油井電加熱綜合節能降耗技術實踐

李佳陽

【摘要】：興隆臺采油廠高粘、重蠟的油井管理難度大，所以油井電加熱技術應用十分廣泛，抽油機均配置了電加熱裝置。電加熱桿井的噸油耗電，廠定指標要求小于190K·wh/t，而作業區電加熱桿井的實際噸油耗電一般高于200K·wh/t，平均387.4K·wh/t，遠高于指標。當噸油耗電高時，在同等產出情況下，同樣電費消耗高，若一年電加熱桿井電量多消耗100萬K·wh，則多支出電費100*0.5945≈59.5萬元。

【關鍵詞】：油井電加熱 ； 綜合節能； 降耗技術實踐

目前油井電加熱控制有兩種方法，連續加熱和降低電流，上述方法都不能有效的降低電加熱桿的耗電，為此，針對目前電加熱裝置控制現狀及其節能手段，本文對電加熱裝置電能消耗節能進行了較深入研究，提出了油井電加熱桿節能降耗新方法。該方法的核心是通過了解電加熱桿的工作機理，在保證抽油機正常工作同時降低電加熱裝置的啟用時間。實驗數據表明該新方法完全可行，降低了電加熱的用電量，節能效果明顯，達到節能降耗和環保經濟的目的。

1、 技術原理與簡介

1.1電加熱桿原理

電加熱抽油桿裝置由變徑接頭、空心桿、整體電纜、電熱光桿、電纜三通、防噴盒、電加熱控制柜、變壓器等部件組成。

電加熱桿技術是通過趨膚效應原理加熱空心抽油桿。當交變電流流過空心抽油桿時，空心抽油桿周圍變化的磁場在空心抽油桿中產生感應電流，從而使得沿空心抽油桿截面的電分布不均勻，尤其當頻率較高時，電流幾乎集中在管壁極薄層內流過，從而大幅度增加電流阻抗， 使空心抽油桿桿體的溫度升高。通過熱傳導，提高井筒內原油溫度，降低原油黏度，增加流動性，防止結蠟，有效解決高凝、高黏、高含蠟原油在井筒舉升過程中的難題。

1.2電加熱桿特點

1.2.1電加熱桿地面設施簡單，使用方便，易于管理。

1.2.2井筒加熱均勻，加熱段長，加熱溫度可以調控。

1.2.3桿柱結構比較簡單，起下作業方便，并且全套設備可以多井次重復使用。

1.2.4可減少抽油機負荷，改善抽油機工作狀況。

電加熱桿也存在著最大的缺點，就是耗電量大。如何降低耗電量成為我們研究的主要內容。電加熱桿合適的電流無法確定，電加熱桿的溫度隨電流的增加而升高，電流過低起不到較好的降粘和清防蠟作用，過高會增加系統的耗電量。而且電加熱桿的加熱目的為清防蠟與降粘，對于馬字號大多數井來說，清防蠟是主要目的，而對于大洼一部分油井，降粘才是主要目的。目前電加熱桿的工作制度為常開，大大的增加了耗電量。所以調整合適的電流和改變電加熱桿的工作制度才是節能降耗的核心。

2、 現場應用情況

2.1電加熱桿跟蹤效果

從電加熱桿項目實施以來，我區對所實施的電加熱桿井進行了效果跟蹤，計算了這些井2015年全年的產油量、抽油機用電量和電加熱桿用電量，并計算噸油耗電。

從中可以看出采用電加熱桿井的噸油耗電普遍偏高，部分井遠遠超過了廠定指標180 KWH/t。假設7口井噸油耗電都為180 KWH/t，根據以上數據計算， 7口井共多花費=

[（2712 KWH/t /7*13774t）-（180 KWH/t *13774）]*0.5945≈285.7（萬元）

2.2現場試驗情況

2.2.1調整合適的加熱電流

通過室內模擬實驗資料，原油的析蠟點為45℃。在洼11-30井我們進行了不同電流下溫度剖面測試，隨著加熱電流增大，井口出油溫度升高。當選取加熱電流為40A時不能滿足加熱要求，而選取80A時又會出現加熱電流過大，造成浪費；選取60A時井口溫度剛好達到結蠟溫度，既沒有造成能耗浪費，又保證油井正常生產， 因此60A為該井最適合的加熱電流值。

2.2.2制定電加熱桿間開制度

根據現場情況分析，我們利用本地區的季候特點，制定出不同四個階段的間開周期，以此來摸索最合理的電加熱桿使用方法，達到有效節電，正常生產的目的。特別的在夏季，地面自然溫度能達到35℃以上，可以維持原油在管線內的流動性，因此利用電加熱桿變頻柜減小輸出電流，利用自然能量形成的溫度場來確保地面管線內的溫度，既可保證輸油能力，達到平穩、正常生產的目的，又為電加熱桿低溫間歇加熱提供了充分條件。

2.2.3各單井實施間歇加熱后噸油耗電對比

通過對三個階段生產數據、電量數據以及耗電進行統計、匯總、分析，發現：節電效果較好的為第二、三階段，產油量較高，噸油耗電最少；而第一階段也達到了預期的節電效果，噸油耗電也控制在合理的范圍之內。

2.3影響電加熱桿耗電的因素分析

導致電加熱桿井耗電高的主要因素為加熱電流不合理，加熱制度不合理，導致電加熱桿用電量大。

2.3.1加熱電流的影響

根據原油的性質分析，原油在井筒里上升的過程中，由于井筒溫度的降低，原油中的蠟析出并附著在桿管壁上，稠油井稠油的粘度逐漸升高，都會增加抽油桿的摩擦力，使抽油機的負荷增大。為了不影響油井的正常生產，在沒摸索合理電流之前，加熱電流普遍偏高，導致耗電量增加。

2.3.2加熱制度的影響為了研究加熱制度對耗電的影響，我們以馬209K為例。馬209K電加熱桿作用為清防蠟。在第一階段電加熱桿間開制度為每周開1天，在4月15日測試的結果與之前的對比，發現最大載荷由63上升到75，上下行電流也由35/23上升至41/25，有明顯的變化。按照制定的制度表進行摸索，第二階段和第三階段的最大載荷均在70KN以上。說明清防蠟效果并不明顯。在第四階段最大載荷基本穩定在67KN左右，電流在28/22左右。說明在“每天開12h”的制度下清防蠟效果較好。

3、 技術創新點

3.1對于原油粘度高、原油含蠟重的井可配合加降粘劑或防蠟降凝冷輸劑，降粘、清蠟效果更明顯。

3.2對于使用電加熱桿的井，應根據含水的變化，實時調整間開周期和電流大小，將抽油系統的能耗降至最低。

4、 結論與認識

4.1電加熱桿基于電流的趨膚效應使電桿表面產生熱量，降低原油的粘稠度，使原油溫度高于結蠟點，改善原油在井筒中的流動能力，較大程度的提高了產量。

4.2電加熱桿井合理的優化輸入電流及間開周期，最大程度發揮電加熱桿清防蠟和降粘的作用，同時降低電加熱桿加熱過程中電費的發生。

4.3油管的結蠟程度或者原油的粘稠度可根據產液量、油套壓和功圖變化判斷，一旦發現結蠟或稠油影響，應改變現有的加熱制度及輸入電流的大小。

4.4電纜在三通處和抽油機支架處容易發生磨斷，應按時巡檢及時檢修。