稠油自動相變摻熱技術研究與應用

羅川　鄒軍　劉志強

摘 要 以克拉瑪依重油61號集輸處理站原油加熱方式為研究對象，對原油加熱進行了分析，其稠油黏度（20℃脫氣）達2000～50000 Pa·s，密度大，粘度高，稠油物性屬特稠油，利用熱化學的沉降進行集輸脫水，再就是對原油進行高溫加熱。

關鍵詞 摻熱器；熱效率；自動控制

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0044-02

我們對原油進行高溫加熱，蒸汽相互交換，再利用換熱器在集輸工藝下，使高溫作用下的蒸汽和原油產生熱交換來達到加熱原油的效果，對自動摻熱這種新工藝的工作原理、運行工況進行了研究。分析結果表明，自動相變摻熱器的換熱器更安全，更經濟，自動化程度更高，換熱效率更高，大大降低了生產成本。

1 稠油升溫工藝與自動相變摻熱器相輔相成，互助互惠，完美結合，得到充分利用與肯定

螺旋板式的換熱器已經滿足不生產工藝的需求，運行速度和效率都不能適應社會的發展與需求，遠遠達不到集輸聯合站所定下的目標與要求，存在許多問題，為了進一步發展集輸工藝，減少不必要的設備投資，做到能源節約，聯合站選擇了自動相變摻熱器來對原油進行加熱。

1）自動相變摻熱器的功能與優勢。自動相變摻熱裝置主要是處理過程所需的工藝條件和原油的存儲運輸。產品具有結構簡單、自動化程度高、安裝靈活、加熱效果好、操作維修方便等特點。

2）自動相變摻熱器主要結構及組成。自動相變摻熱裝置為組合結構，由摻熱套管、摻熱管、操作門、鎖緊器、防震撬座、蒸汽分配器、防震圈、就地直讀式儀表、自動控制系統等組成。

圖1

3）自動相變摻熱器工作原理。自動相變摻熱器與陳舊的螺旋式換器的原理有很大的區別，自動相變摻器是一種在高壓節流之后產生的一種物理現象，高溫飽和蒸汽直接從蒸汽噴頭摻入原油這樣的一種裝置，它節約能源與人力，省時。

集輸處理站自動相變摻熱器流程如圖2。

圖2

4）技術特點：①安全性、可靠性，這項裝置采用了高新技術產業下的蒸汽摻熱原理，循環反饋，自動防震措施等等新型設計成熟的運用在這項裝置上，將加熱和控制技術融匯貫通。這項裝置是采用電動調節閥、PID自整定控制儀等產品均為油田實用可靠產品，安全可靠保障了機器的正常長久運行。②功率、傳熱效率還有適應能力強大。這項裝置與傳統的換熱器相比較而言，該設備功率大，傳熱快，適合能力強，既可以全自動，也可以手動，在某些必須手動的情況下，這項機器也可以實現手動，而且操作起來簡單明了，不需要過多的熟記一些操作流程。③安裝方便，維護簡單，管理輕松，運行費用便宜。這項裝置采用的是整體安裝方式，撬裝供貨，大大減少了現場施工帶來的一些工作量，避免了人力，減少費用。這項機器還可無人監督自行運轉，從而使運行費用降低，不用請工人守在其旁邊。減少了人力物力財力的損失。④操作簡單易懂，流程簡潔明了。與集輸站原來采用的螺旋板式換熱器相比，自動相變摻熱器已經摒棄了原有的繁瑣流程，一大堆的程序性操作，讓每多人都不能很快的運用些工具而這項設置完全無需過多的去學習，管線已經全部布置妥當，倒換流程基本上是自動的，要手動操作也很簡單，減輕了不少工人的心理負擔。

