鄭海濤陶媛龔知遠(yuǎn)高連濤許輝鞠漢良劉小軍

（1.中國石油吐哈油田公司三塘湖采油廠；2.中國石油吐哈油田公司工程技術(shù)研究院；3.中國石油吐哈油田公司辦公室）

研究并提高供熱保溫技術(shù)水平是油田企業(yè)降本增效，實(shí)現(xiàn)有質(zhì)量、有效益、可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。通過對井站集輸系統(tǒng)采用一定的伴熱方式，可以有效降低原油黏度，提高集輸效率。目前，油田內(nèi)部供熱方式主要為鍋爐熱水供熱、蒸汽供熱和電伴熱3種。不同供熱方式的成本、熱效率和能耗也不盡相同，選擇合適的供熱方式可以有效地提高集輸效率，保障原油正常生產(chǎn)。因此，有必要在滿足輸油工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，確定最優(yōu)伴熱保溫方式，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 三塘湖油田現(xiàn)狀

結(jié)合三塘湖油田開發(fā)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)部分油井井位分散，存在不少邊遠(yuǎn)井站。這些邊遠(yuǎn)井站遠(yuǎn)離主要生產(chǎn)區(qū)，社會依托性差，采用單井罐生產(chǎn)。冬季生產(chǎn)時(shí)，工藝流程易凍堵，而且收油困難，需要采用鍋爐供熱和鍋爐車配合收油，冬季生產(chǎn)能耗高，生產(chǎn)成本居高不下。

目前，三塘湖油田采用的供熱方式主要為鍋爐水供熱，而鍋爐水伴熱的供熱方式需要在前期投入較大成本，并且大幅增加員工工作量；因此，有必要對現(xiàn)有的供熱方式進(jìn)行改造，確保在不影響油田正常生產(chǎn)的前提下，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

2 節(jié)能改造

2013年3月，在牛東區(qū)塊馬38井，牛圈湖區(qū)塊湖219井先期安裝2臺油罐加熱器（以下稱作單井電加熱棒）進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1 工作原理

單井電加熱棒主機(jī)為棒狀管式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁場感應(yīng)渦流加熱原理研發(fā)而成。加熱過程由電流通過電磁感應(yīng)線圈而產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁力場，磁力場內(nèi)的磁力線作用在鐵磁性熱棒載體上，使鐵分子產(chǎn)生劇烈有序的共振和高速運(yùn)動，生成數(shù)以萬計(jì)的磁滯渦流，渦流產(chǎn)生巨大循環(huán)能量轉(zhuǎn)換成有效熱能直接加熱作用于管腔內(nèi)高溫導(dǎo)熱油[1]。

2.2 工藝特點(diǎn)

1）由于單井電加熱棒采用內(nèi)磁式加熱方式，消耗的無功電能和釋放的雜散磁場經(jīng)屏吸收產(chǎn)生圓環(huán)效應(yīng)熱，又被二次利用重新作用于加熱罐內(nèi)的原油；因此，較常規(guī)加熱器在同等加熱溫度條件下可以節(jié)省加熱時(shí)間，減少用電消耗。

2）單井電加熱棒可以自動調(diào)節(jié)加熱強(qiáng)度：當(dāng)罐內(nèi)油品溫度較低時(shí)，磁場強(qiáng)度最大，可使油液迅速升溫，隨介質(zhì)溫度的升高自行衰減耗電功率；當(dāng)達(dá)到油品預(yù)定溫度后，便自動進(jìn)入長時(shí)間的停電保溫運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)油品溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，再重新啟動。

3）單井電加熱棒具有過熱保護(hù)和防干燒斷電保護(hù)功能，防止加熱器意外干燒損壞內(nèi)部元件和人為的安全事故。

4）單井電加熱棒傳熱由導(dǎo)熱油完成，具有散熱均勻、恒溫?zé)o明火、安全防爆的特點(diǎn)（圖1）。

2.3 施工安裝

圖1 單井電加熱棒結(jié)構(gòu)示意圖

油罐加熱器為罐內(nèi)水平安裝使用。將加熱棒上預(yù)制的安裝連接法蘭用螺栓和高壓耐油石棉橡膠與預(yù)制在罐壁母板上的安裝短接法蘭密封相連接，罐內(nèi)用棒體支架牢固托?。▓D2）。

圖2 單井電加熱棒安裝示意圖

在加熱棒體的安裝罐壁上預(yù)制1個(gè)溫度傳感器安裝短接法蘭和1個(gè)浮球液位器安裝法蘭。安裝焊接傳感器鋼板套，把溫控儀傳感器探頭擰入鋼護(hù)套內(nèi)，護(hù)套內(nèi)加注適量的導(dǎo)熱油或變壓器油，以減小測溫誤差。

在距油罐5m處安裝單井電加熱棒控制柜，并做好加熱棒及控制柜的接地施工。

3 推廣應(yīng)用情況

通過在馬38井、湖219井實(shí)驗(yàn)效果看出，利用電磁加熱棒直接對罐內(nèi)原油加熱，無需鍋爐供熱或者鍋爐車進(jìn)行溫油，降低了收液成本，也減輕了員工工作強(qiáng)度。鑒于實(shí)驗(yàn)期間良好的使用效果，結(jié)合油田冬防工作需要，優(yōu)選了一批邊遠(yuǎn)井加裝電磁加熱棒，取代原加熱方式（表1）。

