武俊憲周彥霞朱瑞華馬強(qiáng)

（1.遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部；2.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院；3.中石油中亞天然氣管道有限公司）

改善電加熱管道流動(dòng)性方法研究

武俊憲1周彥霞2朱瑞華3馬強(qiáng)1

（1.遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部；2.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院；3.中石油中亞天然氣管道有限公司）

為了確保低產(chǎn)低滲透油田得以有效動(dòng)用，采用了樹狀電加熱集油工藝。由于電加熱管是由末端溫控器控制，造成了電加熱管在高溫和低溫下運(yùn)行時(shí)間較長，從而影響了電加熱管內(nèi)原油的流動(dòng)性；而且當(dāng)油井含水接近轉(zhuǎn)相點(diǎn)時(shí)，端點(diǎn)井井口回壓會(huì)急劇上升，生產(chǎn)中應(yīng)采取措施，避免這種情況發(fā)生。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用以下措施改善了電加熱管流動(dòng)性，包括：井口加藥，防止乳狀液形成；補(bǔ)水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)，降低黏度，減小壓力損失；利用時(shí)控器替代溫控器，節(jié)約電能，降低施工量和生產(chǎn)管理的維護(hù)費(fèi)用；提高集輸溫度。

電加熱集油 流動(dòng)性 轉(zhuǎn)相點(diǎn) 時(shí)控器 溫度

在大慶外圍低產(chǎn)低滲透油田，受地理位置、氣油比、單井產(chǎn)量等因素的影響，為了確保其得以有效 動(dòng) 用 ， 采 用 了 樹 狀 電 加 熱[1]集 油 工 藝 。 該 工 藝 在英 51區(qū) 塊、 敖南一、齊家北油田得到 廣泛 應(yīng)用 。由于電加熱管是由末端溫控器控制，在九廠油井產(chǎn)量低的特殊情況下，勢(shì)必造成電加熱管在高溫和低溫下運(yùn)行時(shí)間較長，從而影響了電加熱管內(nèi)原油的流動(dòng)性。于是，如何改善電加熱管原油流動(dòng)性，保證電加熱流程平穩(wěn)運(yùn)行就成為在低產(chǎn)油田中進(jìn)一步完善電加熱工藝迫切需要解決的問題。

1 實(shí)驗(yàn)流程

采用圖1所示實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)管段纏上電熱帶（現(xiàn)場用的是碳纖維電熱帶），按現(xiàn)場條件每米管 線 纏 3m 電 熱 帶 ，功率達(dá) 到 18W/m。

圖1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M流程

2 驗(yàn)證轉(zhuǎn)相點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

室 內(nèi)測 定不同含水 率 （30%～90%）、不同流速（0.1m/s、 0.3m/s、 0.5m/s）下 實(shí) 驗(yàn) 管 段 兩 端 壓 降 ，折算 成 atm/km，實(shí)驗(yàn)結(jié) 果 如 圖2 所 示 。

圖2 不同含水率、不同流速下的壓降

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，乳狀液形成后，黏度增加，壓力損失增大，井口回壓上升，且隨著含水率的增加，黏度增大。當(dāng)含水率達(dá)到 60%時(shí)，黏度最大，此時(shí)壓降最大，井口回壓最高，即60%含水黏度最大，從而證明了轉(zhuǎn)相點(diǎn)為60%。要改善原油的流動(dòng)性，降低壓力損失，就要越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)。

3 電伴熱啟停周期實(shí)驗(yàn)

電 加 熱 管 內(nèi) 流 速 為 0.1、 0.3、 0.5m/s。 加 熱時(shí)，靠電加熱帶由 40 ℃加熱到50 ℃、60 ℃；停止加 熱時(shí) ，由 60 ℃、 50 ℃ 降到 40 ℃ 。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果 如表1所示。

表1 電伴熱啟停周期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(Φ48×3.5～1km)

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電加熱帶加熱的終了溫度越高，此時(shí)對(duì)應(yīng)的壓降越小，說明提高集輸溫度可以改善其流動(dòng)性。