5）自動化控制。

圖3

圖4

控制器中壓電動調節閥總蒸汽線摻熱器原油出口變頻器TP控制器高壓電動調節閥12高壓電動調節閥（進口），中壓電動調節閥（進口）。

原油出口溫度中控室PID自整定系統蒸汽電動調節閥蒸汽流量傳輸原始信號控制傳熱量輸出調節信號調節蒸汽量。

6）水分析。自動相變摻熱裝置交換的過程中發生相變，由氣態轉化為液態，蒸汽變成水摻入原油中，增加了進入二段沉降罐的原油含水。

7）效果分析。

自動相變摻熱的使用使原溫在升溫的過程中運行安排。之前的換熱器在升溫的時候，總存在一些無法避免的問題，蒸汽降汽降溫后的凝結水無法從機器本身排出，需要人工消除，這樣加重了工人的工作量，任務變得繁重。還有一點原始的換熱器運行時聲音大，運行過程中有震動，這樣使換熱器的接線插頭容易斷電或者短路，這樣使員工的自身安全產生隱患，甚至使員工辭職，令工廠損失了一大批人才。而自動相變摻熱器已經完全將這一缺點糾正過來，設備內的蒸汽管線合理構成，就蒸汽通過噴頭均勻摻入原油中，并釋放出大量的能量，對原油進行高溫加熱，便可以升溫使原油減少了粘這一問題。這項設備既解決了凝結水的問題，而且還再利用起來，能源絲毫沒有浪費，還消除了以往設備出現震動而短路等相關問題，因此提高了生產過程中的安全指數，保障了操作人員自身的安全問題。

自動相變摻熱器使蒸汽熱能得以高效利用。對原來的升溫設備進行改善后，所有的蒸汽熱量都用來提高原油本身的溫度，提升效率極高，耗損量極少，蒸汽進入原油之后也不會浪費這些熱能，另外，使用自動相變摻熱器也在一定程度上減少了蒸汽的使用，減少了生產成本，可以說是一個兩全其美的方法。雖然在運行的過程中會有一些水分進入原油中，但是經研究發現只要將原油沉降一些時間，含水量就會得到控制，這樣唯一的問題也得以解決，自動相變摻熱器相比原來的機器更加高效投入成本低。

自動相變摻熱器的使用降低了成本，從而提高了收入。自動相變摻熱器不用頻繁換水，從而使原換熱器的一個弊端就是水擊現象不再發生，將設備存在的安排隱患得到解除，也使機器的使用壽命得到延長，同時與這項設備的一些相關附屬零件也延長了壽命，減少了維修的負擔，運行起來更加方便長久，節約了一大筆資金，也是一種技術上的提升。

2 結論

1）自動相變摻熱器之所以能夠被廣泛利用，是因為它從本質上解決了原始的換熱器的弊端，解決了長期存在的一些矛盾，比如安全隱患，水擊問題以及設備的維修，還有是否能長期安全運行等等問題，此項設備得到了大眾的認可。

2）自動相變摻熱器提升換熱的速度，減少了能源的水碓，節約了投入的成本，提高了收入，經濟效益也跟著得到了提高。

3）自動相變摻熱器操作流程簡單，是整套裝置，占地面積小，管線操作簡易，在生產運行上也是安全可靠的。

4）自動相變摻器提高了蒸汽能源的利用率，減少浪費與損失，在一定程度上節約了成本，使全油的使用率得到提升

5）自動相變摻熱是采用全能的自動化，減少人力物力財力的消耗，生產運行上也平穩高效，提高了人員的利用率，減少人力資源的浪費。

參考文獻

[1]王補宣.工程傳熱傳質學[M].科學出版社，2000.

[2]楊世銘.傳熱學第二版[M].高等教育出版社，2002.

[3]許文.換熱器選型與制造工藝[M].北方工業出版社，2006.

[4]敬加強.儲運設備第一版[M].西南石油大學，2002.

