油井電磁防蠟裝置應用效果及節能評價*

高寶元 （中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院）

油井電磁防蠟裝置應用效果及節能評價*

高寶元 （中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院）

在油井采油過程中，為了達到降低油井負荷，節能降耗，延長油井免修期的目的，在油井上應用了電磁防蠟裝置，能產生變頻強電磁場，引起蠟分子的內共振，導致蠟晶結構與形狀發生變化，抑制了蠟分子的結晶過程，同時對已形成的蠟晶產生一定的破碎作用，從而達到防蠟的效果。2015年7月在長慶油田第七采油廠白豹油田10口油井現場應用表明，油井懸點負荷平均下降了14.91%，系統效率平均提高了5.61%，負載電流平均下降了17.83%，平均有功節電率為19.87%，無功節電率為12.72%，綜合節電率為18.73%，油井平均日節約電22.8 kWh。

油井防蠟；變頻電磁場；內共振

引言

長慶油田開發層系較多，各層系原油性質的不同，油井結蠟程度存在差異，有的區塊結蠟比較嚴重。結蠟會影響油井正常生產，加大油井懸點載負荷，增加系統能耗，降低系統效率和泵效，影響油井產量，甚至直接堵死油管，造成油井停產。長慶油田第七采油廠白豹和大板梁油田有360口定向油井和30口直油井都是結蠟比較嚴重的油井。結蠟越嚴重的油井，管桿摩擦力越大，對懸點載荷影響越大，負載電流增加越多，有功功率和無功功率消耗就會更多，油井效率就會更低。新型的油井電磁防蠟裝置，它是一種低成本、高效率的長效性防蠟裝置。利用高性能電磁防蠟裝置，能產生變頻強電磁場，引起蠟分子的內共振，導致蠟晶結構與形狀發生變化，抑制了蠟分子的結晶過程，同時對已形成的蠟晶產生一定的破碎作用，從而達到防蠟的目的，減少油井懸點載負荷，提高了抽油機系統效率。

1 油井電磁防蠟裝置

1.1 電磁防蠟機理

如圖1所示，油井電磁防蠟系統主要由抽油機、輸油管線和輸油管線上安裝的電磁防蠟裝置構成。

圖1 油井防蠟系統

根據電磁波傳播理論，電場轉換為磁場，磁場又轉換為電場，電磁場沿著管線向兩端傳播，在能量沿管線傳播過程中磁場作用于管線內的原油。通過磁質膠體效應，使原油中蠟質點帶有負電荷，經磁場處理后，蠟質點在感應磁場的作用下，其分子間的力受到干擾，不再按原來的規律排列，抑制了蠟晶的生長，減緩了蠟結晶過程；通過氫鍵異變效應，在一定強度磁場作用下可以打斷蠟的氫鍵，改變蠟的鍵角或鍵的強度，使其不易構成骨架，破壞了蠟晶間的聚結，使蠟晶不易聚集[1]。從而防止其從原油中析出，堆積在井筒內表面和抽油桿上，使它失去脫離原油而附著到井筒內表面和抽油桿上的能力，使蠟分子懸浮在原油中，不易結晶析出從而達到防蠟的目的。

1.2 裝置構成

如圖2所示，油井電磁防蠟裝置主要由AC電

源輸入單元、溫度控制單元、器件保護單元、電流轉換單元、保護報警單元、負載單元、傳感保護單元和控制信號單元組成，將電磁防蠟裝置安裝于地面井口輸油管線上，效果作用于井下。主要是將工頻交流電源轉換為電磁轉換器所需要頻率變化的電源，根據油井產液及油井含蠟情況自動進行參數調節，達到最佳的防蠟效果[2]。同時磁場會降低原油溶液的黏度，增強流動性，有利于管線輸送。

圖2 油井電磁防蠟裝置構成

1.3 技術指標

輸入電壓：AC380（1±10%）V，50 Hz；輸出電壓：可調；輸出電流：0～10 A；整機功耗：0～600 W；主通徑：40 mm；電磁轉換主體長：1200 ±20 mm；密封壓力：15 MPa；連接方式：油管螺紋；使用環境：-30～50℃。

