劉東明,王瑞蓮

(中國石油西南油氣田分公司 重慶氣礦氣田開發(fā)工藝研究所，重慶 400021)

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淺析電伴熱技術在氣田采氣廠中的應用

劉東明,王瑞蓮

(中國石油西南油氣田分公司 重慶氣礦氣田開發(fā)工藝研究所，重慶 400021)

摘要：針對南約洛坦氣田所處環(huán)境,天然氣采氣廠冬季生產運行困難的問題,介紹了預處理廠工藝設備區(qū)電伴熱系統(tǒng)的安裝運用情況，分析了電伴熱帶接地裝置不完整，保護裝置不動作，設計、安裝、維護、巡檢不到位等影響電伴熱運行的相關因素，根據現(xiàn)場使用過程中存在不同溫度介質設施共用一套溫控器、保溫措施不完善等問題，提出了系統(tǒng)應對措施及改進方向。

關鍵詞：天然氣傳熱保溫電伴熱帶

土庫曼斯坦南約洛坦氣田商品氣產能100×108m3/a建設工程(地面工程部分)主要包括內部集輸及配套工程、天然氣處理廠及配套工程兩大部分。內部集輸建設的主要地面生產設施為單井站22座，預處理廠2座。采氣管線根據氣井分布狀況，采用多井集氣工藝方案，在2個氣區(qū)各設置1座預處理廠，處理各單井來氣。

該氣田地處無人沙漠地帶，冬季寒冷異常，最冷月平均溫度1.8℃，絕對最低氣溫達到-28℃。寒冷的氣候條件給天然氣預處理廠生產運行帶來極大的不便，特別是現(xiàn)場自控儀器、儀表對環(huán)境溫度的依賴較大，若溫度過低，很可能出現(xiàn)儀表管路凍結、凝固等現(xiàn)象。為避免此類事故的發(fā)生，必須對儀器、儀表及相關管路進行防凍保溫處理(即設置伴熱系統(tǒng))，保溫的對象通常包括露天安裝的液位計，壓力、差壓、流量等儀表的一次閥，引壓管和變送器等。

目前，油氣田現(xiàn)場常用的保溫手段主要有蒸汽伴熱以及電伴熱兩種，該氣田現(xiàn)場采用的是電伴熱工藝，在預處理廠多處配置電伴熱系統(tǒng)，為站內設備、儀器提供伴熱保溫。

1預處理廠電伴熱應用概況

1.1結構及特點

1) 電伴熱系統(tǒng)結構。電伴熱保溫技術是一種新型的將電能直接轉化為熱能的供暖技術。電伴熱保溫系統(tǒng)主要由電加熱系統(tǒng)、保溫層、防水層組成。電加熱系統(tǒng)包括電源開關、溫度控制器、溫度傳感器、電熱帶發(fā)熱絲、終端接線盒幾部分，通過直接或間接的熱交換補充設備的熱損失，滿足升溫、保溫或是防凍的要求。

2) 電伴熱系統(tǒng)特點。主要包括： 設計工作量小，施工方便簡單，維護工作量??；裝置簡單、發(fā)熱均勻、控溫準確，能進行遠控、遙控，實現(xiàn)自動化管理；效率高，能大幅降低能耗；具有防爆、全天候工作性能，可靠性高，使用壽命長；避免了鋼材和水資源的浪費；節(jié)省保溫材料；無泄漏，有利于環(huán)境保護。

相對于蒸汽伴熱，電伴熱確實具有一定的技術優(yōu)勢，但從現(xiàn)場運用來看仍存在一些問題。首先，當工作環(huán)境溫度不高時，電伴熱帶使用優(yōu)勢明顯，但在溫度較高的場合(超過250℃)，導電塑料制成的自限式型伴熱帶已不能滿足生產需要，須選用礦物絕緣電纜(MI)，MI電伴熱帶需根據儀表導壓管的規(guī)格現(xiàn)場精確預制，且安裝過程存在一些不確定性因素；其次，電伴熱作為一種防爆電氣設備，在充滿爆炸性氣體的危險區(qū)域使用時，對安全性要求相當高，而蒸汽伴熱不存在該顧慮；最后，電伴熱帶在室外潮濕的環(huán)境下正常泄漏電流較大，可能引起誤動作，從而影響電伴熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，頻繁誤動作的后果往往是不得已將保護器短接或拆除，使線路失去漏電保護引發(fā)安全事故。

1.2現(xiàn)場應用概況

預處理廠選用的電伴熱帶型號為恒功率并聯(lián)電熱帶 THBBD-30/2J，即電壓等級220 V，每米功率為30 W，溫控器設定溫度為20℃。其選用原則包括： 根據管道或設備需維持溫度及最高操作溫度選定電熱帶的耐溫等級和發(fā)熱溫度等級；根據管道單位長度的散熱量或設備單位面積的散熱量來確定所需電熱帶的單位功率和長度。

電伴熱保溫的工藝設施主要包括： 氣田水、凝析油、檢修排污、生活污水、放空、生活用水等地面管線、閥門、管件，所安裝壓力表、壓力變送器引壓管段，側裝式雷達液位計、磁浮子液位計測量管段等。

2影響電伴熱帶運行相關因素

雖然電伴熱帶目前在現(xiàn)場得到大量的應用，對管線、泵體、閥門、儀器儀表等均能起到較好的防凍保溫作用，但其在應用上也存在一些不安全因素：

1) 電伴熱帶接地裝置不完整，保護裝置不動作，影響正常運行。電伴熱帶不規(guī)范使用，會造成設備損傷、電氣短路、引發(fā)火災、系統(tǒng)停電等事故，其主要原因是不能及時切斷故障電源?，F(xiàn)場電源大部分是TN-C系統(tǒng)，若接地裝置不完整，很難保證開關能及時切除故障電源。