作者簡介

羅川（1986-），女，漢族，四川南充市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。

鄒軍，（1983-），男，漢族，重慶人，助講，學士，研究方向：鉆井工程。

劉志強，（1983-），男，漢族，河南周口市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。endprint

摘 要 以克拉瑪依重油61號集輸處理站原油加熱方式為研究對象，對原油加熱進行了分析，其稠油黏度（20℃脫氣）達2000～50000 Pa·s，密度大，粘度高，稠油物性屬特稠油，利用熱化學的沉降進行集輸脫水，再就是對原油進行高溫加熱。

關鍵詞 摻熱器；熱效率；自動控制

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0044-02

我們對原油進行高溫加熱，蒸汽相互交換，再利用換熱器在集輸工藝下，使高溫作用下的蒸汽和原油產生熱交換來達到加熱原油的效果，對自動摻熱這種新工藝的工作原理、運行工況進行了研究。分析結果表明，自動相變摻熱器的換熱器更安全，更經濟，自動化程度更高，換熱效率更高，大大降低了生產成本。

1 稠油升溫工藝與自動相變摻熱器相輔相成，互助互惠，完美結合，得到充分利用與肯定

螺旋板式的換熱器已經滿足不生產工藝的需求，運行速度和效率都不能適應社會的發展與需求，遠遠達不到集輸聯合站所定下的目標與要求，存在許多問題，為了進一步發展集輸工藝，減少不必要的設備投資，做到能源節約，聯合站選擇了自動相變摻熱器來對原油進行加熱。

1）自動相變摻熱器的功能與優勢。自動相變摻熱裝置主要是處理過程所需的工藝條件和原油的存儲運輸。產品具有結構簡單、自動化程度高、安裝靈活、加熱效果好、操作維修方便等特點。

2）自動相變摻熱器主要結構及組成。自動相變摻熱裝置為組合結構，由摻熱套管、摻熱管、操作門、鎖緊器、防震撬座、蒸汽分配器、防震圈、就地直讀式儀表、自動控制系統等組成。

圖1

3）自動相變摻熱器工作原理。自動相變摻熱器與陳舊的螺旋式換器的原理有很大的區別，自動相變摻器是一種在高壓節流之后產生的一種物理現象，高溫飽和蒸汽直接從蒸汽噴頭摻入原油這樣的一種裝置，它節約能源與人力，省時。

集輸處理站自動相變摻熱器流程如圖2。

圖2

4）技術特點：①安全性、可靠性，這項裝置采用了高新技術產業下的蒸汽摻熱原理，循環反饋，自動防震措施等等新型設計成熟的運用在這項裝置上，將加熱和控制技術融匯貫通。這項裝置是采用電動調節閥、PID自整定控制儀等產品均為油田實用可靠產品，安全可靠保障了機器的正常長久運行。②功率、傳熱效率還有適應能力強大。這項裝置與傳統的換熱器相比較而言，該設備功率大，傳熱快，適合能力強，既可以全自動，也可以手動，在某些必須手動的情況下，這項機器也可以實現手動，而且操作起來簡單明了，不需要過多的熟記一些操作流程。③安裝方便，維護簡單，管理輕松，運行費用便宜。這項裝置采用的是整體安裝方式，撬裝供貨，大大減少了現場施工帶來的一些工作量，避免了人力，減少費用。這項機器還可無人監督自行運轉，從而使運行費用降低，不用請工人守在其旁邊。減少了人力物力財力的損失。④操作簡單易懂，流程簡潔明了。與集輸站原來采用的螺旋板式換熱器相比，自動相變摻熱器已經摒棄了原有的繁瑣流程，一大堆的程序性操作，讓每多人都不能很快的運用些工具而這項設置完全無需過多的去學習，管線已經全部布置妥當，倒換流程基本上是自動的，要手動操作也很簡單，減輕了不少工人的心理負擔。

