井口电磁加热器在青海尕斯库勒油田的应用
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基于电磁感应加热原理的油田生产系统加热新技术ZENG Li【摘要】为解决油田生产系统高温洗井需求问题,需研究出一种方便快捷、安全可靠的现场升温新技术,电磁微波加热技术清洁环保、高效稳定,具有较高的实用意义.通过对高频感应加热电源常用的谐振电路(即串联、并联谐振电路)的分析表明,可采用复合谐振式全桥逆变电路作为微波加热的主控电路.以24 kHz/300 kW感应加热电源为研究对象,利用水为媒介将热能存储起来或者应用于供热,提出了封闭式、嵌入式储热设备循环系统工程使用方案,初步确定了电磁微波加热系统的组成及高频逆变器的结构.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】4页(P41-44)【关键词】电磁感应;加热系统;谐振电路;频率跟踪;锁相环【作者】ZENG Li【作者单位】【正文语种】中文应用电磁微波加热技术可以根据需要快速、高效输出热能,在不需要的时候快速停止能源消耗,它具有效率高、升温快、运行稳定、安全可靠的特点。
目前电磁微波加热技术正向分布式物联网网络远程控制方式发展。
随着科技的进步及对电磁微波加热系统技术的不断探索与研究,未来电磁微波加热技术具有更加广泛的应用前景。
大庆油田转油站燃气热洗水加热系统由于运行年限长,热损失问题日益严重,热洗水温度难以达到最初的设计要求,采用高效节能、施工简便的加热提温系统具有非常现实的意义。
针对大庆油田的实际情况,对大功率电磁微波加热系统的设计和高频感应加热逆变电源控制器实现问题进行理论分析,为今后系统设计及现场试验应用奠定基础。
1 感应加热电源研究现状感应加热电源的制造水平与功率器件两者是不可分割的,20世纪50年代晶闸管的问世给感应加热电源提供了一个巨大的发展动力,感应加热电源新技术应用广泛,出现了高压大功率变频器感应加热电源,加热电流频率提升到了中频。
晶闸管的出现使感应加热电源有了质的飞跃,自20世纪80年代绝缘栅晶体管(IGBT)诞生以来,感应加热电源的发展突飞猛进,新型大功率加热电源不断涌现。
电磁加热技术开采稠油和沥青油藏的研究进展刘晓;苑塔亮;王澈;赵法军;李忠君【摘要】电磁加热开采稠油和沥青技术已经成为一个非常有前景的开采工艺,该技术是将电场能或高频电磁场能输入地层,依靠低频电阻热损耗生热机制或高频介质极化生热机制加热油层,通过提高油层温度来降低原油粘度.与其它的采油工艺相比,电磁加热技术既没有在井筒中的热损失,也不受地层低渗透率的影响,具有环境友好的特点.详细综述了国内外电磁加热开采稠油和沥青技术的最新发展现状,探讨了电磁加热开采稠油和沥青技术机理,评述了电磁加热开采稠油和沥青技术优点及技术局限性,展望了电磁加热开采稠油和沥青技术应用前景并提出了今后的发展方向.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(044)012【总页数】6页(P2796-2801)【关键词】稠油;沥青;电磁加热;机理;研究进展【作者】刘晓;苑塔亮;王澈;赵法军;李忠君【作者单位】东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;中国石油集团长城钻探工程有限公司,化学技术发展中心,北京1001012;大庆油田有限责任公司第六采油厂,黑龙江大庆163114;东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆163318;大庆油田有限责任公司第九采油厂,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TE357随着稀油油藏产量的下降,目前世界范围内石油工业开发的主要资源集中在开采稠油和沥青油藏上。
