三塘湖油田边远井站节能改造技术研究与应用

郑海涛陶媛龚知远高连涛许辉鞠汉良刘小军

（1.中国石油吐哈油田公司三塘湖采油厂；2.中国石油吐哈油田公司工程技术研究院；3.中国石油吐哈油田公司办公室）

研究并提高供热保温技术水平是油田企业降本增效，实现有质量、有效益、可持续发展的有效途径。通过对井站集输系统采用一定的伴热方式，可以有效降低原油黏度，提高集输效率。目前，油田内部供热方式主要为锅炉热水供热、蒸汽供热和电伴热3种。不同供热方式的成本、热效率和能耗也不尽相同，选择合适的供热方式可以有效地提高集输效率，保障原油正常生产。因此，有必要在满足输油工艺的基础上进行经济性比较，确定最优伴热保温方式，从而达到节能降耗的目的。

1 三塘湖油田现状

结合三塘湖油田开发现状，发现部分油井井位分散，存在不少边远井站。这些边远井站远离主要生产区，社会依托性差，采用单井罐生产。冬季生产时，工艺流程易冻堵，而且收油困难，需要采用锅炉供热和锅炉车配合收油，冬季生产能耗高，生产成本居高不下。

目前，三塘湖油田采用的供热方式主要为锅炉水供热，而锅炉水伴热的供热方式需要在前期投入较大成本，并且大幅增加员工工作量；因此，有必要对现有的供热方式进行改造，确保在不影响油田正常生产的前提下，产生更高的经济效益及社会效益。

2 节能改造

2013年3月，在牛东区块马38井，牛圈湖区块湖219井先期安装2台油罐加热器（以下称作单井电加热棒）进行试验。

2.1 工作原理

单井电加热棒主机为棒状管式结构，根据磁场感应涡流加热原理研发而成。加热过程由电流通过电磁感应线圈而产生强烈的磁力场，磁力场内的磁力线作用在铁磁性热棒载体上，使铁分子产生剧烈有序的共振和高速运动，生成数以万计的磁滞涡流，涡流产生巨大循环能量转换成有效热能直接加热作用于管腔内高温导热油[1]。

2.2 工艺特点

1）由于单井电加热棒采用内磁式加热方式，消耗的无功电能和释放的杂散磁场经屏吸收产生圆环效应热，又被二次利用重新作用于加热罐内的原油；因此，较常规加热器在同等加热温度条件下可以节省加热时间，减少用电消耗。

2）单井电加热棒可以自动调节加热强度：当罐内油品温度较低时，磁场强度最大，可使油液迅速升温，随介质温度的升高自行衰减耗电功率；当达到油品预定温度后，便自动进入长时间的停电保温运行状态；当油品温度低于预定温度时，再重新启动。

3）单井电加热棒具有过热保护和防干烧断电保护功能，防止加热器意外干烧损坏内部元件和人为的安全事故。

4）单井电加热棒传热由导热油完成，具有散热均匀、恒温无明火、安全防爆的特点（图1）。

2.3 施工安装

图1 单井电加热棒结构示意图

油罐加热器为罐内水平安装使用。将加热棒上预制的安装连接法兰用螺栓和高压耐油石棉橡胶与预制在罐壁母板上的安装短接法兰密封相连接，罐内用棒体支架牢固托住（图2）。

图2 单井电加热棒安装示意图

在加热棒体的安装罐壁上预制1个温度传感器安装短接法兰和1个浮球液位器安装法兰。安装焊接传感器钢板套，把温控仪传感器探头拧入钢护套内，护套内加注适量的导热油或变压器油，以减小测温误差。

在距油罐5m处安装单井电加热棒控制柜，并做好加热棒及控制柜的接地施工。

3 推广应用情况

通过在马38井、湖219井实验效果看出，利用电磁加热棒直接对罐内原油加热，无需锅炉供热或者锅炉车进行温油，降低了收液成本，也减轻了员工工作强度。鉴于实验期间良好的使用效果，结合油田冬防工作需要，优选了一批边远井加装电磁加热棒，取代原加热方式（表1）。

安装电加热棒的边远井井数占边远井总井数的57%，产量占64%，因此具备一定的改造价值（图3）。

为避免单井电加热棒因人为因素造成损坏，各区块制定了相应的操作维护规程，规定了电加热棒的调试步骤、安全操作及日常管理注意事项，保证了使用过程中的安全性和可靠性，并制定了适合各区块油井的加热时间及加热温度等制度。

表1 单井电加热棒安装情况统计

图3 各区块边远井安装单井电加热棒柱状图

由于不同区块油井产液含水不同，因此需要加热的时间及温度范围也不相同（表2）。

表2 各区块温油时间及效果统计

4 效益评价

4.1 经济效益

按照冬季运行6个月计算，牛东3口建站井加装单井电加热棒后，减少燃煤消耗270 t，节约费用9.72万元（表3）。

表3 建站井加装电加热棒前后成本对比

按照冬季运行6个月计算，牛圈湖、牛东共9口非建站井加装单井电加热棒后，减少锅炉车收油153次，节约费用5.25万元（表4）。

表4 非建站井加装电加热棒前后成本对比

4.2 社会效益

◇通过安装使用电磁加热棒，减少了因锅炉燃烧而产生的废气、废渣排放，保护了周围环境；

◇安装使用电磁加热棒，可将专人驻站看守改为定期巡检，从而优化了人员配置。

5 结论

三塘湖油田21口边远井全年共生产原油3905 t，平均单井日产0.5 t，一定程度上缓解了采油厂原油产量压力。

通过改变边远井伴热模式以及推广应用单井电加热棒的研究分析可以看出，单井电加热棒的使用，可以有效减少边远井生产成本的投入，缓解采油厂成本压力，降低员工的工作强度，缓解人员紧张的现状；对于低产液井可以避免冻堵，保证生产运行安全平稳；但同时也存在一些问题：为保证电加热棒安装施工的安全，必须提前清罐、预置后，由人工进行安装，且必须到施工现场后才能安装，以避免运输途中造成电磁加热棒的损坏；如果出现故障，需要厂家指派专人维护，维护工作较复杂，将对油井生产造成一定影响；对于电加热棒的安全性及使用寿命还有待进一步考证；各区块电加热棒的使用时间还未得到合理优化，存在用电浪费的现象。

6 建议

1）优化安装施工方式，由于电磁加热棒的安装目前采用支架固定式安装，通过借用电加热棒自身重量使支架固定，造成电加热棒的安装必须等单井罐吊装到位后方能施工，如要固定支架，需在罐内动火，存在较大的安全隐患。因此，考虑将现有的电磁加热棒安装方式进行优化，既提前完成电加热棒的安装，缩短施工周期，提高施工效率；同时，在今后对单井罐进行调整时，不必将电磁加热棒取出，避免因吊装作业或运输过程中可能对电磁加热棒造成的损坏。

2）由厂家对各采油区块操作人员及维修工区维护人员进行培训，熟练掌握常见故障问题的检查及排除方法，减少对厂家的依赖性，将因设备维护对产量造成的影响降至最低。

3）继续修订完善电磁加热棒的操作规程，对员工加强电磁加热棒安全使用以及日常管理的相关培训，避免出现人身伤害或因误操作对设备造成损坏。

4）优化电磁加热棒的运行制度，通过结合现场实际，对各区块不同黏度的原油采用不同的加热温度及加热时间，逐步摸索出适合不同油井的运行制度，最大限度地减少温油时造成的用电浪费。

[1]王俊玲,刘慧敏.电磁式电加热技术的研究及应用[J].科学之友,2010(10):20.