油稠井井口加熱技術的應用

戚元久 哈依熱提 韓國彤 戴玉良

（中石油新疆油田公司新港作業(yè)分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

一、引言

克拉瑪依油田九1～九5區(qū)開發(fā)是國內(nèi)開發(fā)較早的稠油油藏之一，開發(fā)距今近30年。原油整體物性較差，20℃時平均原油黏度在 8×104mp·s以 上，給生產(chǎn)帶來不利影響：（1）由于產(chǎn)出液黏度較高，使得驢頭載荷上升、抽油機工次不穩(wěn)、抽油桿上下同步不穩(wěn)。（2）油井產(chǎn)出液流動性差，造成一批井被迫冬關，每年公司冬季關井約80口，原油損失量多達 9600t。（3）油稠增加油井維護成本和生產(chǎn)管理難度，每年需消耗大量的蒸汽進行掃線以維持油井正常生產(chǎn)，井口盤根漏失大大 增加了管理難度。為此，開展了油稠井井口加熱技術的應用，有效提高油稠井的越冬能力。

圖1 電加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖

二、技術原理及工藝

1.電加熱裝置技術原理

電加熱裝置是利用間壁式換熱原理將電能轉(zhuǎn)化為熱能進行熱交換，在管道電加熱腔內(nèi)采用了液體旋流原理進行設計，增加被加熱流體在加熱腔內(nèi)流動的時間，使流體在加熱腔內(nèi)充分加熱，提升換熱效率，降低流體黏度和流阻，提高產(chǎn)出液溫度和流動能力（圖1、2）。

圖2 電加熱裝置螺旋結(jié)構(gòu)圖

其換熱能量計算公式:

式中：Q——總換熱量，J；

K——總換熱系數(shù)；

S——總換熱面積，m2；

△T——流體與換熱面溫差，℃。

電加熱裝置的技術特點：（1）在加熱腔內(nèi)采用液體旋流加熱方式，在加熱腔內(nèi)不存在油水分離現(xiàn)象，換熱效率較高。（2）電加熱管管壁及管式電加熱腔的內(nèi)壁都采用專門技術處理工藝，表面涂有防結(jié)垢材料，使電加熱器在長期工作中不結(jié)垢、不結(jié)焦，提高了加熱器的使用效果，延長其使用壽命。（3）電加熱器實現(xiàn)了軟啟動；采用溫度傳感器技術，提高了加熱管溫控能力。

2.井口工藝改造設計

充分利用油稠井井口現(xiàn)有工藝設備，通過加裝旁通工藝管匯和閘閥，使加熱裝置與原油生產(chǎn)系統(tǒng)相連通（圖3）。即在油井生產(chǎn)閘門與回壓閘門之間加裝φ39mm高壓管匯和3個DN65注汽閘門，在井場合適位置安裝電加熱裝置，并將高壓管匯兩端分別與電加熱裝置進口、出口相連接，通過切換閘門產(chǎn)出液通過電加熱裝置加熱升溫輸出到計量站，達到降低油稠井井口原油黏度的目標。力爭實現(xiàn)井口產(chǎn)出液加熱升溫在40℃以上（油井產(chǎn)液能力在4～10t/d條件下）。

三、現(xiàn)場應用

2014年公司對15口油稠井工藝流程進行改造和電加熱裝置安裝（電加熱裝置最高耗電12kW·h，正常工作時耗電約5000kW·h），改造之后，切換流程只需要在原來正常的生產(chǎn)流程下，打開新焊接旁通閥門，關閉原DN65閥門，便可直接將產(chǎn)出液改入加熱裝置進行加熱。當加熱裝置需停用，或油井需進行伴熱掃線時，只需關閉新安裝的2個旁通閘門，打開DN65閥門，便恢復了系統(tǒng)原有流程狀態(tài)。

電加熱可控加熱范圍在0～95℃，且能根據(jù)出口溫度高低自動控制加熱狀態(tài)。產(chǎn)出液在電加熱裝置中按預設溫度進行加熱，從現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可有效提高產(chǎn)出液溫度20～40℃，降低產(chǎn)出液黏度（原油黏度降低到1.07×104mp·s以下），較好滿足油井生產(chǎn)要求。每天平均單井增產(chǎn)油量1.2t。

四、效益分析

油稠井井口加熱技術的應用提高了油稠井越冬能力，自2014年10月10日投用以來，截至2015年2月4日，15口油稠井累積增產(chǎn)油量2180t，電加熱累計耗電21.6萬kW·h，取得了較好的經(jīng)濟效益。

總投入：井口電加熱裝置8萬元/套，15套總投入120萬元。

加熱裝置累計耗電21.6萬kW·h，折合費用129.5萬元。

總產(chǎn)出：累積增油2184t，按原油市場價2500元/t計，總收益為546萬元。所以總經(jīng)濟效益=總產(chǎn)出-總投入=416.5萬元。

五、結(jié)語

油稠井井口加熱技術可控加熱范圍在0～95℃，且能根據(jù)出口溫度自動控制加熱狀態(tài)，可提高產(chǎn)出液溫度20～40℃，有效降低產(chǎn)出液黏度，提高油稠井日產(chǎn)油水平，提升油稠井越冬能力。設備運行后無需人工頻繁操作，推廣應用前景較廣。