安裝電加熱棒的邊遠(yuǎn)井井?dāng)?shù)占邊遠(yuǎn)井總井?dāng)?shù)的57%，產(chǎn)量占64%，因此具備一定的改造價(jià)值（圖3）。

為避免單井電加熱棒因人為因素造成損壞，各區(qū)塊制定了相應(yīng)的操作維護(hù)規(guī)程，規(guī)定了電加熱棒的調(diào)試步驟、安全操作及日常管理注意事項(xiàng)，保證了使用過程中的安全性和可靠性，并制定了適合各區(qū)塊油井的加熱時(shí)間及加熱溫度等制度。

表1 單井電加熱棒安裝情況統(tǒng)計(jì)

圖3 各區(qū)塊邊遠(yuǎn)井安裝單井電加熱棒柱狀圖

由于不同區(qū)塊油井產(chǎn)液含水不同，因此需要加熱的時(shí)間及溫度范圍也不相同（表2）。

表2 各區(qū)塊溫油時(shí)間及效果統(tǒng)計(jì)

4 效益評價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

按照冬季運(yùn)行6個(gè)月計(jì)算，牛東3口建站井加裝單井電加熱棒后，減少燃煤消耗270 t，節(jié)約費(fèi)用9.72萬元（表3）。

表3 建站井加裝電加熱棒前后成本對比

按照冬季運(yùn)行6個(gè)月計(jì)算，牛圈湖、牛東共9口非建站井加裝單井電加熱棒后，減少鍋爐車收油153次，節(jié)約費(fèi)用5.25萬元（表4）。

表4 非建站井加裝電加熱棒前后成本對比

4.2 社會效益

◇通過安裝使用電磁加熱棒，減少了因鍋爐燃燒而產(chǎn)生的廢氣、廢渣排放，保護(hù)了周圍環(huán)境；

◇安裝使用電磁加熱棒，可將專人駐站看守改為定期巡檢，從而優(yōu)化了人員配置。

5 結(jié)論

三塘湖油田21口邊遠(yuǎn)井全年共生產(chǎn)原油3905 t，平均單井日產(chǎn)0.5 t，一定程度上緩解了采油廠原油產(chǎn)量壓力。

通過改變邊遠(yuǎn)井伴熱模式以及推廣應(yīng)用單井電加熱棒的研究分析可以看出，單井電加熱棒的使用，可以有效減少邊遠(yuǎn)井生產(chǎn)成本的投入，緩解采油廠成本壓力，降低員工的工作強(qiáng)度，緩解人員緊張的現(xiàn)狀；對于低產(chǎn)液井可以避免凍堵，保證生產(chǎn)運(yùn)行安全平穩(wěn)；但同時(shí)也存在一些問題：為保證電加熱棒安裝施工的安全，必須提前清罐、預(yù)置后，由人工進(jìn)行安裝，且必須到施工現(xiàn)場后才能安裝，以避免運(yùn)輸途中造成電磁加熱棒的損壞；如果出現(xiàn)故障，需要廠家指派專人維護(hù)，維護(hù)工作較復(fù)雜，將對油井生產(chǎn)造成一定影響；對于電加熱棒的安全性及使用壽命還有待進(jìn)一步考證；各區(qū)塊電加熱棒的使用時(shí)間還未得到合理優(yōu)化，存在用電浪費(fèi)的現(xiàn)象。

6 建議

1）優(yōu)化安裝施工方式，由于電磁加熱棒的安裝目前采用支架固定式安裝，通過借用電加熱棒自身重量使支架固定，造成電加熱棒的安裝必須等單井罐吊裝到位后方能施工，如要固定支架，需在罐內(nèi)動火，存在較大的安全隱患。因此，考慮將現(xiàn)有的電磁加熱棒安裝方式進(jìn)行優(yōu)化，既提前完成電加熱棒的安裝，縮短施工周期，提高施工效率；同時(shí)，在今后對單井罐進(jìn)行調(diào)整時(shí)，不必將電磁加熱棒取出，避免因吊裝作業(yè)或運(yùn)輸過程中可能對電磁加熱棒造成的損壞。

2）由廠家對各采油區(qū)塊操作人員及維修工區(qū)維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，熟練掌握常見故障問題的檢查及排除方法，減少對廠家的依賴性，將因設(shè)備維護(hù)對產(chǎn)量造成的影響降至最低。

3）繼續(xù)修訂完善電磁加熱棒的操作規(guī)程，對員工加強(qiáng)電磁加熱棒安全使用以及日常管理的相關(guān)培訓(xùn)，避免出現(xiàn)人身傷害或因誤操作對設(shè)備造成損壞。

4）優(yōu)化電磁加熱棒的運(yùn)行制度，通過結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對各區(qū)塊不同黏度的原油采用不同的加熱溫度及加熱時(shí)間，逐步摸索出適合不同油井的運(yùn)行制度，最大限度地減少溫油時(shí)造成的用電浪費(fèi)。

[1]王俊玲,劉慧敏.電磁式電加熱技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2010(10):20.