油稠井井口加热技术的应用

2015-12-08戚元久哈依热提韩国彤戴玉良

中国设备工程 2015年4期

戚元久哈依热提韩国彤戴玉良

（中石油新疆油田公司新港作业分公司，新疆克拉玛依 834000）

一、引言

克拉玛依油田九1～九5区开发是国内开发较早的稠油油藏之一，开发距今近30年。原油整体物性较差，20℃时平均原油黏度在 8×104mp·s以上，给生产带来不利影响：（1）由于产出液黏度较高，使得驴头载荷上升、抽油机工次不稳、抽油杆上下同步不稳。（2）油井产出液流动性差，造成一批井被迫冬关，每年公司冬季关井约80口，原油损失量多达 9600t。（3）油稠增加油井维护成本和生产管理难度，每年需消耗大量的蒸汽进行扫线以维持油井正常生产，井口盘根漏失大大增加了管理难度。为此，开展了油稠井井口加热技术的应用，有效提高油稠井的越冬能力。

图1 电加热装置结构示意图

二、技术原理及工艺

1.电加热装置技术原理

电加热装置是利用间壁式换热原理将电能转化为热能进行热交换，在管道电加热腔内采用了液体旋流原理进行设计，增加被加热流体在加热腔内流动的时间，使流体在加热腔内充分加热，提升换热效率，降低流体黏度和流阻，提高产出液温度和流动能力（图1、2）。

图2 电加热装置螺旋结构图

其换热能量计算公式:

式中：Q——总换热量，J；

K——总换热系数；

S——总换热面积，m2；

△T——流体与换热面温差，℃。

电加热装置的技术特点：（1）在加热腔内采用液体旋流加热方式，在加热腔内不存在油水分离现象，换热效率较高。（2）电加热管管壁及管式电加热腔的内壁都采用专门技术处理工艺，表面涂有防结垢材料，使电加热器在长期工作中不结垢、不结焦，提高了加热器的使用效果，延长其使用寿命。（3）电加热器实现了软启动；采用温度传感器技术，提高了加热管温控能力。

2.井口工艺改造设计

充分利用油稠井井口现有工艺设备，通过加装旁通工艺管汇和闸阀，使加热装置与原油生产系统相连通（图3）。即在油井生产闸门与回压闸门之间加装φ39mm高压管汇和3个DN65注汽闸门，在井场合适位置安装电加热装置，并将高压管汇两端分别与电加热装置进口、出口相连接，通过切换闸门产出液通过电加热装置加热升温输出到计量站，达到降低油稠井井口原油黏度的目标。力争实现井口产出液加热升温在40℃以上（油井产液能力在4～10t/d条件下）。

三、现场应用

2014年公司对15口油稠井工艺流程进行改造和电加热装置安装（电加热装置最高耗电12kW·h，正常工作时耗电约5000kW·h），改造之后，切换流程只需要在原来正常的生产流程下，打开新焊接旁通阀门，关闭原DN65阀门，便可直接将产出液改入加热装置进行加热。当加热装置需停用，或油井需进行伴热扫线时，只需关闭新安装的2个旁通闸门，打开DN65阀门，便恢复了系统原有流程状态。

电加热可控加热范围在0～95℃，且能根据出口温度高低自动控制加热状态。产出液在电加热装置中按预设温度进行加热，从现场试验数据统计分析，可有效提高产出液温度20～40℃，降低产出液黏度（原油黏度降低到1.07×104mp·s以下），较好满足油井生产要求。每天平均单井增产油量1.2t。