超音频电磁管道加热解堵装置在苏里格气田的应用

赵 明，李 旭，翟羽佳

（中国石油长庆油田分公司第五采气厂，内蒙古乌审旗 017300）

长庆油田苏里格气田位于内蒙古境内，地处毛乌素沙漠腹地，气区冬季气温低，生产环境恶劣。由于冬季地温低，冻土层厚，天然气出井口后在地面管线输送过程中降温较快，幅度较大，部分井的压力低、产液量较大，很容易在管线内形成水合物堵塞管线。

除此以外，受大风沙影响导致部分管线裸露、埋深不足使管线处于冻土层之内、管线走势起伏较大造成存在低洼段、气井间干扰等因素影响，导致管线冻堵频繁，单井易冻堵、难解堵，严重影响冬季生产运行。

以长庆油田第五采气厂苏25区2012年冬季生产为例，冬季运行期间累计堵井264井次，最多时日堵井达到32口，配产19.6万立方米，严重影响作业区正常生产，消耗了大量人力、物力、时间。以前采用的解堵方式为放空、注醇、电伴热等传统方法，通过引进新的解堵装置—超音频电磁管道加热解堵装置。虽然目前应用最多的仍是传统解堵方法，但新装的使用无疑丰富了目前的解堵手段，从现场的应用情况来讲，也取得了一定的效果。

1 电磁感应加热解堵装置原理

由于现用的解堵方法存在一定的缺陷，解堵效率低下，解堵成本高，且污染环境。所以，引进了一种效率高、能耗低、安全环保的解堵方法，电磁感应加热解堵。

1.1 电磁感应加热解堵原理

电磁感应加热是应用电磁感应原理进行加热工作。电磁感应器外壳是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板里的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过管道时，产生涡流，使金属管道自身迅速发热，达到加热管道内部介质的目的。

1.2 电磁感应加热解堵装置工作过程

交流电经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿感应器陶瓷板而作用于金属管道上。在金属管道内有电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服金属管道的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是加热的热源，（见图1）。

1.3 电磁感应加热解堵装置的组成

电磁感应加热解堵装置的组成（见图2）。

主机：由整流电路把交流电压转换为直流电压，再经过电磁加热节电器将直流电压转换成高频率交流电。

加热板：高速变化的电流通过线圈产生高速变化的磁场。

发电机：额定电压：AC220V/50Hz，额定功率：5 kW。

2 超音频电磁管道加热解堵装置在现场的应用

2.1 现场实验

2.1.1 现场操作 使用步骤：（1）首先确定管线加热位置；（2）连接好设备电缆，开启发动机进行设备调试；（3）设备运行正常后，把加热卡头卡于管线或阀门上，进行加载。试验过程中通过缠绕固定在管线上的温度感应器进行温度监控；（4）确认解冻成功后，断电，停发电机，拆卸加热夹头。

实验1：现场选择一段金属管状物作为实验对象，将隔热棉和加热板连接放好后开始加热，现场选用雅马哈EF5500汽油发电机，输出功率5 kW。

实验2：选择一节缠有保温材料的单井外输管线进行同样实验。

2.1.2 实验结果

表1 实验1

由实验1可以很明显的看出，该装置起热速度快，在3 min内能达到62℃，随后随着时间的加长，温度上升缓慢并保持稳定。

表2 试验2

由实验2可以很明显的看出，该装置对缠有保温材料的管线加热效果不明显，保温材料加热4分钟温度仅达到24℃，热度基本上透不过材料到达管线。

2.1.3 厂家实验数据 以Φ114钢管内冻堵冰块为加热介质，室内模拟解冻，试验数据（见图3）。

从试验效果看，运用电磁感应加热管线8～9 min，管线温度升高到80℃，然后再加热20 min，管线温度达到93℃。

以Φ114钢管内冻堵冰块为加热介质，室外模拟解冻，环境温度－4℃试验数据（见图4）。

加热夹头长1 m，在加热夹头外缘管道上缠绕温度感应器进行温度监控，模拟管线出口距离加热夹头外缘约30 cm，当加热16 min时，管线出口冻冰开始融化，加热22 min时，管线出口水温达50℃，管线已畅通。从试验效果看，管线解堵加热夹头加热长度可达1.5 m。

