井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 116000)

井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 116000)

電加熱管線集輸方式在外圍油田偏遠(yuǎn)低產(chǎn)采油井廣泛應(yīng)用，隨著油井生產(chǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，管線老化嚴(yán)重，特別是冬季氣溫過低，管線溫度過低導(dǎo)致油溫過低流動(dòng)性差造成井壓升高,因石油在管道內(nèi)結(jié)塊和結(jié)蠟經(jīng)常造成輸油管道堵塞,給油田生產(chǎn)帶來很多麻煩。井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，不僅有效解決了這一生產(chǎn)難題，而且達(dá)到良好的節(jié)能降耗效果，為油田石油集輸管道加熱伴熱的理想方式。

井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置;電加熱;集輸;節(jié)能

1 問題的提出

由于初始投資成本低，基建速度快等優(yōu)點(diǎn)，電加熱集輸管運(yùn)方式在外圍油田邊遠(yuǎn)采油井得到廣泛應(yīng)用，但由于投產(chǎn)時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致管線電路老化以及認(rèn)為不可抗的破壞因素，尤其是冬季氣溫過低，導(dǎo)致管線回壓升高，結(jié)蠟嚴(yán)重，管線堵塞，影響作業(yè)區(qū)產(chǎn)量，甚至當(dāng)單井憋壓超過一定程度，會(huì)造成跑冒滴漏現(xiàn)象，進(jìn)而形成影響惡劣的環(huán)保事件。傳統(tǒng)的管線加熱器、碳纖維伴熱方式通常難以到達(dá)較好效果。

2 井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計(jì)原理與方案

集膚電加熱裝置的工作原理是集合交流電的集膚效應(yīng)、磁熱效應(yīng)和電熱效應(yīng)為一體。所謂集膚效應(yīng)，就是當(dāng)交流電通過碳鋼管道的電流在自身交變磁場(chǎng)作用下逐漸趨膚在管道表面的一種現(xiàn)象；將低壓交流電接在具有通磁性的鋼管首端和尾端時(shí)，接入工頻或脈沖或中頻交流電壓，電流將會(huì)在鋼管的表面流動(dòng)，頻率越高趨膚效應(yīng)越明顯，電流不是均勻分布在鋼管的截面上，而是集中于鋼管的外表面，電流密度變大導(dǎo)通面積變小電阻變大從而發(fā)熱；交變電流會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)而形成反向的交變磁場(chǎng)，鋼管內(nèi)會(huì)發(fā)生渦磁現(xiàn)象而產(chǎn)生磁熱效應(yīng)，綜合上述的電熱效應(yīng)和磁熱效應(yīng)使得鋼管發(fā)熱而達(dá)到加熱的目的。用鋼管表面的溫度來控制電源或頻率就能夠?qū)崿F(xiàn)加熱溫度的控制。

集膚電加熱裝置，基本上由變壓器、變頻器組成加熱電源、電源濾波器、溫度檢測(cè)和溫度控制系統(tǒng)、動(dòng)力電纜、輸油管、保溫層、保護(hù)外殼等部分組成。電氣部分全都安裝在電控箱內(nèi)。加熱電源分工頻加熱電源和中頻加熱電源兩種。(見圖1)

圖1 井口加熱方案圖

3 試驗(yàn)應(yīng)用分析

我們選取頭臺(tái)油田第二作業(yè)區(qū)52-17井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得如下效果：

（1）：52-17井加裝井口管道集膚防凝裝置后由原來的2.2mpa壓力下降到1.2mpa，集輸生產(chǎn)正常運(yùn)行，取得了明顯的實(shí)際應(yīng)用效果。

表1 52-17井管道集膚防凝裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表2 52-17井兩種伴熱方式數(shù)據(jù)對(duì)比分析

（2）：經(jīng)過兩種伴熱方式數(shù)據(jù)對(duì)比后，管道集膚防凝裝置明顯優(yōu)于原有的電加熱伴熱方式，即節(jié)省了每年的井口保溫材料，又降低了能源消耗也達(dá)到了管線的加熱溫度。

4 結(jié)語

（1）井口管道集膚防凝裝置具有良好的加熱效果，能夠有效解決生產(chǎn)難題。

（2）井口管道集膚防凝裝置的應(yīng)用，可以取消單井管線碳纖維伴熱、井口加熱器等裝置，極大地縮減基層生產(chǎn)成本。

（3）井口管道集膚防凝裝置具有良好的節(jié)能降耗效果，可以在外圍采油廠偏遠(yuǎn)采油井廣泛推廣。

[1]趙乾坤，趙洪建，彭鵬.原油管道防凝措施研究[J].中國(guó)石油和化工質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，2012，32（6）：77～77.

李文智（1988-），2011年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)就職于大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部.