在全球范围内这些资源大约有六万亿桶的原油地质储量,其中大部分位于委内瑞拉和加拿大,在我国稠油资源储量也有约为2.5×1010t。
稠油(Crude oil),通常是指粘度高、相对密度大、胶质和沥青质含量较高的原油。
国外称稠油为重质原油(heavy oil),对粘度极高的稠油称为沥青(Bitumen)或沥青砂油(Tar sand oil)[1,2]。
粘度高是开采稠油油藏中主要阻碍因素,对于高粘度稠油油藏而言热采是最有效的开采方法,但一些储层不能引入常规的热采开采方式。
井下电磁加热器的研制与应用
李晶;李洪祥
【期刊名称】《试采技术》
【年(卷),期】2000(021)003
【摘要】新型电磁加热器是根据电磁感应原理研制而成的,它由炉体、导线及绝缘部件组成,适合开采粘度在20000mPa.s以内的稠油。
在对井筒产液温度分布曲线分析研究的基础上,结合孤岛油田的应用实践,给出了井下电磁加热器在现场应用过程中工艺设计的一般原理与方法,这些方法的研究与应用,使井下电磁加热器在孤岛油田零散稠油开采中见到了较好的应用效果。
【总页数】3页(P43-44,50)
【作者】李晶;李洪祥
【作者单位】胜利石油管理局孤岛采油厂东营;胜利石油管理局孤岛采油厂东营【正文语种】中文
【中图分类】TE934.9
【相关文献】
1.井下电磁流量计检定装置的研制与应用 [J], 朱益飞
2.电磁加热技术的扩展实验及使用电费的计算——谈芯板式电磁水暖加热器 [J], 张援朝
3.分时定投电加热器在油田的研制与应用 [J], 颜昌凤
4.介电分离节能电加热器的研制与应用 [J], 张喆
5.电磁供暖系统中电磁感应加热器性能数值模拟 [J], 张夕明;李光岩;唐建峰;毛宁
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电加热工艺在孤岛油田的应用穆建邦;陈辉;李晶;史宝光;吴淑蓉【期刊名称】《西安石油大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2000(015)003【摘要】为提高电加热采油工艺应用效果,研究了常规抽油井及各类电加热井的井筒温度分布曲线.通过对各类井筒温度分布曲线的综合分析得出:在电加热工艺选井方面,对高凝、高含蜡油井,应选择液量在40m3/d以下且含水较低的井;而对于稠油井应选择供液能力较好且含水较低的井.在选择加热方式、加热功率及加热深度时,应根据油井工况综合分析,结合各类电加热方式的不同特点,依据井筒温度分布曲线,合理设计各类电加热井的工作参数.应用技术的研究与应用,较好解决了稠油及高凝高含蜡油的开采问题.【总页数】3页(P19-21)【作者】穆建邦;陈辉;李晶;史宝光;吴淑蓉【作者单位】胜利石油管理局孤岛采油厂,山东,东营,257000;胜利石油管理局孤岛采油厂,山东,东营,257000;胜利石油管理局孤岛采油厂,山东,东营,257000;胜利石油管理局孤岛采油厂,山东,东营,257000;胜利石油管理局孤岛采油厂,山东,东营,257000【正文语种】中文【中图分类】TE357.4【相关文献】1.水溶性酸化暂堵工艺技术在孤岛油田的应用 [J], 陈利霞2.多种新工艺替代电加热工艺的应用 [J], 段勋旗3.应用气浮选工艺处理孤岛油田含聚污水 [J], 王超;袁超;4.电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用 [J], 张娜5.孤岛油田污水管网清垢解堵工艺应用 [J], GAO Shengwei;XU Jingwen;WANG Hengqiang;CHU Wei;XU Haowei;ZHANG Xibo因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
储热式电加热装置在油田开发中的利用及推广应用效果评价摘要:针对油井采出液含蜡量高、凝固点低,温度低时,粘度大,易造成管线凝堵使用管道加热器后能耗高的问题,文章以储热式电加热装置替代管道电加热器通过优化控制方式降低能耗,增强企业的经济效益,推广使用有较好的经济效果。