2.2 现场应用

2.2.1 截断阀解堵 2012年1月，苏25-5站报告该站2-29发生截断阀冻堵情况，该井配产0.1万立方米，随即携带设备前往井口处理，具体处理过程（见表3）。

表3 截断阀解堵数据

截断阀上游压力表为1.8 MPa,下游压力表为1.30 MPa（正常管线外输压力）。堵点判断为截断阀冻堵，采用超音频截断阀解堵设备解堵，使用时间约0.5 h，电流8 A，使用约1 min后升温，5 min后达到50℃，20 min左右截断阀上游压力下降，并与下游压力持平，判断解开，使用效果良好。

2.2.2 地面裸露管线解堵 2012年1月15日，苏25-5站的2-17发生冻堵3天，该井配产2万立方米，产量高，属于管线末端井，该井到上游井管线长，地势起伏大。发生冻堵后累积注醇4 500 L，管线起压0.6 MPa，开井憋压4.0 MPa,管线压力未有明显下降，判断管线冰堵，并已经堵实。随即组织人员进行巡线，发现在距离2～17约1.8 km处管线裸露约10 m，并且处于低洼地段。该堵点位于单井道路约200 m，随即用皮卡车将装置和发电机拉到路边，人工抬入设备进行解堵（见表4）。

表4 地面裸露管线解堵数据

采用分段加热方法，对长约10 m的管线循环加热，加热时间约2 h。加热后通知人员开井冲压，压力达到4.5 MPa，约60 min后压力逐渐下降，2 h后压力达到管线外输压力0.96 MPa，判断解开，随即注醇开井。

2.2.3 其他应用 苏25-1站10-9发生地面外输管线冻堵，地面外输管线支撑塌陷，致使管线形成凹状，判断堵点位于凹点。使用装置进行解堵（见表5）。

表5 地面外输管线冻堵数据

针阀下游压力（3.8 MPa）和截断阀（0.9 MPa）压力存在较大压差，判断管线堵点位于外输针阀到截断阀之间，管线支撑塌陷，管线为凹状，堵点位于低凹处。管线保温对设备加热温度影响很大，拆下保温发现管线缠有防腐胶带，加热后电流较低，加热速度较慢。加热约30 min，防腐胶带融化，温度40℃左右，2.5 h后管线压力下降到约1 MPa。管线保温对设备加热温度影响很大。

3 效果评价

通过使用过程分析对比电磁加热解堵与传统解堵方式，电磁加热解堵的优点如下：

（1）操作方便：只需将感应器靠近金属管道、阀门即可加热实现解冻；感应器为柔性设计，适合各种不同形状的金属加热，配合便携式发电机可实现移动灵活，便于操作。

（2）安全性高：操作过程对环境无污染。由于采用的是国家规定的安全频率范围，所以对人体没有影响，另外，因为是非接触加热，不存在漏电等安全隐患和温度过高的可能性。

（3）加热速度快，解冻效率高。

（4）操作过程无风险，如管线冻堵导致管线破裂，加热过程中有天然气泄漏，可燃气体检测仪报警，同时自动切断电源，停止加热。

表6 解堵方法对比

（5）电磁兼容性能良好，对工作区域内的各类电子仪器不会造成影响。

4 结论及建议

通过现场应用，将电磁加热解堵和其他解堵方法做一简单比较（见表6）。

由表6可知，电磁感应加热解堵装置和目前常用的解堵方法比较，具有解堵速度快、节约费用，操作方便，安全环保。如推广使用后，还将节省大量的甲醇。此外，一次性解堵成功，大大延长了开井时率，提高了解堵效率，把因冻堵造成的产能影响降到了最低点。尽管目前此种解堵方法还存在一定的问题有待解决，比如冻堵点的判断，但是从苏25区块的使用情况看，有些冻堵情况使用该设备还是有一定效果的。

总之，超音频电磁加热解堵装置目前正处于研发测试阶段，但就其在本区的使用情况来看还是取得了一定的效果，电磁感应加热解堵装置将会在苏里格气田有广阔的应用前景。

［1］胡康，于淑珍，仵海龙，沈云波，许飞.电磁感应加热解堵在苏里格气田的研究应用［G］.油田内部资料，2010.

［2］王宇，邓柯，宋东斌.大牛地气田水合物防治工艺［J］.内蒙古石油化工，2005，（12）：112-114.