下功能：

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℃；智能設定：可以通過服務器對管道各個節點的溫度統一設定，快捷，方便；單根控制：可對單節管道啟停控制，實現精細化控制管理，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：可以設置為隔斷加熱，例如：有20節管道，可以設第一節加熱，第二節停止，第三節加熱，第四節停止，以此類推，夏季使用此模式可節約用電量，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，這樣不但可也節約基建投資，而且維護方便。

總結

通過對電熱集油工藝的控制技術的改進，能降低電熱管的故障率，便于生產管理，實現精細化管理，對節能降耗產生積極的作用。

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

[2]馮叔初，郭揆常，王學敏.油氣集輸[M].石油大學出版社，1988年9月.