5）自動化控制。

圖3

圖4

控制器中壓電動調節閥總蒸汽線摻熱器原油出口變頻器TP控制器高壓電動調節閥12高壓電動調節閥（進口），中壓電動調節閥（進口）。

原油出口溫度中控室PID自整定系統蒸汽電動調節閥蒸汽流量傳輸原始信號控制傳熱量輸出調節信號調節蒸汽量。

6）水分析。自動相變摻熱裝置交換的過程中發生相變，由氣態轉化為液態，蒸汽變成水摻入原油中，增加了進入二段沉降罐的原油含水。

7）效果分析。

自動相變摻熱的使用使原溫在升溫的過程中運行安排。之前的換熱器在升溫的時候，總存在一些無法避免的問題，蒸汽降汽降溫后的凝結水無法從機器本身排出，需要人工消除，這樣加重了工人的工作量，任務變得繁重。還有一點原始的換熱器運行時聲音大，運行過程中有震動，這樣使換熱器的接線插頭容易斷電或者短路，這樣使員工的自身安全產生隱患，甚至使員工辭職，令工廠損失了一大批人才。而自動相變摻熱器已經完全將這一缺點糾正過來，設備內的蒸汽管線合理構成，就蒸汽通過噴頭均勻摻入原油中，并釋放出大量的能量，對原油進行高溫加熱，便可以升溫使原油減少了粘這一問題。這項設備既解決了凝結水的問題，而且還再利用起來，能源絲毫沒有浪費，還消除了以往設備出現震動而短路等相關問題，因此提高了生產過程中的安全指數，保障了操作人員自身的安全問題。

自動相變摻熱器使蒸汽熱能得以高效利用。對原來的升溫設備進行改善后，所有的蒸汽熱量都用來提高原油本身的溫度，提升效率極高，耗損量極少，蒸汽進入原油之后也不會浪費這些熱能，另外，使用自動相變摻熱器也在一定程度上減少了蒸汽的使用，減少了生產成本，可以說是一個兩全其美的方法。雖然在運行的過程中會有一些水分進入原油中，但是經研究發現只要將原油沉降一些時間，含水量就會得到控制，這樣唯一的問題也得以解決，自動相變摻熱器相比原來的機器更加高效投入成本低。

自動相變摻熱器的使用降低了成本，從而提高了收入。自動相變摻熱器不用頻繁換水，從而使原換熱器的一個弊端就是水擊現象不再發生，將設備存在的安排隱患得到解除，也使機器的使用壽命得到延長，同時與這項設備的一些相關附屬零件也延長了壽命，減少了維修的負擔，運行起來更加方便長久，節約了一大筆資金，也是一種技術上的提升。

2 結論

1）自動相變摻熱器之所以能夠被廣泛利用，是因為它從本質上解決了原始的換熱器的弊端，解決了長期存在的一些矛盾，比如安全隱患，水擊問題以及設備的維修，還有是否能長期安全運行等等問題，此項設備得到了大眾的認可。

2）自動相變摻熱器提升換熱的速度，減少了能源的水碓，節約了投入的成本，提高了收入，經濟效益也跟著得到了提高。

3）自動相變摻熱器操作流程簡單，是整套裝置，占地面積小，管線操作簡易，在生產運行上也是安全可靠的。

4）自動相變摻器提高了蒸汽能源的利用率，減少浪費與損失，在一定程度上節約了成本，使全油的使用率得到提升

5）自動相變摻熱是采用全能的自動化，減少人力物力財力的消耗，生產運行上也平穩高效，提高了人員的利用率，減少人力資源的浪費。

參考文獻

[1]王補宣.工程傳熱傳質學[M].科學出版社，2000.

[2]楊世銘.傳熱學第二版[M].高等教育出版社，2002.

[3]許文.換熱器選型與制造工藝[M].北方工業出版社，2006.

[4]敬加強.儲運設備第一版[M].西南石油大學，2002.

