智能电加热装置在油田高回压井组中的应用

周元甲 陈安德 赵 鹏 王 勇

1.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安 710018 2.长庆油田分公司第四采油厂，宁夏 银川 750006

0 前言

长庆油田地处鄂尔多斯盆地，属典型的“三低”油田，单井产量低，为降低地面建设成本，采用了丛式井组单管密闭集输工艺［1］。冬季随着环境温度的降低，原油流动性变差，油田部分区块由于采出原油含蜡量高，易在集油管线壁上形成结蜡层，导致管线通径变小，井口回压升高，增加抽油机的能耗，影响油井的产量，甚至导致集油管线堵塞，使整个井组生产停顿，管线解堵劳动强度大、成本费用高。实践证明，冬季使用井组集油管线加热方法可以有效降低井口回压，保证油井的平稳生产。

长期以来，油田高回压井组冬季大部分采用燃煤水套炉加热原油，在使用中存在加热不稳定、热效率低、安全隐患大、环境污染以及极端天气下燃料无法及时供给影响生产等问题。通过使用智能电加热装置，可有效解决上述诸多问题，满足现场安全生产要求，提升油田高回压井场数字化管理水平。

1 装置结构及工作原理

1.1 装置结构

装置由电加热器、螺旋形换热盘管、筒体、膨胀油槽、保温层、控制系统等组成，实体结构见图1。

图1 装置内部结构

1.2 装置工作原理

装置筒体内充装导热油，电加热器将导热油加热，油井采出原油由装置进口进入螺旋形换热盘管中，同导热油发生热交换，在装置出口处达到要求的油温［2］。

装置控制系统共设计三项监测参数，分别是：装置加热出口油温；装置内部电加热器工作温度；装置内部导热油温度。其中出口油温是本装置的核心控制参数。

通过控制面板设定工作参数，启动装置后开始工作，装置出口处油温逐渐升高，当实际检测的油温达到设定的最高油温时，装置不再持续加热，而是保持现有的工作状态，稳定出口油温。装置控制系统显示面板见图2，绿色数字表示设定参数，红色数字表示工作参数。

图2 装置控制系统显示面板

如果装置出口油温未达到设定的温度参数，而电加热管或导热油工作温度已超过设定温度参数时，装置自动切断工作电源，停止工作，保护装置。这种情况的出现可能存在两个原因：装置设定出口油温过高，装置加热负荷满足不了现有加热油温要求；装置其它两项温度参数设置过低，需要将设定温度调高，但是不能超过其设计的最高工作温度。

装置控制系统设有数据上传及远程操控功能，当装置与已有站控系统信号接通后，站控系统可接收到装置实时工作参数，并可通过站控系统对装置已设定的工作参数进行修改，调整装置的工作状态［3］。

2 装置特点

2.1 加热效果稳定

采用电加热、导热油换热、加热自动控制，保证了装置运行平稳，彻底解决油田井组用燃煤水套炉人工操作导致的加热效果不稳定、井口回压波动大等问题。

2.2 装置体积小、热效率高

装置外形尺寸为Φ600 mm×1 945mm，与井组用燃煤水套炉相比占地面积由原来的10 m2减少到2 m2，热效率提升了约10%［4］。

2.3 实现无人值守

采用DCS控制系统，具有自动完成数据的检测与采集、参数就地显示及设定、自动调节运行参数、参数上传至站控系统、站控系统可远程设定参数、紧急情况自动停机保护等功能，实现生产现场无人值守［5］。

3 装置现场实施效果

2012年11月，装置在长庆油田某丛式井组投运，目前装置各项监测参数运行平稳，装置每日三项温度参数运行曲线见图3。井组回压由投运前的6 MPa，下降到目前的2 MPa左右，降回压效果明显，井组每日平均回压曲线见图4。经过近30 d的现场使用，智能电加热装置充分体现出加热稳定、热效率高、安全性强、无污染等优点。通过测算装置耗能较燃煤水套炉运行成本降低约18%，装置现场应用照片见图5。

图3 装置每日3 项温度参数运行曲线

图4 井组每日平均回压

图5 装置现场应用照片

4 结论

智能电加热装置与油田现有井组用燃煤水套炉相比，具有占地面积小，安装及操作简单、方便，热效率高，环保性能直接、显著。通过智能控制，实现生产现场无人值守，满足油田数字化管理要求，大幅度降低了员工工作量，极大地减少了人力投入及相关支出，是油田中较理想的油田井组用加热装置，可在冬季油田高回压井组中推广使用。

［1］张箭啸，张雅如，杨 博，等.长庆油气田地面系统标准化设计及应用［J］.石油工程建设，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］高树生.采油井口橇装式加温装置的应用［J］.石油规划设计，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，陆广平，王秀琳.240 kW导热油电加热PLC控制系统设计［J］.工业控制计算机，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］邓绍林.浅谈建设项目投资控制与限额设计［J］.天然气与石油，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］赵 毅，袁智君，钟荣强.二级半布站工艺在托甫台区块的应用［J］.天然气与石油，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.