改善电加热管道流动性方法研究

武俊宪周彦霞朱瑞华马强

（1.辽河油田公司质量节能管理部；2.东北石油大学石油工程学院；3.中石油中亚天然气管道有限公司）

改善电加热管道流动性方法研究

武俊宪1周彦霞2朱瑞华3马强1

（1.辽河油田公司质量节能管理部；2.东北石油大学石油工程学院；3.中石油中亚天然气管道有限公司）

为了确保低产低渗透油田得以有效动用，采用了树状电加热集油工艺。由于电加热管是由末端温控器控制，造成了电加热管在高温和低温下运行时间较长，从而影响了电加热管内原油的流动性；而且当油井含水接近转相点时，端点井井口回压会急剧上升，生产中应采取措施，避免这种情况发生。通过室内实验与现场试验相结合，运用以下措施改善了电加热管流动性，包括：井口加药，防止乳状液形成；补水越过转相点，降低黏度，减小压力损失；利用时控器替代温控器，节约电能，降低施工量和生产管理的维护费用；提高集输温度。

电加热集油 流动性 转相点 时控器 温度

在大庆外围低产低渗透油田，受地理位置、气油比、单井产量等因素的影响，为了确保其得以有效 动 用 ， 采 用 了 树 状 电 加 热[1]集 油 工 艺 。 该 工 艺 在英 51区 块、 敖南一、齐家北油田得到 广泛 应用 。由于电加热管是由末端温控器控制，在九厂油井产量低的特殊情况下，势必造成电加热管在高温和低温下运行时间较长，从而影响了电加热管内原油的流动性。于是，如何改善电加热管原油流动性，保证电加热流程平稳运行就成为在低产油田中进一步完善电加热工艺迫切需要解决的问题。

1 实验流程

采用图1所示实验设备，在实验管段缠上电热带（现场用的是碳纤维电热带），按现场条件每米管 线 缠 3m 电 热 带 ，功率达 到 18W/m。

图1 实验模拟流程

2 验证转相点实验

室 内测 定不同含水 率 （30%～90%）、不同流速（0.1m/s、 0.3m/s、 0.5m/s）下 实 验 管 段 两 端 压 降 ，折算 成 atm/km，实验结 果 如 图2 所 示 。

图2 不同含水率、不同流速下的压降

从实验结果看，乳状液形成后，黏度增加，压力损失增大，井口回压上升，且随着含水率的增加，黏度增大。当含水率达到 60%时，黏度最大，此时压降最大，井口回压最高，即60%含水黏度最大，从而证明了转相点为60%。要改善原油的流动性，降低压力损失，就要越过转相点。

3 电伴热启停周期实验

电 加 热 管 内 流 速 为 0.1、 0.3、 0.5m/s。 加 热时，靠电加热带由 40 ℃加热到50 ℃、60 ℃；停止加 热时 ，由 60 ℃、 50 ℃ 降到 40 ℃ 。实 验结果 如表1所示。

表1 电伴热启停周期实验数据(Φ48×3.5～1km)

从实验结果可以看出，电加热带加热的终了温度越高，此时对应的压降越小，说明提高集输温度可以改善其流动性。

4 矿场试验

为了验证转相点存在条件，研究改善电加热管流 动 性 方 法 ， 于 2011 年 5月 —2012年 10 月 ， 在 采油九厂齐家北油田录取数据：采出液温度、产液量、含水率、井口回压、管线末端压力。

试验方法如下：

1）收 集 各生产 井 数据。 由 于各 个 油井采 出 原油的含水率都不相同，所以不同含水率的原油压降变化情况也不相同，通过对这些数据的采集，可以从理论上分析是否存在转相点。

2）选 择 2口 油 井 ， 逐 步 射 开 含 水 层 ， 实 现 地下掺水，改变含水率，记录以上数据。如果在某一个含水率条件下压降变化特别明显，则说明存在转相点；如果一直都是平稳的变化，则说明并无转相点的存在。

3）根据记 录 数据， 结合理 论 分析， 修 正计 算模型，验证转相点存在条件，提出改善电加热集输流动性方法。

根据齐家北试油资料，选择了齐家北油田的10号 线 的 54#平 台 金 8-36-斜 40 井 ，57#平 台 金 48-44-斜 28井。通过分析各个层的地质资料，为了保证产液量，必须把萨尔图和葡萄花及高台子所有的水层射开。

