電加熱技術在集輸系統中的節能應用分析

任漢陽

江蘇石油勘探局 技術監督處 (江蘇 揚州 225009)

電加熱技術在集輸系統中的節能應用分析

任漢陽

江蘇石油勘探局 技術監督處 (江蘇 揚州 225009)

近年來，井口電加熱裝置在油田應用的越來越廣，該裝置投資低、管理方便、不污染環境。但是,該技術對油井能耗狀況、機采系統效率方面，還沒有系統的分析。為此，結合沙埝油田區塊的井口電加熱改造情況，分析改造前后的機采系統效率和能源消耗情況，探討電加熱技術的節能潛力。

電加熱 伴熱技術 節能

1 原油集輸技術的發展現狀

原油集輸的工藝有很多，按原油物性分為冷輸和加熱輸送兩大工藝。由于我國原油主要是“三高”原油，所以基本上都采用加熱輸送[1]。江蘇油田大部分油區自投入開發以來，原油集輸流程一直采用大站集中供熱、井站三管流程的建設模式，其優點是管理方便、井口回壓低、集輸距離長，適應了江蘇小斷塊油田的地質狀況。但其能耗高、散熱損失大、腐蝕嚴重等缺點也是顯而易見的。

隨著新技術開發和利用速度越來越快，電伴熱技術因具有效率高、溫控準等優點，很快進入了原油輸送工藝中。目前主要分為阻抗伴熱、電磁感應伴熱、柔性材料伴熱、集膚效應伴熱4種類型[2]。

到2005年，江蘇油田井口電加熱器得到了大力推廣，結合中頻感應解堵技術，被油田多個油區應用。同傳統三管流程相比，節約投資、維護費用降低、取消加熱爐、減少向大氣中排放廢氣，是目前較為理想的輸油伴熱技術。

“十一五”期間，江蘇油田試采一廠已應用井口電加熱器162臺，合計功率2 613kW。結合試采一廠沙埝油田集輸系統井口電加熱器應用情況，對其節能效果進行探討。

2 沙埝油田井口電加熱器的應用情況

2.1 沙埝油田改造之前現狀

2.1.1 2009年沙埝油田地面建設現狀

沙埝油田由沙19、沙20東、沙20西等區塊組成，共有油井134口，正常開井119口，除有2口單井配多功能罐外，其余全是熱水伴熱輸送，日產液量948.4t，綜合含水66%，建有沙埝聯合站1座。沙埝聯合站位于油區中心，日正常運行2臺蒸汽鍋爐，站內蒸汽供熱，站外集輸采用熱水供熱。

2.1.2 計量站和單井分布狀況

（1）沙19塊位于聯合站以南，最遠計量站是沙19－36計量站，距聯合站約5 000m，最遠井是沙19－42、43井，距計量站750m。

（2）沙20東區位于聯合站東北，最遠計量站沙20－32計量站，距聯合站約3 700m，最遠沙20－30井，距計量站813m。

（3）沙20西區位于聯合站西北，最遠計量站沙X42計量站，距聯合站約4 000m，最遠沙23－13、14井距計量站823m。

3個最遠的計量站和邊遠井一直都存在回壓高、油溫低的問題，隨著沙埝油田進一步開發，各區塊供熱、集輸負荷增加，邊遠計量站、油井供熱更加不足，嚴重影響著原油安全生產。

2.2 2010年沙埝油田改造后現狀

改造后，沙埝油田共安裝井口電加熱器45套，同時配套安裝中頻解堵，井口電加熱器的總裝機功率545kW。

日常運行時，開啟井口電加熱器，控制油井出口原油溫度，中頻加熱器關閉，僅做解堵使用，沙埝聯合站鍋爐仍要為其他油井的輸油管線提供熱水伴熱。

3 應用電加熱器前后能耗狀況

2011年3月,選取了沙20-32計量站轄井區域,進行了井口電加熱器能效測試(表1)。

根據試采一廠沙埝油區改造前后采油十隊和輸油二隊同期能耗統計數據，計算項目實施前后的綜合能耗情況(表2)。

由表2可知,改造后的年能耗下降869.39t(標煤)，下降了 15.87%。

改造后的產液綜合能耗下降30.39kg/t(標煤)，下降了21.17%。

4 節能優化應用分析

由于該工藝引進初期受技術制約和經驗不足的影響，每口單井均設井口電加熱和中頻柜，造成投資高和用電量增加的問題。近幾年，在生產過程中，通過現場測試和加強管理，逐步摸索降低井口電加熱工藝運行成本的方法。