2) 電伴熱帶設計、安裝、維護保養(yǎng)、日常巡檢不到位，可能留下安全隱患。電伴熱帶安裝不規(guī)范導致絕緣層出現(xiàn)損傷，帶電線芯與儀表金屬引壓管接觸產生放電，高溫電弧極易造成引壓管破裂，引發(fā)點燃造成泄漏著火事故；電伴熱帶未接地或不設置漏電保護器；保溫作業(yè)造成電伴熱帶絕緣層損傷；未按要求在電伴熱帶保溫前后進行絕緣測試；維護保養(yǎng)不到位，未定期進行絕緣測試和檢查等均可能留下隱患，引發(fā)安全事故。

3存在問題及應對措施

3.1存在問題

1) 不同溫度介質設施共用一套溫控器。單井放空管線和原料氣生產管線共用電伴熱溫控器，且溫度傳感器安裝在生產管線上，正常生產中，生產管線溫度高于溫控器維持溫度，從而無法實現(xiàn)對放空管線的保溫；單井進站壓力變送器、壓力表引壓管線和生產管線共用電伴熱溫控器，管線溫度高于溫控器需維持的溫度，也無法實現(xiàn)對儀表管路的保溫作用。

2) 保溫措施不完善。初期管線實施保溫作業(yè)時，壓力變送器、壓力表、液位計等相關儀表僅安裝伴熱帶，未實施保溫作業(yè)，起不到保溫伴熱的作用；保溫層接口不嚴密，雨水易浸入內層，使保溫效果大幅下降，如遇護套破損，還可能造成電擊穿，發(fā)生火花或暗火，引發(fā)安全事故。

3.2改進措施

1) 針對共用的溫控器，將溫控器溫度傳感器安裝于溫度較低或易于散熱的位置。在生產中，不能對溫度較高段或不易于散熱段形成“死氣”或“死液”，防止電伴熱將介質溫度升高造成管線或設備超壓。

2) 儀表管段補充安裝易于拆卸的保溫防水材料；針對管線接口處防水措施不完善，應采用防水材料進行封堵，防止進水受潮，影響保溫效果和電伴熱使用。

3) 設計方面的改進：

a) 風速。在以往的電伴熱系統(tǒng)設計中，很少考慮風速因素，風速對伴熱效果有一定的影響，設計中應將風速作為基礎數據考慮。

b) 安全系數。安全裕度，而在以往的設計中該項通常為缺省值，經查閱國內外相關資料和廠家對接，安全系數選擇1.1～1.5較合適。

c) 電伴熱系統(tǒng)的設計和安裝要根據所在防爆危險區(qū)和安全區(qū)的電氣設備的要求執(zhí)行。要使系統(tǒng)元件的最高工作溫度不高于裝置設備內危險氣體燃點的80%，設計環(huán)境的極限溫度不低于日平均最低溫度。

d) 設置重復接地，保護零線，安裝漏電保護器，讓接觸帶電體的人與大地形成等電位，消除接觸電壓，避免觸電事故。

4) 生產運行方面改進：

a) 對站場儀表設備及配套電伴熱保溫系統(tǒng)實施定期巡檢，做好巡檢記錄，特別是冬季要防止因伴熱帶溫控系統(tǒng)故障引發(fā)的著火現(xiàn)象，避免留下安全隱患。

b) 酸、堿工作環(huán)境下需采取隔離保護措施，避免伴熱帶的腐蝕情況發(fā)生。

4經濟效益評價

現(xiàn)場1塊普通的壓力表(或壓力變送器)，若采用蒸汽作伴熱，1個運行周期蒸汽用量可達100多噸，按100元/t計算，費用達10 000多元；若使用電伴熱帶保溫，選用功率400 W即可，按每天工作24 h計算(實際遠小于該值)，一個周期用電約1 000度，按每度電1元計算，平均每塊儀表節(jié)約資金約9 000元。電伴熱帶的一次性投資可能會略高于蒸汽伴熱，但綜合操作運行及維護費用，電伴熱投資遠低于蒸汽伴熱。使用電伴熱大幅降低了儀器、儀表維修及更換產生的費用，減少了因維修、更換而停產對生產產值造成的影響；另外，電伴熱在能耗方面也遠優(yōu)于蒸汽伴熱，且有效地杜絕“跑、冒、滴、漏”等現(xiàn)象，減小了事故發(fā)生概率。

5結論及建議

1) 電伴熱保溫系統(tǒng)具有熱效率高、節(jié)約能源、設計簡單、安裝方便、無污染、使用壽命長、能實現(xiàn)自動控制等特點，在石油天然氣行業(yè)中取得了較好的應用效果。

2) 南約洛坦氣田電伴熱系統(tǒng)基本滿足了現(xiàn)場相關設備及儀表的熱損失補償需求，通過對現(xiàn)場使用情況進行改進，系統(tǒng)運行良好，溫度控制穩(wěn)定，取得了較好的效果。

3) 冬季生產中要加強對站場儀表設備及配套電伴熱系統(tǒng)的巡檢和問題排查工作，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。

4) 電伴熱系統(tǒng)節(jié)能效益明顯，且成本投資回收快，具有良好的經濟效益及應用前景。

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中圖分類號：TE823.3+42

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2015)02-0069-02

作者簡介：劉東明(1980—)，男，湖北宜都人，2007年畢業(yè)于西南石油大學油氣井工程專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)就職于中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦氣田開發(fā)工藝研究所，從事油氣田開發(fā)方面的工作，任工程師。

稿件收到日期： 2014-11-04。