4 礦場試驗(yàn)

為了驗(yàn)證轉(zhuǎn)相點(diǎn)存在條件，研究改善電加熱管流 動(dòng) 性 方 法 ， 于 2011 年 5月 —2012年 10 月 ， 在 采油九廠齊家北油田錄取數(shù)據(jù)：采出液溫度、產(chǎn)液量、含水率、井口回壓、管線末端壓力。

試驗(yàn)方法如下：

1）收 集 各生產(chǎn) 井 數(shù)據(jù)。 由 于各 個(gè) 油井采 出 原油的含水率都不相同，所以不同含水率的原油壓降變化情況也不相同，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集，可以從理論上分析是否存在轉(zhuǎn)相點(diǎn)。

2）選 擇 2口 油 井 ， 逐 步 射 開 含 水 層 ， 實(shí) 現(xiàn) 地下?lián)剿?，改變含水率，記錄以上?shù)據(jù)。如果在某一個(gè)含水率條件下壓降變化特別明顯，則說明存在轉(zhuǎn)相點(diǎn)；如果一直都是平穩(wěn)的變化，則說明并無轉(zhuǎn)相點(diǎn)的存在。

3）根據(jù)記 錄 數(shù)據(jù)， 結(jié)合理 論 分析， 修 正計(jì) 算模型，驗(yàn)證轉(zhuǎn)相點(diǎn)存在條件，提出改善電加熱集輸流動(dòng)性方法。

根據(jù)齊家北試油資料，選擇了齊家北油田的10號(hào) 線 的 54#平 臺(tái) 金 8-36-斜 40 井 ，57#平 臺(tái) 金 48-44-斜 28井。通過分析各個(gè)層的地質(zhì)資料，為了保證產(chǎn)液量，必須把薩爾圖和葡萄花及高臺(tái)子所有的水層射開。

礦場實(shí)驗(yàn)表明：

1）齊 家 北油田轉(zhuǎn) 相 為 60%。

2）當(dāng)油井 含 水接近 轉(zhuǎn)相點(diǎn) 時(shí) ，由于 所 摻水 量較小，可以通過摻水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)集輸。

3）目前產(chǎn) 液 量低的 端點(diǎn)井 可 以通過 摻 水越 過轉(zhuǎn)相點(diǎn)，降低井口回壓。

4）非端點(diǎn) 井 ，由于 目前油 井 含水率 低 ，摻 水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)集輸時(shí)，摻輸量大；由于管徑小，流速增加，反而增大了井口回壓，不宜摻水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)。

5 電加熱集輸控制方式比較

電 加 熱 集 輸 控 制 方 式 分 為 溫 控 電 伴 熱[2]和 時(shí) 控電伴熱。時(shí)控電伴熱能夠及時(shí)接通和切斷電源回路，起到及時(shí)加熱和及時(shí)停止加熱管道流體的目的，不受溫度探頭測量的準(zhǔn)確性和延時(shí)性的影響，避免了溫控工作方式的弊端，可以大大節(jié)約電能；而且與溫控工作方式相比，取消溫度探頭簡化了流程，沒有溫度探頭的安裝與維護(hù)，降低了施工量和生 產(chǎn) 管 理 的 維 護(hù) 費(fèi) 用 。 理 論 能 耗 計(jì) 算[3]如 表2 所示，這里的能耗包括電熱帶能耗、抽油機(jī)能耗及井口 加 熱 器 能 耗[4]。

從表2可以看出，夏季10號(hào)線時(shí)控伴熱的能耗比溫 控 伴熱的 能 耗低約 225kWh/d，同 理 可以計(jì) 算出該 管 線冬季 節(jié) 約能耗 637kWh/d。如 果 冬季和 夏季 各 按 6個(gè) 月 計(jì) 算 ，10號(hào) 線 一 年 共 節(jié) 約 84780元 。齊家北共有14條干線，一年節(jié)約 118萬元。

