井口管道集膚效應防凝裝置的設計與應用

李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發指揮部，黑龍江 大慶 116000)

井口管道集膚效應防凝裝置的設計與應用

李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發指揮部，黑龍江 大慶 116000)

電加熱管線集輸方式在外圍油田偏遠低產采油井廣泛應用，隨著油井生產時間的增長，管線老化嚴重，特別是冬季氣溫過低，管線溫度過低導致油溫過低流動性差造成井壓升高,因石油在管道內結塊和結蠟經常造成輸油管道堵塞,給油田生產帶來很多麻煩。井口管道集膚效應防凝裝置的設計與應用，不僅有效解決了這一生產難題，而且達到良好的節能降耗效果，為油田石油集輸管道加熱伴熱的理想方式。

井口管道集膚效應防凝裝置;電加熱;集輸;節能

1 問題的提出

由于初始投資成本低，基建速度快等優點，電加熱集輸管運方式在外圍油田邊遠采油井得到廣泛應用，但由于投產時間過長導致管線電路老化以及認為不可抗的破壞因素，尤其是冬季氣溫過低，導致管線回壓升高，結蠟嚴重，管線堵塞，影響作業區產量，甚至當單井憋壓超過一定程度，會造成跑冒滴漏現象，進而形成影響惡劣的環保事件。傳統的管線加熱器、碳纖維伴熱方式通常難以到達較好效果。

2 井口管道集膚效應防凝裝置的設計原理與方案

集膚電加熱裝置的工作原理是集合交流電的集膚效應、磁熱效應和電熱效應為一體。所謂集膚效應，就是當交流電通過碳鋼管道的電流在自身交變磁場作用下逐漸趨膚在管道表面的一種現象；將低壓交流電接在具有通磁性的鋼管首端和尾端時，接入工頻或脈沖或中頻交流電壓，電流將會在鋼管的表面流動，頻率越高趨膚效應越明顯，電流不是均勻分布在鋼管的截面上，而是集中于鋼管的外表面，電流密度變大導通面積變小電阻變大從而發熱；交變電流會產生交變磁場，交變磁場又會產生反向電動勢而形成反向的交變磁場，鋼管內會發生渦磁現象而產生磁熱效應，綜合上述的電熱效應和磁熱效應使得鋼管發熱而達到加熱的目的。用鋼管表面的溫度來控制電源或頻率就能夠實現加熱溫度的控制。

集膚電加熱裝置，基本上由變壓器、變頻器組成加熱電源、電源濾波器、溫度檢測和溫度控制系統、動力電纜、輸油管、保溫層、保護外殼等部分組成。電氣部分全都安裝在電控箱內。加熱電源分工頻加熱電源和中頻加熱電源兩種。(見圖1)

圖1 井口加熱方案圖

3 試驗應用分析

我們選取頭臺油田第二作業區52-17井進行現場試驗，取得如下效果：

（1）：52-17井加裝井口管道集膚防凝裝置后由原來的2.2mpa壓力下降到1.2mpa，集輸生產正常運行，取得了明顯的實際應用效果。

表1 52-17井管道集膚防凝裝置試驗數據統計表

表2 52-17井兩種伴熱方式數據對比分析

（2）：經過兩種伴熱方式數據對比后，管道集膚防凝裝置明顯優于原有的電加熱伴熱方式，即節省了每年的井口保溫材料，又降低了能源消耗也達到了管線的加熱溫度。

4 結語

（1）井口管道集膚防凝裝置具有良好的加熱效果，能夠有效解決生產難題。

（2）井口管道集膚防凝裝置的應用，可以取消單井管線碳纖維伴熱、井口加熱器等裝置，極大地縮減基層生產成本。

（3）井口管道集膚防凝裝置具有良好的節能降耗效果，可以在外圍采油廠偏遠采油井廣泛推廣。

[1]趙乾坤，趙洪建，彭鵬.原油管道防凝措施研究[J].中國石油和化工質量與標準，2012，32（6）：77～77.

李文智（1988-），2011年畢業于吉林大學地質學專業，現就職于大慶油田海拉爾石油勘探開發指揮部.