杏北油田聚能加熱技術應用實踐及改進分析

許文會（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

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杏北油田聚能加熱技術應用實踐及改進分析

許文會（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

杏北油田在距離熱源較遠、相對獨立的中小規模建筑（油田注水站、配注站、聚合物注入站等）采用了聚能加熱技術，較好地滿足了采暖需求且節能效果顯著。結合杏北油田聚能加熱技術的實際應用情況，根據目前在應用過程中存在的問題，從工藝、施工、管理查找原因，通過對應用方法及技術流程等多方面措施進行分析和探討，尋求聚能加熱技術的改進方向和應用潛力，持續探索該采暖技術在油田應用的可行性。

聚能加熱技術采暖節能

2001年起，杏北油田開始大規模采用聚合物驅開發，部分新建的注入站由于位置較為分散，周圍無可托氣源，不宜采用加熱爐的采暖方式，而改用電采暖方式。電采暖調節靈活，無需人工管理，但存在運行費用高、舒適感差等問題。為此，杏北油田2008年起采用聚能加熱技術替代電采暖。

1　聚能加熱技術的工作原理

聚能加熱技術的核心是液體聚能加熱器。液體聚能加熱器是一種新型熱源設備，它不用任何加熱元件，主要利用液體“空化聚能現象”所產生的強大沖擊波，使沖擊能量轉化為熱能，實現供暖目的，熱效率可達90%以上。同時，液體聚能加熱器可采用多機并聯組合的方式使用，可成倍增大供熱能量，液體最高加熱溫度可達98℃。液體聚能加熱器工作原理見圖1。

圖1　液體聚能加熱器工作原理示意圖

2　現場應用

2.1應用規模

杏北油田在距離熱源較遠、相對獨立的中小規模建筑（油田注水站、配注站、聚合物注入站等）采用了聚能加熱技術。自2008年以來，共應用13套機組，目前投產11套，總功率為1300 kW，設單臺備用。

2.2運行情況

從采暖期開始至11月末、次年3月至采暖期末，室外最低氣溫-10℃左右，只運行1臺機組；12月至次年2月份，室外最低氣溫-24℃左右，運行2臺機組（1臺機組備用），以保證室溫保持在19～22℃，能夠滿足采暖的需要。裝置運行方式見表1。

表1　聚能加熱裝置運行方式

3　存在問題

新技術的應用是一個逐步完善的過程，通過跟蹤調查了解到聚能加熱技術在油田應用過程中也暴露出一些問題，主要是設備故障率高、部分工藝不完善、管理制度缺失等問題。

3.1采暖效果逐漸下降

現場調查發現，投產2年以后，員工普遍反映值班室溫度較往年降低。從運行上看，按照運行模式回水溫度至50℃時，設備自動停機，實際上僅安裝第一年能夠達到停機溫度，目前設備均為全天運行，無法達到停機溫度；從數據上看，最高回水溫度逐年下降（表2）。

表2　最高回水溫度統計

分析認為：隨著運行年限的延長，葉輪在高速旋轉情況下打擊液流，葉輪磨損，與裝置間的間隙逐漸變大，導致發熱效率降低；出口壓力調節不當造成發熱效率降低。裝置運行需要將出口壓力控制在0.6～0.7 MPa之間，壓力過低裝置發熱效率低，過高升溫過快。以聚杏2-1注入站為例，3#裝置出水溫度在0.7 MPa左右時較合適（表3）。

表3　聚杏2-1注入站不同出口壓力下45 kW裝置溫度變化

3.2設備故障率逐年升高

杏北油田應用聚能加熱技術以來，每年設備運行的故障率較高。據統計，2012年采暖期內各站共報修39次，主要故障部件為電動機、機械密封、電動機軸承，其中機械密封為易損件，平均1～2個采暖期更換1次。當電動機聲音異常、運行電流降低、機組振動幅度增大、系統壓力低時，需要進行檢修。由于裝置采用高速電動機，機組在運行過程中處于高速、高溫條件下，機械密封和軸承極易失效，產生故障，嚴重時燒毀電動機。

3.3部分工藝不完善

1）水箱無液位顯示，補水不及時導致系統故障。聚能加熱裝置對水量有要求，系統內水量不足會引起無法提溫、燒毀電動機等問題。該裝置目前采用自動補水，未設置液位視窗，不便于員工日常觀測，一旦自動補水失效員工不能及時發現。