作者簡介

羅川（1986-），女，漢族，四川南充市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。

鄒軍，（1983-），男，漢族，重慶人，助講，學士，研究方向：鉆井工程。

劉志強，（1983-），男，漢族，河南周口市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。endprint

摘 要 以克拉瑪依重油61號集輸處理站原油加熱方式為研究對象，對原油加熱進行了分析，其稠油黏度（20℃脫氣）達2000～50000 Pa·s，密度大，粘度高，稠油物性屬特稠油，利用熱化學的沉降進行集輸脫水，再就是對原油進行高溫加熱。

關鍵詞 摻熱器；熱效率；自動控制

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0044-02

我們對原油進行高溫加熱，蒸汽相互交換，再利用換熱器在集輸工藝下，使高溫作用下的蒸汽和原油產生熱交換來達到加熱原油的效果，對自動摻熱這種新工藝的工作原理、運行工況進行了研究。分析結果表明，自動相變摻熱器的換熱器更安全，更經濟，自動化程度更高，換熱效率更高，大大降低了生產成本。

1 稠油升溫工藝與自動相變摻熱器相輔相成，互助互惠，完美結合，得到充分利用與肯定

螺旋板式的換熱器已經滿足不生產工藝的需求，運行速度和效率都不能適應社會的發展與需求，遠遠達不到集輸聯合站所定下的目標與要求，存在許多問題，為了進一步發展集輸工藝，減少不必要的設備投資，做到能源節約，聯合站選擇了自動相變摻熱器來對原油進行加熱。

1）自動相變摻熱器的功能與優勢。自動相變摻熱裝置主要是處理過程所需的工藝條件和原油的存儲運輸。產品具有結構簡單、自動化程度高、安裝靈活、加熱效果好、操作維修方便等特點。

2）自動相變摻熱器主要結構及組成。自動相變摻熱裝置為組合結構，由摻熱套管、摻熱管、操作門、鎖緊器、防震撬座、蒸汽分配器、防震圈、就地直讀式儀表、自動控制系統等組成。

圖1

3）自動相變摻熱器工作原理。自動相變摻熱器與陳舊的螺旋式換器的原理有很大的區別，自動相變摻器是一種在高壓節流之后產生的一種物理現象，高溫飽和蒸汽直接從蒸汽噴頭摻入原油這樣的一種裝置，它節約能源與人力，省時。

集輸處理站自動相變摻熱器流程如圖2。

圖2

4）技術特點：①安全性、可靠性，這項裝置采用了高新技術產業下的蒸汽摻熱原理，循環反饋，自動防震措施等等新型設計成熟的運用在這項裝置上，將加熱和控制技術融匯貫通。這項裝置是采用電動調節閥、PID自整定控制儀等產品均為油田實用可靠產品，安全可靠保障了機器的正常長久運行。②功率、傳熱效率還有適應能力強大。這項裝置與傳統的換熱器相比較而言，該設備功率大，傳熱快，適合能力強，既可以全自動，也可以手動，在某些必須手動的情況下，這項機器也可以實現手動，而且操作起來簡單明了，不需要過多的熟記一些操作流程。③安裝方便，維護簡單，管理輕松，運行費用便宜。這項裝置采用的是整體安裝方式，撬裝供貨，大大減少了現場施工帶來的一些工作量，避免了人力，減少費用。這項機器還可無人監督自行運轉，從而使運行費用降低，不用請工人守在其旁邊。減少了人力物力財力的損失。④操作簡單易懂，流程簡潔明了。與集輸站原來采用的螺旋板式換熱器相比，自動相變摻熱器已經摒棄了原有的繁瑣流程，一大堆的程序性操作，讓每多人都不能很快的運用些工具而這項設置完全無需過多的去學習，管線已經全部布置妥當，倒換流程基本上是自動的，要手動操作也很簡單，減輕了不少工人的心理負擔。

