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1、谈 电加热技术在集输系统中的节能应用分析 - 探 局 江 苏 摘要近年 来， 井 口电加 热装置在 油田应 用的越 来越广 ， 该装置投资低、 管理 方便 、 不污染环境。 但是， 该技术对 油井能耗状 况、 机 采 系统效率方面 ， 还没有 系统的分析。为此 ， 结合 沙埝油 田区块 的井 口电加 热改造情况 ， 分析改造前后 的机采 系统效率和能 源消耗 情况， 探讨 电加热技术的节能潜力。 关 键 词电加 热伴 热技 术节 能 Ab s t r a c t I n r e c e n t y e a r s ， e l e c t ri c a l h e a t i n g e q u
2、 i p me n t a t w e l l h e a d i s wi d e l y u s e d i n t h e o i l f i e l d s ， f o r t h i s e q u i p me n t i s l o we r i n i n v e s t me n t ，c o n v e n i e n t i n ma n a g e me n t ，a n d d o e s n o t p o l l u t e t h e e n v i r o n me n t Ho we v e r ， t h i s t e c h n o l o g y h
3、 a s n o s y s t e ma t i c a n a l y s i s i n t h e e n e r g y c o n s u mp t i o n o f we l l s a n d t h e e f fic i e n c y o f me c h a n i z e d o i l p r o d u c t i o n T h e r e f o r e ，b a s e d o n t h e e l e c t ric a l h e a t i n g r e f o r m s t a t e a t w e l l h e a d o f S h
4、a n i a n o i l fi e l d b l o c k ，t h e a n a l y s i s f o c u s e s o n t h e e f f i c i e n c y o f me c h a n i z e d o i l p r o d u c t i o n a n d t h e s t a t e o f e n e r g y c o n s u mp t i o n b e f o r e a n d a f t e r t h e mo d i fi c a t i o n S O a s t o e x p l o r e t h e e
5、n e r g y - s a v i n g p o t e n t i a l o f e l e c t ric a l h e a t i n g t e c h n o l o g y Ke y wor ds e l e c t rica l h ea t i ng ；h ea t t r a c i n g ；e ne r g y -s a v i ng 1原油集输技术的发展现状 2 沙埝油田井口电加热器的应用情况 原油集输的工艺有很多 ，按原油物性分为冷输 和加热输送两大工艺。由于我 国原油主要是“ 三高” 原油 。 所以基本上都采用加热输送 1 J 。江苏油 田大部 分油 区
6、自投入 开 发 以来 ，原油 集输 流程 一直 采 用大 站集 中供热 、 井站三管流程 的建设模式 ， 其优点是管 理方便 、 井 口回压低 、 集输距离长 ， 适应 了江苏小断 块油 田的地质状况。但其能耗高 、 散热损失大 、 腐蚀 严重等缺点也是显而易见 的。 随着新 技术 开 发和 利用 速度 越来 越快 ，电伴 热 技术因具有效率高 、 温控准等优点 ， 很快进入了原油 输 送工 艺 中 。 目前 主要 分为 阻抗 伴热 、电磁感 应 伴 热 、 柔性 材 料伴 热 、 集肤 效应 伴 热 4种 类 型2 1 。 到 2 0 0 5年 江 苏 油 田井 口电加 热器 得 到 了大力
7、 推 广 ，结 合 中频感 应 解堵 技术 ，被 油 田多个 油 区应 用 。 同传统三管流程相 比， 节约投资 、 维护费用降低 、 取消加热炉 、 减少 向大气中排放废气 ， 是 目前较为理 想的输油伴热技术 。 “ 十一五” 期间 ， 江苏油 田试采 一厂已应用井 口 电加热器 1 6 2台， 合计功率 2 6 1 3 k W。 结合试采一厂 沙埝 油 田集 输 系统井 口电加 热器 应用 情况 ，对 其 节 能效 果进 行 探讨 。 一 E CHN OL OGY SUPER VI Sl oN IN 2 1 沙埝 油 田改 造之 前现 状 2 1 1 2 0 0 9年 沙埝 油 田地 面
8、 建设 现状 沙埝 油 田由沙 1 9 、 沙 2 O东 、 沙 2 0西等 区块 组 成 ， 共有 油 井 1 3 4口， 正 常开 井 1 1 9口 ， 除 有 2口单 井配多功能罐外 ， 其余全是热水伴热输送 ， 日产液量 9 4 8 4 t ， 综合含水 6 6 ， 建有沙埝联合站 1座 。沙埝 联合 站位 于 油 区 中心 ， 日正常 运行 2台蒸 汽锅 炉 ， 站 内蒸汽供热 ， 站外集输采用热水供热。 2 1 2 计量站 和 单 井分布 状 况 ( 1 ) 沙 l 9块位于联合站以南 ， 最远计量站是沙 1 9 3 6计量 站 ， 距联 合 站约 5 O 0 0 m， 最 远井