矿场实验表明：

1）齐 家 北油田转 相 为 60%。

2）当油井 含 水接近 转相点 时 ，由于 所 掺水 量较小，可以通过掺水越过转相点集输。

3）目前产 液 量低的 端点井 可 以通过 掺 水越 过转相点，降低井口回压。

4）非端点 井 ，由于 目前油 井 含水率 低 ，掺 水越过转相点集输时，掺输量大；由于管径小，流速增加，反而增大了井口回压，不宜掺水越过转相点。

5 电加热集输控制方式比较

电 加 热 集 输 控 制 方 式 分 为 温 控 电 伴 热[2]和 时 控电伴热。时控电伴热能够及时接通和切断电源回路，起到及时加热和及时停止加热管道流体的目的，不受温度探头测量的准确性和延时性的影响，避免了温控工作方式的弊端，可以大大节约电能；而且与温控工作方式相比，取消温度探头简化了流程，没有温度探头的安装与维护，降低了施工量和生 产 管 理 的 维 护 费 用 。 理 论 能 耗 计 算[3]如 表2 所示，这里的能耗包括电热带能耗、抽油机能耗及井口 加 热 器 能 耗[4]。

从表2可以看出，夏季10号线时控伴热的能耗比温 控 伴热的 能 耗低约 225kWh/d，同 理 可以计 算出该 管 线冬季 节 约能耗 637kWh/d。如 果 冬季和 夏季 各 按 6个 月 计 算 ，10号 线 一 年 共 节 约 84780元 。齐家北共有14条干线，一年节约 118万元。

表2 夏季10号线时控与温控能耗对比

6 改善电加热管流动性方法

油井生产过程中，乳状液形成后，黏度增加，压力损失增大，井口回压上升，且随着含水率的增加，黏度增大。当含水率达到转相点 60%时，黏度最大，此时井口回压最高；含水率大于转相点含水率时，从室内实验看，原油乳状液稳定性下降。从现场联合站取样看，从取样口流出时油水混合均匀，顷刻间油水分离，此时水也是外相，只不过乳状液不稳定，但黏度也减小。从井口回压记录数据看，高含水时井口回压比含水率 60%左右对应的井口回压低，说明高含水时，形成的是一种具有动态稳 定 性 的 O/W 乳 状 液 ， 黏 度 下 降 ， 有 利 于 油 气集输。

对于电加热集输树状管网，端点井距站距离远，当油井含水接近转相点时，端点井井口回压会急剧上升，生产中应采取措施，避免这种情况发生。改善电加热管流动性的方法如下：

1）井 口 加药， 往 油套环 形 空间 加 破乳剂 ， 防止乳状液形成。

2）补 水 越过转 相 点，降 低 黏度 ， 减小压 力 损失。目前产液量低的端点井可以通过掺水越过转向点，降低井口回压；但当油井含水率低，掺水越过转相点集输时，由于管径小，如果掺输量大，流速增加反而增大了井口回压，不宜实施掺水越过转相点；当油井含水接近转向点时，由于所掺水量减小，可以通过掺水越过转相点集输。

3）时控器 不 受温度 探头测 量 的准确 性 和延 时性的影响，不存在温控工作方式的弊端，可以大大节约电能，降低施工量和生产管理的维护费用。

4）提高集 输 温度可 以降低 电 加热管 内 流体 的黏度，从而减少压力损失，改善其流动性。

7 结论

改善电加热管流动性的方法为：

◇井口加药，往油套环形空间加破乳剂，防止乳状液形成。

◇产液量低的端点井可以通过补水越过转相点，降低黏度，减小压力损失，降低井口回压。

◇更换温控器为时控器，由温控电伴热改为时控电伴热，10号线一年共节约84780元。齐家北共有 14条干线，一年节约118万元。

◇提高集输温度。

[1]彭海滨.电伴热在石化行业中的应用[J].石油化工自动化,2010(6):20-23．

[2]陈勇,乔永华.Baltur燃烧器电加热桶智能温控器的设计 与 研 制[J].安 全 技 术,2010,10（1）:17-19．

[3]吴国忠,张九龙,王英杰.埋地管道传热计算[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003(6):221-225．

[4]严大凡.输油管道设计与原理[M].北京:石油工业出版社,1986:62-73．

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.001

2013-09-10）

武俊宪，高级工程师，1989 年毕业于大庆石油学院（采油工程专业），从事质量、节能、计量及标准化管理工作，E-mail： starmq@163.com， 地 址 ： 辽 宁 省 盘 锦 市 兴 隆 台 区 辽 河 油 田公司质量节能管理部，124010。