周元甲 陳安德 趙 鵬 王 勇

1.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018 2.長慶油田分公司第四采油廠，寧夏 銀川 750006

0 前言

長慶油田地處鄂爾多斯盆地，屬典型的“三低”油田，單井產(chǎn)量低，為降低地面建設(shè)成本，采用了叢式井組單管密閉集輸工藝［1］。冬季隨著環(huán)境溫度的降低，原油流動(dòng)性變差，油田部分區(qū)塊由于采出原油含蠟量高，易在集油管線壁上形成結(jié)蠟層，導(dǎo)致管線通徑變小，井口回壓升高，增加抽油機(jī)的能耗，影響油井的產(chǎn)量，甚至導(dǎo)致集油管線堵塞，使整個(gè)井組生產(chǎn)停頓，管線解堵勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本費(fèi)用高。實(shí)踐證明，冬季使用井組集油管線加熱方法可以有效降低井口回壓，保證油井的平穩(wěn)生產(chǎn)。

長期以來，油田高回壓井組冬季大部分采用燃煤水套爐加熱原油，在使用中存在加熱不穩(wěn)定、熱效率低、安全隱患大、環(huán)境污染以及極端天氣下燃料無法及時(shí)供給影響生產(chǎn)等問題。通過使用智能電加熱裝置，可有效解決上述諸多問題，滿足現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)要求，提升油田高回壓井場(chǎng)數(shù)字化管理水平。

1 裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

裝置由電加熱器、螺旋形換熱盤管、筒體、膨脹油槽、保溫層、控制系統(tǒng)等組成，實(shí)體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 裝置工作原理

裝置筒體內(nèi)充裝導(dǎo)熱油，電加熱器將導(dǎo)熱油加熱，油井采出原油由裝置進(jìn)口進(jìn)入螺旋形換熱盤管中，同導(dǎo)熱油發(fā)生熱交換，在裝置出口處達(dá)到要求的油溫［2］。

裝置控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)三項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)，分別是：裝置加熱出口油溫；裝置內(nèi)部電加熱器工作溫度；裝置內(nèi)部導(dǎo)熱油溫度。其中出口油溫是本裝置的核心控制參數(shù)。

通過控制面板設(shè)定工作參數(shù)，啟動(dòng)裝置后開始工作，裝置出口處油溫逐漸升高，當(dāng)實(shí)際檢測(cè)的油溫達(dá)到設(shè)定的最高油溫時(shí)，裝置不再持續(xù)加熱，而是保持現(xiàn)有的工作狀態(tài)，穩(wěn)定出口油溫。裝置控制系統(tǒng)顯示面板見圖2，綠色數(shù)字表示設(shè)定參數(shù)，紅色數(shù)字表示工作參數(shù)。

圖2 裝置控制系統(tǒng)顯示面板

如果裝置出口油溫未達(dá)到設(shè)定的溫度參數(shù)，而電加熱管或?qū)嵊凸ぷ鳒囟纫殉^設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，裝置自動(dòng)切斷工作電源，停止工作，保護(hù)裝置。這種情況的出現(xiàn)可能存在兩個(gè)原因：裝置設(shè)定出口油溫過高，裝置加熱負(fù)荷滿足不了現(xiàn)有加熱油溫要求；裝置其它兩項(xiàng)溫度參數(shù)設(shè)置過低，需要將設(shè)定溫度調(diào)高，但是不能超過其設(shè)計(jì)的最高工作溫度。

裝置控制系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)上傳及遠(yuǎn)程操控功能，當(dāng)裝置與已有站控系統(tǒng)信號(hào)接通后，站控系統(tǒng)可接收到裝置實(shí)時(shí)工作參數(shù)，并可通過站控系統(tǒng)對(duì)裝置已設(shè)定的工作參數(shù)進(jìn)行修改，調(diào)整裝置的工作狀態(tài)［3］。

2 裝置特點(diǎn)