关键词:储热式电加热装置;应用效果;采出液;储热介质;1 背景油田采出液一般含腊量较高、凝固点低,如果温度较低,粘度将大幅增加,容易凝堵管线,影响输送;并且可能使井口回压增加,影响采出液产量。
目前一般使用管道电加热器对井口采出液进行加热。
井口采出液加热负荷一般远低于管道电加热器额定功率,在传统控制方式下,主要通过设定井口管道电加热器出口采出液温度来控制电加热器的启停,不能保证井口回压值刚好在合理范围内运行,存在过度加热现象,造成耗电量大、能耗高、运行成本高。
并且电加热器停止时,采出液无法被加热,导致电加热出口采出液参数忽高忽低,波动强烈,影响了单井产量及其所在区块生产的平稳运行。
2 储热式电加热装置介绍2.1技术原理储热式电加热装置由储热腔体、储热介质、采出液换热部件、数组电加热器组成。
储热式电加热装置的控制方式为以回压控制为主、温度控制为辅的二次控制(串联)模式,保证在回压得到控制的前提下做到合理加热;再通过储热功能解决采出液参数强烈波动及其带来的控制滞后现象,对采出液加热起到“削峰填谷”的作用。
该装置可以实现在部分负荷和变工况下高效运行、按需精确输出加热负荷、电能有效利用不浪费,最终达到有效控制、显著节能的目的。
2.2工作过程具体工作过程介绍如下:⑴根据井口采出液来液压力和储热式电加热装置出口采出液温度控制电加热器的启停数量,几组电加热器可以全部启动、全部不启动或部分启动,在保证最大电功率与原管道电加热器一致的情况下尽量节约用电量;⑵当启动的电加热器的功率大于采出液所需的加热负荷时,储热介质就将多余的热量吸收储存起来;当启动的电加热器的功率不能满足采出液所需的加热负荷时,就利用储热进行补充加热;甚至在采出液所需的加热负荷极小时,也可以所有的电加热器都不启动,全用储存的热量进行加热;这样就消除了装置出口采出液参数的强烈波动和控制上的滞后现象,起到“削峰填谷”的作用,减少电加热器的启动数量和启动时间。
油井电加热操作规程油井电加热操作规程一、前言随着油气勘探技术和生产技术的不断进步,直接用火热的方式进行油井加热已经逐渐被电加热所代替。
油井电加热技术的运用不仅提高了油井的采油率,同时也提高了油井的利用率和经济效益。
本文将结合实际情况,综合考虑油井电加热操作规程的必要性和可行性,对油井电加热的操作规程进行详细描述。
二、操作流程油井电加热的操作流程包括准备工作、操作步骤和安全措施。
1. 准备工作(1)了解油井电加热设备的各项参数,熟知油井地质条件和生产情况,建立正常操作和特殊情况下的应急处理措施。
(2)清除井筒内的杂物和污物,安装好电芯和加热丝。
(3)核对供电设备是否正常,确保设备与电网连接正确,电压、电流是否符合标准要求。
(4)采取相应措施避免设备短路、漏电等安全事故的发生。
2. 操作步骤(1)将电加热器箱安装在井口靠近地面的位置,方便操作和维护。
接通电源后,仔细检查显示仪表和各设备操作开关是否正常,确保设备可以稳定运行。
(2)启动电加热设备,调整加热功率,根据井口温度和油井生产情况适时调整加热功率,使井口温度处于合适的范围。
地面操作人员要时刻关注井口温度和油井生产情况,避免发生超温、超压等情况。
(3)每小时监测一次电加热器箱内的温度,确保设备正常运行。
(4)定期开展对设备进行维护保养,避免因设备老化等原因引起的故障。
3. 安全措施(1)操作前,工作人员必须穿戴好个人防护用品,保证自身安全。
(2)严格按照操作流程,避免因操作不当导致的事故发生。
(3)对设备进行定期检查和维护保养,确保设备的安全性和稳定性。
(4)在加热过程中,必须时刻关注电加热器箱内的温度,避免发生超温现象。
(5)设备保护装置必须保持完好,确保设备能够在故障发生时自动停机。
(6)电加热设备及其附属设施的安装、维护和保养必须要有合法资质的人员进行。
三、总结油井电加热是一项新型的油气勘探技术和生产技术,已经广泛应用于油田生产领域。
油井电加热操作规程的制订和实施对于提高油井生产效率和避免生产事故具有重要的意义。