2）自控監控點不完善，電動機故障無法及時發現。通過調查，現場僅有電動機過載保護，無過溫保護，從而發生電動機燒毀的現象。另外，自控儀表箱均設置在泵房，未設置在儀表值班室，導致員工不能及時監測運行狀態。

3.4運行噪音高

機組運行時噪音較高，具體測試數據見表4。機組雖然放在泵房內或單獨設置，但員工在采暖期進行維護和操作時仍然置身于噪聲中，影響員工健康。

表4　聚能加熱運行及停運時噪音測定數據

4　現場管理及工藝完善措施

4.1強化日常維護和管理

1）規范啟機操作，降低機械密封故障。機組啟動前確保水量充足、放氣充分，啟動前務必盤車，使機械密封的動環和靜環分離再啟機；啟動后觀察壓力，聽運行聲音是否異常。

2）制定管理制度，提高管理水平。制定機組維護保養制度，建立運轉記錄，達3000 h添加高溫潤滑油，至6000 h更換機械密封和軸承。對設備操作、溫度設定、適時補水、常見故障作出規定，規范員工操作，保證設備平穩高效運行。

3）精細日常操作，提高采暖效果。監測電流變化，及時停機放氣，啟機前放氣不徹底和系統運行均會導致系統內含有氣體，使機組采暖效果下降。采暖期開始前提前倒運各臺泵，發現問題及時解決，防止采暖期故障影響供暖效果。值班室溫度低時可適當調整泵房采暖閥門大小，以保證值班室溫度，做好門窗密封，減少散熱。

4.2工藝完善措施

1）針對水箱無液位顯示，加裝液位計，方便員工觀察液位。

2）采用新工藝，消除噪音影響。由于一代產品所產生的噪音污染主要來自于電動機運行，二代靜音型產品無電動機，基本感覺不到聲音（噪音低于20 dB），消除噪音影響。

5　結論及認識

1）距離熱源較遠、相對獨立的聚合物注入站等小型站庫采用聚能加熱技術，能夠滿足采暖需要。

2）隨著運行年限延長，設備出現故障率高、熱效率下降等問題。

3）做好設備維護保養、日常管理和優化運行方式是設備高效平穩運行的保障。

4）在今后的建設中，有以下幾點建議：推廣靜音型產品，減少噪音污染；優選葉輪、空化器的材質，減少腐蝕對效率的影響；當機組設置在簡易泵房內時，增加通風裝置，加強電動機過溫保護，并合理設置自控儀表。

新型降黏劑NJH-1突破涇河油田稠油開發難題

6月2日，涇河油田JH17P36井于現場加注新型降黏劑NJH-1，加注后油井電流由16.4 A下降至8.8 A，年節約電費2.49萬元；地層溫度下降黏率達89%，有效提高井筒原油流動性，延長維護周期，年節約維護費用3.9萬元。

涇河油田長8儲層裂縫發育，油井初產高，日產油量可達20 t，但該儲層原油黏度較高，屬于普通稠油油藏。油井舉升過程中隨著井筒溫度逐漸降低，原油黏度增大，造成舉升能耗較大，且易出現桿柱上下行困難的軟卡現象，油井熱洗、檢泵等維護周期短等問題，嚴重影響油井高效舉升。

針對這些問題，工程院進行技術攻關，形成了具有自主產權的新型降黏劑。自2014年9月，工程院研究人員深入現場分兩批提取30井次油水樣，通過化驗分析，明確了井筒溫度、含水變化等對原油黏度的影響，并結合長8儲層的地層溫度及地層水礦化度，研制出針對該儲層原油的新型降黏劑NJH-1。室內實驗證明，該降黏劑濃度為0.3%時，降黏率大于90%，可滿足提高井筒原油流動性的要求。JH17P36井的現場試驗表明，該降黏劑可大幅降低油井電流及原油黏度，有效降低能耗，節約生產維護費用。

來源：中國石化新聞網付亞榮供稿

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.009

2015-04-16）

許文會，工程師，2004年畢業于大慶石油學院（石油工程專業），從事油氣集輸規劃工作。E-mail：xuwenhui@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市紅崗區大慶油田有限責任公司第四采油廠規劃設計研究所，163511。