2.1 加熱效果穩(wěn)定

采用電加熱、導(dǎo)熱油換熱、加熱自動(dòng)控制，保證了裝置運(yùn)行平穩(wěn)，徹底解決油田井組用燃煤水套爐人工操作導(dǎo)致的加熱效果不穩(wěn)定、井口回壓波動(dòng)大等問題。

2.2 裝置體積小、熱效率高

裝置外形尺寸為Φ600 mm×1 945mm，與井組用燃煤水套爐相比占地面積由原來的10 m2減少到2 m2，熱效率提升了約10%［4］。

2.3 實(shí)現(xiàn)無人值守

采用DCS控制系統(tǒng)，具有自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的檢測(cè)與采集、參數(shù)就地顯示及設(shè)定、自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)、參數(shù)上傳至站控系統(tǒng)、站控系統(tǒng)可遠(yuǎn)程設(shè)定參數(shù)、緊急情況自動(dòng)停機(jī)保護(hù)等功能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守［5］。

3 裝置現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

2012年11月，裝置在長慶油田某叢式井組投運(yùn)，目前裝置各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)，裝置每日三項(xiàng)溫度參數(shù)運(yùn)行曲線見圖3。井組回壓由投運(yùn)前的6 MPa，下降到目前的2 MPa左右，降回壓效果明顯，井組每日平均回壓曲線見圖4。經(jīng)過近30 d的現(xiàn)場(chǎng)使用，智能電加熱裝置充分體現(xiàn)出加熱穩(wěn)定、熱效率高、安全性強(qiáng)、無污染等優(yōu)點(diǎn)。通過測(cè)算裝置耗能較燃煤水套爐運(yùn)行成本降低約18%，裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用照片見圖5。

圖3 裝置每日3 項(xiàng)溫度參數(shù)運(yùn)行曲線

圖4 井組每日平均回壓

圖5 裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用照片

4 結(jié)論

智能電加熱裝置與油田現(xiàn)有井組用燃煤水套爐相比，具有占地面積小，安裝及操作簡單、方便，熱效率高，環(huán)保性能直接、顯著。通過智能控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守，滿足油田數(shù)字化管理要求，大幅度降低了員工工作量，極大地減少了人力投入及相關(guān)支出，是油田中較理想的油田井組用加熱裝置，可在冬季油田高回壓井組中推廣使用。

［1］張箭嘯，張雅如，楊 博，等.長慶油氣田地面系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.石油工程建設(shè)，2010，36（1）：93.Zhang Jianxiao，Zhang Yaru，Yang Bo，et al.Standardized Design and Application of the Changqing Oil and Gas Field Ground System ［J］.Petroleum Engineering Construction，2010，36（1）：93.

［2］高樹生.采油井口橇裝式加溫裝置的應(yīng)用［J］.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2011，22（1）：39-40.Gao Shusheng.Application of Wellhead Skid Mounted Heating Device［J］.Oil Planning and Design，2011，22（1）：39-40.

［3］卜迎春，陸廣平，王秀琳.240 kW導(dǎo)熱油電加熱PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2012，27（1）：20-22.Bu Yingchun，Lu Guangping，Wang Xiulin.240kW Heat -Conducting Oil Heating PLC Control System Design ［J］.Industrial Control Computer，2012，27（1）：20-22.

［4］鄧紹林.淺談建設(shè)項(xiàng)目投資控制與限額設(shè)計(jì)［J］.天然氣與石油，2006，24（1）：53-55.Deng Shaolin.Discussion on Investment Control and Quota Design for Construction Project［J］.Natural Gas and Oil，2006，24（1）：53-55.

［5］趙 毅，袁智君，鐘榮強(qiáng).二級(jí)半布站工藝在托甫臺(tái)區(qū)塊的應(yīng)用［J］.天然氣與石油，2012，30（1）：15-17.Zhao Yi，Yuan Zhijun，Zhong Rongqiang.Application of Two and a Half Station Layout Process in Tahe Oilfield［J］.Natural Gas and Oil，2012，30（1）：15-17.