采油井口管道加热装置的研制与应用作者:张庆华来源:《环球市场》2019年第03期摘要:原油具有一定的黏性特性,当温度低于35℃,其流动性变差,甚至凝固无法流动,尤其是黄河以北地区进入冬季生产时,环境低温会降低油井和输油管道内壁温度,致使管道原油流动缓慢,甚至使原油中所含的蜡质沉淀生成沉积层。
采油井口管道加热装置是一种局部加热装置,可以快速提高原油温度和流动性。
关键词:原油;加热装置;流动性原油是重要的战略能源,在国民经济各个方面中都起到重要的作用,原油具有一定的黏性,由于其独特的物理性质的原因,当原油温度低于三十五摄氏度时,它在管道内的流动性变差,甚至凝固无法流动。
目前采油现场都是在野外环境,尤其是我国黄河以北的地区进入冬季生产时,周围环境的低温会降低油井和输油管道内壁温度,特别是到夜间时候,温度降到零下十摄氏度左右,进一步降低原油温度,致使管道内原油流动缓慢,甚至使原油中所含的蜡质沉淀生成沉积层,导致管道内径变细或堵塞,使原油无法自然流动至储油罐。
为保障原油顺利到达中转站或储油罐,必须进行一定的加热,己达到提高原油温度,提高原油流动性的目的。
一、创新点采油井口管道加热装置,包括采油井口管道、紧固板、固定块和紧固螺栓等组成。
紧固板的外形为半圆形,固定块外壁设有通孔,采油井口管道的外壁固定连接有密封垫圈,紧固块的内壁固定连接有软质保温层,软质橡胶层的内壁固定连接有发热装置,发热装置与采油井口管道之间的缝隙形成了加热腔。
一是通过在紧固板的内部设置密封垫圈和软质保温层,能够有效的提升加热装置的保温效果,防止加热腔内部的热量散失过快,有效的减少了热能的浪费,使采油井口管道的受热更加的均匀,加热效果更加明显。
二是通过在紧固板的侧面设置固定块,通过紧固螺栓便可直接对紧固板进行加紧,使加热装置密封效果更好,而在拆卸时仅需通过简单的操作即可对加热装置进行拆卸搬运,使加热装置的搬运更加简便。
二、现场应用情况采油井口管道加热装置通过多次改进优化研制成功后,我们选取了53-6.53-8.360-67等8口井距较远的油井进行现场应用,效果明显达到预期目的,进站原油温度比原来提高十一摄氏度,油井井口回压比原来下降0AMPa,平均每口井日产采油量比原来提高0.1吨。
井筒电加热装置的应用【摘要】A油田油层原油具有高密度、高粘度、高含蜡和高凝固点特征。
投产初期频繁卡泵,热洗周期较短,为了保证抽油机正常工作和产油量,部分抽油机配置了井筒电加热装置。
本文主要论述油套管井筒电加热技术装置构成、原理、技术特点及应用效果。
结合实践探讨油套管井筒电加热装置,从而从根本上清除油管结蜡。
【关键词】油井清防蜡井筒电加热A油田油层原油具有高密度、高粘度、高含蜡和高凝固点特征。
投产初期频繁卡泵,热洗周期较短,频繁应用水泥车处理成本高,工作量大,而且效果不佳。
为了保证抽油机正常工作和产油量,部分抽油机配置了电加热装置,得到了明显效果。
1 技术装置的构成及作用机理图1?油井筒电加热装置1.1.1?地面供电部分特种变压器,工频电源控制柜,采用集成电路芯片,由主回路和控制回路组成。
装有过流、欠流及短路保护及电流表电压表显示盘。
1.1.2?井下电加热部分玻璃钢绝缘抽油杆,接光杆下部,使光杆绝缘。
油管绝缘短节,与油管柱地面部分、抽油机绝缘。
油套接触器,使油套管在井下连通。
井下电力电缆,供电电源。
绝缘扶正环,保证沿油套环空绝缘,扶正油管。
1.2 作用原理油管电加热技术是以油管为导体,油套管连通构成回路,利用井下管柱的阻抗,形成热源,使整个生产管柱温度升高,加热油管内被举升的液体。
通过交流电磁加热装置,实现油管加热,从而达到清蜡降粘的目的。
1.3 加热深度的确定对于浅井(<1000m),其加热深度一般要求在油层部位。
对于中深井(1000~2000m),其加热深度可控在目前技术允许范围。