9、是 沙 1 9 4 2 、 4 3井 ， 距 计量 站 7 5 0 m。 ( 2 ) 沙 2 0东区位 于联合站东北 ， 最远计量站沙 2 0 3 2计量站 距联合站约 3 7 0 0 m，最远沙 2 0 3 0 井 距计量站 8 1 3 m。 ( 3 ) 沙 2 O西 区位于联合站西北 ， 最远计量站沙 X 4 2计量站 。 距联合站约 4 O 0 0 m， 最远沙 2 3 一 l 3 、 1 4 井 距计 量站 8 2 3 m。 3个最远 的计量站 和边远井 一直都 存在 回压 高 、 油温低的问题 ， 随着沙埝油 田进一步开发 ， 各 区 块供热 、 集输负荷增加 ， 边远计量站 、 油
10、井供热更加 不足 严重影响着原油安全生产 。 2 2 2 0 1 0年沙 埝油 田改造后 现状 改造后 ，沙埝油 田共安装井 口电加热器 4 5套 ， 同 时配套 安 装 中频 解 堵 ，井 口电加 热器 的 总装机 功 率 5 4 5 k W。 日常运行时 开启井 口电加热器 ， 控制油井出口 原油温度 中频加热器关闭 。 仅做解堵使用 ， 沙埝联 合站锅炉仍要为其他油井 的输油管线提供 热水 伴 热 。 3 应用电加热器前后能耗状况 2 0 1 1年 3月 选 取 了沙 2 0 3 2计量 站 辖井 区域， 进行 了井 口电加 热器 能效 测试 f 表 1 ) 。 根据 试 采一 厂沙 埝
11、油 区改 造前 后采 油 十队和 输 油 二 队同期 能耗 统计 数据 ，计 算项 目实 施前 后 的综 合 能耗 情况 f 表 2 ) 。 由表 2可 知，改 造后 的 年能 耗下 降 8 6 9 3 9 t f 标 煤) ， 下降了 1 5 8 7 。 改造后的产液综合能耗下降 3 0 3 9 k g t( 标煤1 ， 下 降 了 2 1 1 7 。 4 节能优化应用分析 由于该 工艺 引进初 期受 技术 制约 和经验 不足 的 影 响 每 口单 井均设 井 口电加热 和 中频 柜 ， 造 成投 资 高 和用 电量 增加 的 问题 。近几年 ， 在生 产过程 中 ， 通 过现场测试和加强管
12、理，逐步摸索降低井 口电加热 工 艺运行 成 本 的方 法 。 4 1 停 用 井 口电加热 器 启 用 中频伴 热加 热 除了井 F I 电加热器 油管的中频伴热也可以将 油 温提 高 。选取 沙 2 O 一 5 6井进 行对 比测试 ( 表 3 ) 。 很明显 ， 启用 中频能耗高于井 口电加热器。 据测 试 ，沙 埝地 区井 口电加 热器 的平 均加 热效 率 是 9 2 3 5 ： 2 0 0 8年李堡 油 田应用 了单 管 中频伴 热技 术 ， 热效 率测 试仅 为 6 5 ， 能耗 偏 高 。其 主要 原 因是 中频功率 的选择按最长管线的解堵需要来设计 ， 存 在 额定 功率 设
13、置 过大 ；其 次管线 热损失 也较 高 。所 以， 启用 中频加热取代井 F I 电加热器 ， 不太合适。 4 2 井 口电加 热器功 率 的设置 目前 ，试 采一 厂 在用 的大部 分井 口电加 热器 功 率 为 8 k W 和 1 3 k W 两 种 电加 热器 温度 上下 限设 置 表 1 沙 埝 部 分 电 加 热器 测试 结果 汇 总 表 使用情况 井 I7 1 温度 电加热出 霸温度 计 量房来油温度 ， 消耗功率 ， k W 注 ： 沙 2 O 一 5 6井流程长度 3 6 0 m， 井 口电加热 器 1 3 k W， 中频功率 2 0 k W ， 液量 2 6 2 t ， 含
14、水 9 5 8 5 3 在5 O 6 5 之间， 对其分别进行了分析( 表 4 、 表 5 ) 。 从表 4和表 5看 出，井 口电加热器功率减半的 情 况下 发 现井 口压力 变化 不是很 大 ， 对油 井 生产 没 有造成什么影响。因此， 从设计方面来讲 ， 配备功率 是可 以降低的 。 但是， 前提是产油量不能太高的井 。 从使用方面来说 ， 应按照季节 、 气温和油井出液变化 情况 及 时 调 整井 口 电加热 器 的设 定加 热 温 度 范 围 ， 设定 时 根据 井 口压 力和进 计量 站 温度 的变 化及 时调 整 ， 在井 口压力可以承受的范围内， 尽量将加热温度 设 定低 一
15、 些 而 没必 要 把 电加 热器 温 度设 置在 5 0 6 5 之 问 。 4 3 长距 离单 井加 热 方式 的优 化 对于长距离的单井管线采用井 口电加热器加热 时 ， 井 口温度必须很高 ， 散热损失也较大 ， 而且会造 成电加热器频繁起跳 ， 使其使用寿命减少 f 表 6 ) 。 对 于 沙 1 9 3 6长 距 离 ， 低 液量 的 情 况 ， 可 以取 消井 K I 电加热 ， 将 中频控制分设伴热档和解堵档 ， 平 时仅 采取 低 负载 伴热 ， 实 现低 温输送 ， 也 能节 约 不少 投资费用。 因为中频解堵只在油井作业或其他原因长时间 停井时才使用 ， 安装 中频伴热电源柜利用率较低 ， 目 前 ， 采用配备撬装移动式 中频 电源柜来取代单井( 井 组 ) 安 装 中频 电源 柜 ， 是 比较 合理 的选 择 。 4 4 取 消井 口电加热 器 ， 实现 不加 热 输送 目前单管集输工艺普遍在每个油井上都加井 口电加热器 。 既造成投资浪费 ， 也增加了能耗 。而实 际使用中 ，由于大部分油井是丛式井 ，井站距离不 长 即使 井液 温 度低 于凝 固 点也可 以正常 流动 。 通 过 在沙 2 6平 4井 、瓦 l 8 井单井拉油站所做实验可知 ( 表 7 ) ，在
