三塘湖油田邊遠井站節能改造技術研究與應用

鄭海濤陶媛龔知遠高連濤許輝鞠漢良劉小軍

（1.中國石油吐哈油田公司三塘湖采油廠；2.中國石油吐哈油田公司工程技術研究院；3.中國石油吐哈油田公司辦公室）

研究并提高供熱保溫技術水平是油田企業降本增效，實現有質量、有效益、可持續發展的有效途徑。通過對井站集輸系統采用一定的伴熱方式，可以有效降低原油黏度，提高集輸效率。目前，油田內部供熱方式主要為鍋爐熱水供熱、蒸汽供熱和電伴熱3種。不同供熱方式的成本、熱效率和能耗也不盡相同，選擇合適的供熱方式可以有效地提高集輸效率，保障原油正常生產。因此，有必要在滿足輸油工藝的基礎上進行經濟性比較，確定最優伴熱保溫方式，從而達到節能降耗的目的。

1 三塘湖油田現狀

結合三塘湖油田開發現狀，發現部分油井井位分散，存在不少邊遠井站。這些邊遠井站遠離主要生產區，社會依托性差，采用單井罐生產。冬季生產時，工藝流程易凍堵，而且收油困難，需要采用鍋爐供熱和鍋爐車配合收油，冬季生產能耗高，生產成本居高不下。

目前，三塘湖油田采用的供熱方式主要為鍋爐水供熱，而鍋爐水伴熱的供熱方式需要在前期投入較大成本，并且大幅增加員工工作量；因此，有必要對現有的供熱方式進行改造，確保在不影響油田正常生產的前提下，產生更高的經濟效益及社會效益。

2 節能改造

2013年3月，在牛東區塊馬38井，牛圈湖區塊湖219井先期安裝2臺油罐加熱器（以下稱作單井電加熱棒）進行試驗。

2.1 工作原理

單井電加熱棒主機為棒狀管式結構，根據磁場感應渦流加熱原理研發而成。加熱過程由電流通過電磁感應線圈而產生強烈的磁力場，磁力場內的磁力線作用在鐵磁性熱棒載體上，使鐵分子產生劇烈有序的共振和高速運動，生成數以萬計的磁滯渦流，渦流產生巨大循環能量轉換成有效熱能直接加熱作用于管腔內高溫導熱油[1]。

2.2 工藝特點

1）由于單井電加熱棒采用內磁式加熱方式，消耗的無功電能和釋放的雜散磁場經屏吸收產生圓環效應熱，又被二次利用重新作用于加熱罐內的原油；因此，較常規加熱器在同等加熱溫度條件下可以節省加熱時間，減少用電消耗。

2）單井電加熱棒可以自動調節加熱強度：當罐內油品溫度較低時，磁場強度最大，可使油液迅速升溫，隨介質溫度的升高自行衰減耗電功率；當達到油品預定溫度后，便自動進入長時間的停電保溫運行狀態；當油品溫度低于預定溫度時，再重新啟動。

3）單井電加熱棒具有過熱保護和防干燒斷電保護功能，防止加熱器意外干燒損壞內部元件和人為的安全事故。

4）單井電加熱棒傳熱由導熱油完成，具有散熱均勻、恒溫無明火、安全防爆的特點（圖1）。

2.3 施工安裝

圖1 單井電加熱棒結構示意圖

油罐加熱器為罐內水平安裝使用。將加熱棒上預制的安裝連接法蘭用螺栓和高壓耐油石棉橡膠與預制在罐壁母板上的安裝短接法蘭密封相連接，罐內用棒體支架牢固托住（圖2）。

圖2 單井電加熱棒安裝示意圖

在加熱棒體的安裝罐壁上預制1個溫度傳感器安裝短接法蘭和1個浮球液位器安裝法蘭。安裝焊接傳感器鋼板套，把溫控儀傳感器探頭擰入鋼護套內，護套內加注適量的導熱油或變壓器油，以減小測溫誤差。