若把稠油拐点温度或含蜡原油结蜡温度定为井筒油流最低温度时,根据下式计算某井所需加热深度:L = (T-a)/d (式1)式中:L —所需加热深度(m);a —常数(地区年平均地表温度);d —该油区的地温梯度(℃/100m);T —井稠油拐点温度或含蜡原油结蜡温度(℃)。
当L ≥油井深度,则该井所需加热深度均为油层深度。
青海油田单井储油罐利用太阳能加热的研究
青海油田单井储油罐利用太阳能加热的研究
章节一:背景
青海油田是中国西北地区最大的油田之一,其储油罐的加热问题一直是一个难题。
传统的加热方式是使用燃料或电力,但这种方式不仅污染环境,而且成本高昂。
因此,研究如何利用太阳能来加热储油罐已经成为了一个热门的研究方向。
章节二:研究内容
为了解决青海油田单井储油罐加热问题,研究人员开始探索如何利用太阳能来加热储油罐。
他们设计了一种太阳能集热器,将太阳能转化为热能,然后将热能传输到储油罐中。
具体来说,他们在储油罐上安装了一个太阳能集热器,这个集热器由一系列的反射镜组成,可以将太阳能聚焦到一个点上。
这个点上有一个管道,管道内充满了一种特殊的液体,这种液体可以将热能传输到储油罐中。
当太阳照射到集热器上时,液体被加热,然后通过管道传输到储油罐中,从而加热储油罐内的油。
章节三:实验结果
经过实验,研究人员发现,利用太阳能来加热储油罐是可行的。
他们发现,当太阳光照射到集热器上时,液体的温度可以达到200℃以上,足以将储油罐内的油加热到所需的温度。
而且,这种方法不仅环保,而且成本低廉,可以大大降低储油罐的运行成本。
章节四:结论
青海油田单井储油罐利用太阳能加热的研究取得了良好的实验结果,证明了这种方法的可行性。
这种方法不仅可以解决储油罐加热的问题,而且可以大大降低运行成本,减少对环境的污染。
因此,这种方法值得在其他油田中推广应用。
电磁加热技术在石油探测中的应用研究石油是现代工业的基石,石油储量的发现和开采一直是国家经济发展的重要因素。
随着石油储量的日渐枯竭,石油勘探和开采业面临着越来越大的挑战。
因此,寻找并探究新的检测技术和方法,进一步提高石油勘探和开采的成功率,也成为了各国石油公司和科研机构的重要研究课题。
其中,电磁加热技术在石油探测中的应用,成为近年来备受关注的领域。
一、电磁加热技术的基本原理电磁加热技术是一种利用电磁场对物质进行加热的工艺技术,它是将高频电磁场作用于导体中,在导体中产生的感应电流产生热效应,直接将电磁能转换为热能。
根据电磁波的特性与能量传递规律,电磁加热的实现需要通过电磁感应原理,即高频电磁场通过线圈产生感应电流,在导体内部形成集成元件的感应加热效应。
二、石油探测中电磁加热技术的应用石油探测中,传统的地震勘探技术已经无法满足复杂地质条件下的勘探需求,因此需要经过多年的研究试验,探索出一种新的、高效的石油勘探技术。
电磁加热技术由于具有非常灵敏、保真、速度快等优点,对于石油勘探和开采中一系列的难题,如深层油藏、低渗透油藏、致密油气藏等的勘探和开采具有十分重要的作用。
电磁加热技术被应用于石油勘探的方法主要有以下三种:1、微波干燥法微波干燥法主要是利用微波加热矿物质样品,使其迅速蒸发水分,因为对于石油凝析物和致密油气藏等很多石油资源都含有大量的水含量,这种新技术对于这些资源的勘探有着重要的意义。
微波干燥法可以将矿物中的水分快速挥发,从而派上很大的作用,因为水对于油气的影响特别大。
利用微波干燥法可以在不影响矿物质原有性质的前提下,快速检测出工作区域中可能存在的矿物质。
2、电磁感应法电磁感应法是指利用交变电流在介质中的感应电流作用于探测电极上的电位差来检测矿床的方法。
它主要是通过探针对地下进行电磁感应,利用电磁波在地下的传播条件来确定地下的物质构成。
它是基于穿过地下不同岩层和矿床时,不同物质对电磁波反应程度不同的原理而发展起来的。
井口电磁加热器在青海尕斯库勒油田的应用青海尕斯库勒油田原油的含蜡量高,属于典型的高凝油,由于地处高寒地区,年温差大,原油的流动性差,增加了单井集输的难度。
此前采用了几种加热方式,都存在不足之处,特别是能耗较高。
近年来,石油企业对“节能减排”、“降本增效”越来越重视,为此,在实际生产中探索出一套“工艺简单、能耗低”的高凝油的单井地面集输流程和设施就显得格外重要。