4.1 停用井口電加熱器，啟用中頻伴熱加熱

除了井口電加熱器，油管的中頻伴熱也可以將油溫提高。選取沙20-56井進行對比測試(表3)。

很明顯，啟用中頻能耗高于井口電加熱器。據測試，沙埝地區井口電加熱器的平均加熱效率是92.35%；2008年李堡油田應用了單管中頻伴熱技術，熱效率測試僅為65%，能耗偏高。其主要原因是中頻功率的選擇按最長管線的解堵需要來設計，存在額定功率設置過大；其次管線熱損失也較高。所以，啟用中頻加熱取代井口電加熱器，不太合適。

4.2 井口電加熱器功率的設置

表1 沙埝部分電加熱器測試結果匯總表

表2 采油十隊和輸油二隊改造前后年總能耗統計表

表3 沙20-56井對比數據

目前，試采一廠在用的大部分井口電加熱器功率為8kW和13kW兩種，電加熱器溫度上下限設置在50～65℃之間，對其分別進行了分析(表4、表 5)。

從表4和表5看出，井口電加熱器功率減半的情況下，發現井口壓力變化不是很大，對油井生產沒有造成什么影響。因此,從設計方面來講，配備功率是可以降低的，但是,前提是產油量不能太高的井。從使用方面來說，應按照季節、氣溫和油井出液變化情況及時調整井口電加熱器的設定加熱溫度范圍，設定時根據井口壓力和進計量站溫度的變化及時調整，在井口壓力可以承受的范圍內，盡量將加熱溫度設定低一些，而沒必要把電加熱器溫度設置在50～65℃之間。

4.3 長距離單井加熱方式的優化

對于長距離的單井管線采用井口電加熱器加熱時，井口溫度必須很高，散熱損失也較大，而且會造成電加熱器頻繁起跳，使其使用壽命減少 (表6)。

對于沙19-36長距離，低液量的情況，可以取消井口電加熱，將中頻控制分設伴熱檔和解堵檔，平時僅采取低負載伴熱，實現低溫輸送，也能節約不少投資費用。

因為中頻解堵只在油井作業或其他原因長時間停井時才使用，安裝中頻伴熱電源柜利用率較低，目前，采用配備撬裝移動式中頻電源柜來取代單井（井組）安裝中頻電源柜，是比較合理的選擇。

4.4 取消井口電加熱器，實現不加熱輸送

目前單管集輸工藝，普遍在每個油井上都加井口電加熱器，既造成投資浪費，也增加了能耗。而實際使用中，由于大部分油井是叢式井，井站距離不長，即使井液溫度低于凝固點也可以正常流動。通過在沙26平4井、瓦18井單井拉油站所做實驗可知（表7），在井口電加熱器關閉情況下井口回壓上升不大，對油井正常生產不造成影響。

通過分析，一般井站流程距離在100m以內，不需要安裝井口電加熱器，只需要配中頻解堵工藝；對于采用串聯集輸模式的叢式井，如果油井距離干線較遠，可以在叢式井流程的匯合點加井口電加熱器；對于高含水、高液量（≥15t/d）的油井，不加熱集輸的范圍可擴大到200～300m以上。

表4 沙20-54井調整功率對比

表5 沙20-55井調整功率對比

表6 沙19-36和沙20-54井對比數據

表7 開啟和關閉井口電加熱器運行狀況

5 結束語

采用井口電加熱技術，能耗設備效率利用明顯優于原熱水伴熱工藝，也略優于中頻伴熱工藝，節能效果顯著，值得在油田新、改建工程中大力推廣。但是，在選擇電加熱器時，必須考慮輸送距離、產能情況和熱損失等其他因素，合理計算所需有功功率，降低能源消耗。在測試中發現井口電加熱的管理還不到位,需要進一步細化調節,使能耗水平進一步下降。同時，在含氣高的區塊和單井，井站流程短的盡可能采用不加熱集輸或低負載加熱，對流程長的井站，安裝井口電加熱和中頻解堵，成本及運行費用較高,最好結合條件,選擇小型燃氣爐或多功能罐升溫。

[1]黃春芳.原油管道輸送技術[M].北京:中國石化出版社,2005.

[2]佟德斌.原油輸送中電伴熱技術的應用問題研究[J].中國科技信息,2006(19):55-56.

In recent years,electrical heating equipment at well head is widely used in the oilfields,for this equipment is lower in investment,convenient in management,and does not pollute the environment.However,this technology has no systematic analysis in the energy consumption of wells and the efficiency of mechanized oil production.Therefore,based on the electrical heating reform state at well head of Shanian oilfield block,the analysis focuses on the efficiency of mechanized oil production and the state of energy consumption before and after the modification so as to explore the energy-saving potential of electrical heating technology.

electrical heating;heat tracing;energy-saving

任漢陽(1974-)，男，現主要從事節能監測工作。

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2012-01-05▏