在距油罐5m處安裝單井電加熱棒控制柜，并做好加熱棒及控制柜的接地施工。

3 推廣應用情況

通過在馬38井、湖219井實驗效果看出，利用電磁加熱棒直接對罐內原油加熱，無需鍋爐供熱或者鍋爐車進行溫油，降低了收液成本，也減輕了員工工作強度。鑒于實驗期間良好的使用效果，結合油田冬防工作需要，優選了一批邊遠井加裝電磁加熱棒，取代原加熱方式（表1）。

安裝電加熱棒的邊遠井井數占邊遠井總井數的57%，產量占64%，因此具備一定的改造價值（圖3）。

為避免單井電加熱棒因人為因素造成損壞，各區塊制定了相應的操作維護規程，規定了電加熱棒的調試步驟、安全操作及日常管理注意事項，保證了使用過程中的安全性和可靠性，并制定了適合各區塊油井的加熱時間及加熱溫度等制度。

表1 單井電加熱棒安裝情況統計

圖3 各區塊邊遠井安裝單井電加熱棒柱狀圖

由于不同區塊油井產液含水不同，因此需要加熱的時間及溫度范圍也不相同（表2）。

表2 各區塊溫油時間及效果統計

4 效益評價

4.1 經濟效益

按照冬季運行6個月計算，牛東3口建站井加裝單井電加熱棒后，減少燃煤消耗270 t，節約費用9.72萬元（表3）。

表3 建站井加裝電加熱棒前后成本對比

按照冬季運行6個月計算，牛圈湖、牛東共9口非建站井加裝單井電加熱棒后，減少鍋爐車收油153次，節約費用5.25萬元（表4）。

表4 非建站井加裝電加熱棒前后成本對比

4.2 社會效益

◇通過安裝使用電磁加熱棒，減少了因鍋爐燃燒而產生的廢氣、廢渣排放，保護了周圍環境；

◇安裝使用電磁加熱棒，可將專人駐站看守改為定期巡檢，從而優化了人員配置。

5 結論

三塘湖油田21口邊遠井全年共生產原油3905 t，平均單井日產0.5 t，一定程度上緩解了采油廠原油產量壓力。

通過改變邊遠井伴熱模式以及推廣應用單井電加熱棒的研究分析可以看出，單井電加熱棒的使用，可以有效減少邊遠井生產成本的投入，緩解采油廠成本壓力，降低員工的工作強度，緩解人員緊張的現狀；對于低產液井可以避免凍堵，保證生產運行安全平穩；但同時也存在一些問題：為保證電加熱棒安裝施工的安全，必須提前清罐、預置后，由人工進行安裝，且必須到施工現場后才能安裝，以避免運輸途中造成電磁加熱棒的損壞；如果出現故障，需要廠家指派專人維護，維護工作較復雜，將對油井生產造成一定影響；對于電加熱棒的安全性及使用壽命還有待進一步考證；各區塊電加熱棒的使用時間還未得到合理優化，存在用電浪費的現象。

6 建議

1）優化安裝施工方式，由于電磁加熱棒的安裝目前采用支架固定式安裝，通過借用電加熱棒自身重量使支架固定，造成電加熱棒的安裝必須等單井罐吊裝到位后方能施工，如要固定支架，需在罐內動火，存在較大的安全隱患。因此，考慮將現有的電磁加熱棒安裝方式進行優化，既提前完成電加熱棒的安裝，縮短施工周期，提高施工效率；同時，在今后對單井罐進行調整時，不必將電磁加熱棒取出，避免因吊裝作業或運輸過程中可能對電磁加熱棒造成的損壞。

2）由廠家對各采油區塊操作人員及維修工區維護人員進行培訓，熟練掌握常見故障問題的檢查及排除方法，減少對廠家的依賴性，將因設備維護對產量造成的影響降至最低。

3）繼續修訂完善電磁加熱棒的操作規程，對員工加強電磁加熱棒安全使用以及日常管理的相關培訓，避免出現人身傷害或因誤操作對設備造成損壞。

4）優化電磁加熱棒的運行制度，通過結合現場實際，對各區塊不同黏度的原油采用不同的加熱溫度及加熱時間，逐步摸索出適合不同油井的運行制度，最大限度地減少溫油時造成的用電浪費。

[1]王俊玲,劉慧敏.電磁式電加熱技術的研究及應用[J].科學之友,2010(10):20.