经试验,电磁加热器可以满足这一要求。
1高凝油的单井集油流程简述1.1掺轻质原油集油流程掺轻质原油集油流程就是在高凝原油中掺入轻质、低含蜡原油。
虽然降凝效果好,但需要投入运行的设备较多,计量、管理难度大;而且掺入的轻质原油需经过处理,掺入量大,成本高。
目前,在实际生产过程中几乎不采用该流程。
1.2井口加药集油流程井口加药集油流程是在采油井井口加入降凝剂,降低原油在输送过程中的凝固点,便于集输。
虽然井口加药集油流程可以有效降低凝固点,但是这种流程存在2 个缺点。
a)加药装置较分散,不易管理。
b)加药浓度大,药剂成本较高,运行成本也比较高。
1.3掺热水集油流程掺热水集油流程就是在井口掺入热水,具有以下特点:a) 降凝效果好。
b) 井口无辅助运行设备。
c) 掺入的水为清水,很难乳化。
这种集油流程的设计比较复杂,需要建设掺水阀组、掺水管线、掺水加热炉、掺水提升泵和储水罐等设施,一次性投入比较大,而且后续系统维护、运营费用较大。
1.4 井口直接加热集油流程井口直接加热集油流程有3 种加热方法。
a) 井口加热炉加热法井口加热炉又分为燃油加热炉和燃气加热炉2 种。
由于燃油加热炉所需辅助设备较多,管理不方便,现很少使用;燃气加热炉只有在油田天然气充足的情况下才考虑这种流程,而且这种流程使用的加热炉太多,发生故障的可能性大、概率高,生产管理不方便,而且存在安全隐患,因此不能大面积使用。
b) 掺蒸汽或蒸汽伴热法是指敷设一条蒸汽伴热管线,即可选择进行蒸汽伴热,也可选择直接掺入蒸汽,这种集油方式在稠油油田开采中已广泛应用。
c)井口电加热法是近年来发展的一套集油流程,油井生产出来的原油进入井口电磁加热器加热后集输。
目前,应用较普遍的是掺热水集油流程和井口直接加热流程中的掺蒸汽或蒸汽伴热法和电加热法。
其中,掺热水集油流程和掺蒸汽或蒸汽伴热集油流程主要适用于成片投入生产的原油物性较好的油田,但需要的辅助设备较多,一次性投入成本比较高,而且能耗大,运行维护成本高。
对于小区块、原油物性差异较大的油田不适用。
电加热法集油流程正好可以克服这些弱点,目前使用效果较好的方法就是在采油井井口安装电磁加热器,通过电磁加热集油。
2 电磁加热器结构和工作原理2.1 结构(如图1)2.2工作原理电磁加热器是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的装置。
电磁加热控制器将220 V ,50/ 60Hz 的交流电整流变成直流电,再将直流电转换成频率为20~40 kHz 的高频高压电,高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场,当磁场内的磁力线通过导磁性电磁加热器内的金属料筒时会在金属金属料筒内产生无数的小涡流,使金属料筒高速发热,从而使金属料筒内的油井采出液受热而降低粘度,增加流动性。
3 电磁加热器的特点a) 结构简单、便于安装维护。
b) 加热速度快,效率高;输出温度可以自行设定且便于修改。
c) 适应温度范围宽,可以在- 40 ~40 ℃的环境中使用,使用寿命长。
d) 由于高频电磁场的作用,极大地削弱了油水混合液中金属离子的结合力,可使液体中钙、钠、镁等金属离子有序排列而不结合,不易结垢,因此不会影响热交换,同时有利于油井生产。
e) 电磁加热器可实现智能控制,自动采集出口温度调节输出功率,做到夏季小功率输出,冬季大功率工作,真正实现节能的目的。
4 安装方式电磁加热器外形是杆状设备,既可以立式安装,也可以卧式安装。
但考虑电磁加热器的稳定性,为了便于安装和维护,应选择卧式安装为宜,安装方式如图2 。
5 应用及先导性试验青海油田的尕斯库勒油田地处青藏高原,属高寒地区,年温差较大,最低温度为- 30 ℃以下。
该油田产出的原油含蜡量较高,凝固点平均在38 ℃以上,有的油井采出的原油凝固点高达50℃,属于典型的高凝油。