表2 夏季10號(hào)線時(shí)控與溫控能耗對(duì)比

6 改善電加熱管流動(dòng)性方法

油井生產(chǎn)過程中，乳狀液形成后，黏度增加，壓力損失增大，井口回壓上升，且隨著含水率的增加，黏度增大。當(dāng)含水率達(dá)到轉(zhuǎn)相點(diǎn) 60%時(shí)，黏度最大，此時(shí)井口回壓最高；含水率大于轉(zhuǎn)相點(diǎn)含水率時(shí)，從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)看，原油乳狀液穩(wěn)定性下降。從現(xiàn)場聯(lián)合站取樣看，從取樣口流出時(shí)油水混合均勻，頃刻間油水分離，此時(shí)水也是外相，只不過乳狀液不穩(wěn)定，但黏度也減小。從井口回壓記錄數(shù)據(jù)看，高含水時(shí)井口回壓比含水率 60%左右對(duì)應(yīng)的井口回壓低，說明高含水時(shí)，形成的是一種具有動(dòng)態(tài)穩(wěn) 定 性 的 O/W 乳 狀 液 ， 黏 度 下 降 ， 有 利 于 油 氣集輸。

對(duì)于電加熱集輸樹狀管網(wǎng)，端點(diǎn)井距站距離遠(yuǎn)，當(dāng)油井含水接近轉(zhuǎn)相點(diǎn)時(shí)，端點(diǎn)井井口回壓會(huì)急劇上升，生產(chǎn)中應(yīng)采取措施，避免這種情況發(fā)生。改善電加熱管流動(dòng)性的方法如下：

1）井 口 加藥， 往 油套環(huán) 形 空間 加 破乳劑 ， 防止乳狀液形成。

2）補(bǔ) 水 越過轉(zhuǎn) 相 點(diǎn)，降 低 黏度 ， 減小壓 力 損失。目前產(chǎn)液量低的端點(diǎn)井可以通過摻水越過轉(zhuǎn)向點(diǎn)，降低井口回壓；但當(dāng)油井含水率低，摻水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)集輸時(shí)，由于管徑小，如果摻輸量大，流速增加反而增大了井口回壓，不宜實(shí)施摻水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)；當(dāng)油井含水接近轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)，由于所摻水量減小，可以通過摻水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)集輸。

3）時(shí)控器 不 受溫度 探頭測 量 的準(zhǔn)確 性 和延 時(shí)性的影響，不存在溫控工作方式的弊端，可以大大節(jié)約電能，降低施工量和生產(chǎn)管理的維護(hù)費(fèi)用。

4）提高集 輸 溫度可 以降低 電 加熱管 內(nèi) 流體 的黏度，從而減少壓力損失，改善其流動(dòng)性。

7 結(jié)論

改善電加熱管流動(dòng)性的方法為：

◇井口加藥，往油套環(huán)形空間加破乳劑，防止乳狀液形成。

◇產(chǎn)液量低的端點(diǎn)井可以通過補(bǔ)水越過轉(zhuǎn)相點(diǎn)，降低黏度，減小壓力損失，降低井口回壓。

◇更換溫控器為時(shí)控器，由溫控電伴熱改為時(shí)控電伴熱，10號(hào)線一年共節(jié)約84780元。齊家北共有 14條干線，一年節(jié)約118萬元。

◇提高集輸溫度。

[1]彭海濱.電伴熱在石化行業(yè)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化,2010(6):20-23．

[2]陳勇,喬永華.Baltur燃燒器電加熱桶智能溫控器的設(shè)計(jì) 與 研 制[J].安 全 技 術(shù),2010,10（1）:17-19．

[3]吳國忠,張九龍,王英杰.埋地管道傳熱計(jì)算[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003(6):221-225．

[4]嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1986:62-73．

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.001

2013-09-10）

武俊憲，高級(jí)工程師，1989 年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（采油工程專業(yè)），從事質(zhì)量、節(jié)能、計(jì)量及標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，E-mail： starmq@163.com， 地 址 ： 遼 寧 省 盤 錦 市 興 隆 臺(tái) 區(qū) 遼 河 油 田公司質(zhì)量節(jié)能管理部，124010。