5）自動化控制。

圖3

圖4

控制器中壓電動調節閥總蒸汽線摻熱器原油出口變頻器TP控制器高壓電動調節閥12高壓電動調節閥（進口），中壓電動調節閥（進口）。

原油出口溫度中控室PID自整定系統蒸汽電動調節閥蒸汽流量傳輸原始信號控制傳熱量輸出調節信號調節蒸汽量。

6）水分析。自動相變摻熱裝置交換的過程中發生相變，由氣態轉化為液態，蒸汽變成水摻入原油中，增加了進入二段沉降罐的原油含水。

7）效果分析。

自動相變摻熱的使用使原溫在升溫的過程中運行安排。之前的換熱器在升溫的時候，總存在一些無法避免的問題，蒸汽降汽降溫后的凝結水無法從機器本身排出，需要人工消除，這樣加重了工人的工作量，任務變得繁重。還有一點原始的換熱器運行時聲音大，運行過程中有震動，這樣使換熱器的接線插頭容易斷電或者短路，這樣使員工的自身安全產生隱患，甚至使員工辭職，令工廠損失了一大批人才。而自動相變摻熱器已經完全將這一缺點糾正過來，設備內的蒸汽管線合理構成，就蒸汽通過噴頭均勻摻入原油中，并釋放出大量的能量，對原油進行高溫加熱，便可以升溫使原油減少了粘這一問題。這項設備既解決了凝結水的問題，而且還再利用起來，能源絲毫沒有浪費，還消除了以往設備出現震動而短路等相關問題，因此提高了生產過程中的安全指數，保障了操作人員自身的安全問題。

自動相變摻熱器使蒸汽熱能得以高效利用。對原來的升溫設備進行改善后，所有的蒸汽熱量都用來提高原油本身的溫度，提升效率極高，耗損量極少，蒸汽進入原油之后也不會浪費這些熱能，另外，使用自動相變摻熱器也在一定程度上減少了蒸汽的使用，減少了生產成本，可以說是一個兩全其美的方法。雖然在運行的過程中會有一些水分進入原油中，但是經研究發現只要將原油沉降一些時間，含水量就會得到控制，這樣唯一的問題也得以解決，自動相變摻熱器相比原來的機器更加高效投入成本低。

自動相變摻熱器的使用降低了成本，從而提高了收入。自動相變摻熱器不用頻繁換水，從而使原換熱器的一個弊端就是水擊現象不再發生，將設備存在的安排隱患得到解除，也使機器的使用壽命得到延長，同時與這項設備的一些相關附屬零件也延長了壽命，減少了維修的負擔，運行起來更加方便長久，節約了一大筆資金，也是一種技術上的提升。

2 結論

1）自動相變摻熱器之所以能夠被廣泛利用，是因為它從本質上解決了原始的換熱器的弊端，解決了長期存在的一些矛盾，比如安全隱患，水擊問題以及設備的維修，還有是否能長期安全運行等等問題，此項設備得到了大眾的認可。

2）自動相變摻熱器提升換熱的速度，減少了能源的水碓，節約了投入的成本，提高了收入，經濟效益也跟著得到了提高。

3）自動相變摻熱器操作流程簡單，是整套裝置，占地面積小，管線操作簡易，在生產運行上也是安全可靠的。

4）自動相變摻器提高了蒸汽能源的利用率，減少浪費與損失，在一定程度上節約了成本，使全油的使用率得到提升

5）自動相變摻熱是采用全能的自動化，減少人力物力財力的消耗，生產運行上也平穩高效，提高了人員的利用率，減少人力資源的浪費。

參考文獻

[1]王補宣.工程傳熱傳質學[M].科學出版社，2000.

[2]楊世銘.傳熱學第二版[M].高等教育出版社，2002.

[3]許文.換熱器選型與制造工藝[M].北方工業出版社，2006.

[4]敬加強.儲運設備第一版[M].西南石油大學，2002.

作者簡介

羅川（1986-），女，漢族，四川南充市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。

鄒軍，（1983-），男，漢族，重慶人，助講，學士，研究方向：鉆井工程。

劉志強，（1983-），男，漢族，河南周口市人，助講，學士，研究方向：油氣田開發。endprint