单管集油穿心电加热工艺应用及完善

崔智程

大庆油田有限责任公司第九采油厂

在外围偏远油田，特别是严寒地区，电加热管是实现单管集油的一种有效技术措施，具有良好的降低投资、节能降耗效果[1]。但在应用过程中也陆续出现故障率高、耗电量大等问题，特别是平台汇管，由于接头数量多且分布密集，导致故障率偏高。据统计，AN油田有近50%的平台及单井井口集油汇管存在问题，为了降低电加热故障率，减少维修工作量，保证油田稳定生产，对问题比较多的平台汇管采用了穿心电加热工艺[2]。分析2013—2016年AN油田穿心电缆加热故障情况后，从采用穿线器穿线、加装时间继电器和完善穿心电缆加热工艺管理三方面完善了穿心电加热工艺。

1 应用分析

1.1 工艺原理

穿心电加热作为新工艺的主体，主要由高温镍铬合金丝、高纯度结晶氧化镁粉、不锈钢护套组成。穿心电缆置于集油管线中，一个平台只有1～2个接头，由温控箱控制自动启停穿心电缆，从而保证集油管线的正常运行[3]。

1.2 现场试验及应用

在AN油田选择4#、7#2个平台进行穿心加热工艺的改造，完成后运行良好。由于是在已建管线上安装穿心电缆，其间主要遇到了难以穿入的问题，最终利用钢筋携带完成了施工。在2个平台进行蹲点录取，试验数据见表1、表2（表中温度为当日8：30录取温度）。

表1 AN油田4#平台耗电量统计Tab.1 PowerconsumptionstatisticsofNo.4PlatforminANOilfield

表2 AN油田7#平台耗电量统计Tab.2 PowerconsumptionstatisticsofNo.7PlatforminANOilfield

从以上现场运行数据可以看出，穿心电缆加热能够根据设定温度实现自动调节[4]，工作电流基本稳定，能够保证井口集油管线的正常运行，显示温度基本在设定温度±10℃范围内，平台末点温度与显示温度有差异，主要是温控探头设在管壁且与温度插孔位置有一定距离导致[5]。

在AN油田2个平台进行现场试验至目前，运行情况保持稳定。2016年，从后续跟踪的7#平台现场试验数据可以看出，工作电流基本稳定，温控显示温度均在设定温度±5℃范围内，平台末点温度除个别较高外，其余都在设定温度±5℃范围内，说明穿心电缆加热可以满足管线维持温度的使用要求，可以保证井口集油管线的正常运行[6]。

根据试验情况，将穿心电缆加热工艺进一步推广，目前已经在AN油田49个平台或单井应用，涉及油井150口，日产液64 t，日产油56 t，平台汇管总长度2.24 km。

1.3 接头分析

以5口井（4口油井和1口水井）的平台为例，平台汇管长43 m，使用3根管道，4个连接处，每处4个接头，共16个（图1）。单井与平台汇管连接3处，每处14个接头，共42个接头，合计58个接头。采用穿心电缆加热工艺后（图2），同样以5口井为例，接头只剩1个，接头数量比原来减少98.28%（表3），在平台井增多、汇管加长的情况下，效果会更明显[7]。

图1 原电加热接线示意图Fig.1 Diagram of original electric heating wiring

图2 穿心电缆加热接线示意图Fig.2 Diagram of feed-through cable wiring

表3 AN油田49个平台或单井汇管接头数量统计Tab.3 Joint number statistics of 49 platforms or single-well manifolds in AN Oilfield

1.4 故障频率分析

2015年11月—2016年10月，穿心电缆发生故障15次（表4），月故障频率为0.56 km-1，低于改造前的1.5 km-1，区块整体故障从0.65 km-1下降到0.24 km-1，下降了63%。

表4 2015年11月—2016年10月AN油田穿心电缆加热故障统计Tab.4 Heating faults of feed-through cable in AN Oilfied from November，2015 to Octover，2016

2 工艺完善

统计2013年至2016年现场故障类别及存在的问题（表5）后，发现影响工艺正常运行的主要因素有穿线施工、温控及其他电器配件[8]。

表5 2013—2016年AN油田穿心电缆加热故障统计Tab.5 Heating faults of feed-through cable in AN Oilfied from 2013 to 2016

为此从三方面对穿心电加热工艺进行了完善：

（1）完善施工方式。借鉴了电力线路敷设技术，采用穿线器穿线，能够延长一次性穿线长度，并且减少穿线过程损坏主体的可能性。

（2）完善温度控制。从故障统计来看，点温控（图3）及其探头损坏占46%，为了有效降低故障频率，加装了时间继电器（图4），现场管理人员根据油井产液规律合理调整周期，实现最优温度控制[9]。由于温度传感器设置在管线末端存在控制滞后性，会出现局部高温或低温。为了保证生产，通常设定的温度较高，造成工艺主体易损坏、能量消耗大，且一旦温控部件出现故障就会引起工艺主体发生损坏。通过设置启停时间能够有规律地进行温度控制，保证平稳运行并降低能耗。

图3 点温控工作原理示意图Fig.3 Diagram of point temperature control working principle

（3）完善运行管理。根据工艺要求，结合现场管理经验，完善穿心电缆加热工艺管理方法。一是分井、分季确定时间周期。根据油井产液量和管线长度等条件确定初始时间周期，管理人员结合出液情况和季节不同，可适当调整时间周期。二是定时检查穿心电缆有无异常，确定最远平台的检查时间，允许时间段为前后15 min，根据巡井路线，依次检查每个平台，起到及时监测的作用。三是定时检查井口回压。正常油压小于1.3 MPa，当超过预警1.5 MPa和事故压力2.0 MPa时，及时查找原因，实施相应处理方案。

图4 时控温工作原理示意图Fig.4 Diagram of time temperature control working principle

3 结束语

（1）穿心电加热工艺能较好地解决电加热工艺中接头易出现故障的问题，使电加热工艺得以进一步改进和完善[10]。

（2）采用时间控制能够减少穿心电加热工艺次生故障的发生，但需要现场管理人员摸索合理周期。

（3）采用穿线器穿线能够增加一次性穿线长度，降低穿线过程损坏穿心电加热工艺主体的可能性。

（4）穿心电加热工艺还缺少相关规范和标准，有进一步优化和标准化的空间。