2 現場應用

2015年7月，對長慶油田第七采油廠白102井區結蠟嚴重的10口油井，含蠟量為30%～40%，原油的凝固點為30～40℃，最大載荷50 kN以上，平均熱油洗井周期30天，平均加藥時間7天，進行了電磁防蠟裝置的應用。安裝之前，選用長慶油田認可的在檢定合格周期內的PMTS3.1系統效率測試儀對油井進行測試，測試生產數據見表1。

表1 10口油井安裝前測試生產數據

安裝電磁防蠟裝置3個月后，2015年11月對這10口油井進行了生產數據測試見表2。

表2 10口油井安裝后測試生產數據

3 節能評價

油井安裝電磁防蠟裝置后，對載負荷下降率、油井泵效增加量、系統效率增加量、負載電流減少率、有功節電率、無功節電率和綜合節電率效果進行評價，依據SY/T 5264—2012《油田生產系統能耗測試和計算方法》、GB 31453—2015《油田生產系統節能監測規范》及SY/T 6422—2008《石油企業節能產品節能效果測定》進行測試和評定。

有功節電率：

式中：ξJY——油井電動機有功節電率，%；

W1——安裝前電動機有功耗電量，kWh；

W2——安裝后電動機有功耗電量，kWh。

無功節電率：

式中：ξJW——油井電動機無功節電率，%；

Q1——安裝前電動機無功耗電量，kvar·h；

Q2——安裝后電動機無功耗電量，kvar·h。

綜合節電率：

式中：ξJ——綜合節電率，%；

Kq——無功經濟當量，0.09～0.1 kW/kvar，

取值按GB/T 12497的規定執行。

10口油井安裝電磁防蠟裝置后，對油井懸點負荷下降率、油井泵效增加量、系統效率增加量、負載電流下降率、有功節電率、無功節電率和綜合節電率計算結果見表3。

表3 10口油井安裝電磁防蠟裝置后計算結果單位：%

通過計算10口油井安裝防蠟裝置后，可知油井平均日節約電22.8 kWh，水驅油井平均熱水洗井周期由30天，延長到180天；平均加藥時間由7天，延長到150天。

4 結論

1）電磁防蠟裝置針對抽油機井防蠟效果較為明顯，達到了防蠟降黏效果。與化學清防蠟相比，沒有維護工作量，不受雨雪天氣等惡劣環境的影響，同時也不受道路、機械故障的影響，解決了路途遠和路況差井的加藥和熱洗作業難的問題。

2）電磁防蠟裝置沒有副作用，而從井口加入化學清蠟劑會殘留在原油中，同時對環境有污染。電磁防蠟器的應用可以解決藥劑費用高，勞動強度大，清蠟次數頻繁等問題。

3）安裝電磁防蠟裝置后，油井下防蠟管后會減少負載電流、有功功率和無功功率，提高了有功功率節電率和綜合功率節電率，降低了電網損耗和電費支出。

4）電磁防蠟裝置不但可用于結蠟油井也可用于輸送含蠟輸油管線的防蠟措施。

[1]馬秀波，周開學.磁處理對原油結蠟影響的機理分析[J].油氣儲運，2004，23（4）：35-39.

[2]代越，張建國.油井變頻電磁場防蠟的實驗研究[J].石油學報（石油加工），2012，28（3）：494-497.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.017

2016-01-29

（編輯 鞏亞清）

高寶元，工程師，2008年畢業于西安交通大學，從事石油電氣工程及自動化研發工作，E-mail：gbaoyuan__gcy@cnpc.com. cn，地址：陜西省西安市長慶興隆園小區，710018。

中國石油集團川慶鉆探工程有限公司科技專項“油田用電設備節能降耗及數字化遠程監控技術應用研究”，項目編號：CQ2014B-11-2-3。