从尕斯库勒油田的单井原油集输模式“油井→集油阀组→加热接转站→联合站”可以发现,地面集输系统的主要问题集中在单井集油流程上。
按照中国石油天然气股份公司“新油田优化、老油田简化”的指示精神,青海油田公司对尕斯库勒油田的地面集输系统进行了简化改造,彻底停运了双管掺热水集油流程,大部分油井实现了单井原油常温集输。
但仍有一部分油井由于出油温度低(低于38 ℃) 、产液量低(日产夜量小于10 m3 ) 无法实现常温集输进集油阀组,需要进行加热集油[3 ] 。
2005 年冬季,根据尕斯库勒油田单井原油常温集输的边界条件:产液量≥10 m3 / d ,出油温度≥38℃(尕斯库勒油田原油凝点为38 ℃) 的油井采出的原油可以常温集油;产液量< 10 m3 / d ,出油温度<38 ℃的油井(该部分油井后简称“困难井”) 采出的原油需要加热集油。
结合油田生产实际,决定在出油条件最差(最低出油温度30 ℃,日产液量< 10m3 ) 的油井进行试验。
5.1 电磁加热器功率计算尕斯库勒油田油井采出液物性参数:采出水比热容C水= 4 187 J / ( kg 〃℃) ,密度ρ水= 1 000 kg/m3 ;采出原油比热容C油= 1 880 J / ( kg 〃℃) ,密度ρ油= 850 kg/ m3 ;采出液的综合含水率平均为60 %。
通过一元线性拟合计算出油井采出液的比热容C 和密度ρC = C水×60 % + C油×40 %= 3 264 J / (kg ℃)ρ=ρ水×60 % +ρ油×40 %= 940 kg/ m3假设换热效率为100 % ,电磁加热器1 h 产生的热量等于1 h 通过电磁加热器的液量加热到设计温度需要的热量。
因此,只需计算出通过电磁加热器的1 h 的液量加热到设计温度需要的热量,即可计算出电磁加热器的功率[4 ] 。
由公式P t = Q = Cm △T = Cρv △T推导出P = Q/ t = cρv △T/ t = 8. 87 kW式中,m 为质量, kg ; Q 为热量,J ; t 为时间, h ,根据功率定义,取t = 1 h ; P 为功率,kW; C 为比热, C =3 264 J / (kg 〃℃) ;ρ为密度,ρ= 940 kg/ m3 ; v 为油井每小时产液量, v = (10/ 24) m3 / h ; △T 为拟加热温度,尕斯库勒油田油井出油实测温度最低为30℃,考虑到气温和其他不利因素的影响,设计经电磁加热器加热后的温度为55 ℃,△T = 55 - 30 = 25 ℃。
通过计算,选用功率为8. 87 kW 的电磁加热器即可满足尕斯库勒油田“困难井”的加热集输要求。
考虑到油井出油温度、日产液量波动较大,将电磁加热器的功率确定为10 kW。
5.2 先导性试验效果2005年2月下旬,在尕斯库勒油田选择了5 口“困难井”安装10 kW 电磁加热器,进行了井口电磁加热集油先导性试验。
a) 5 口试验井采出液经电磁加热器加热后的温度全能达到设计要求,而且最高温度可达到65℃,满足加热集油要求。
b) 电磁加热器的出口温度可以调节,而且能够自动检测温度,实现“开”、“关”控制,达到节能的目的。
6 应用效果评价截至目前,在尕斯库勒油田安装了80 台10 kW电磁加热器,以解决“困难井”的加热集油问题。
改造前,尕斯库勒油田的原油集输模式为:油井→计量站→联合站,单井原油采用双管掺热水集油流程生产,热水由计量站的掺水加热炉供给掺水阀组,掺水阀组将热水分配给每口单井;尕斯库勒油田共计有36 台1250 kW 掺水加热炉,掺水加热炉一用一备。
目前尕斯库勒油田共有油井485 口,安装电磁加热器的单井有80 口。
截止到2007 ,80 台电磁加热器全部投入使用;与此同时,停运了尕斯库勒油田的36 台1250kW 掺水加热炉,停用了采油井的双管掺热水集输流程。
采油井采出的原油采用常温密闭输送为主,电磁加热器加热为辅的集输流程。
按照新模式运行6个多月来,原油生产正常,显现出良好的经济效益。
a) 节能改造前,采油井原油集输采用掺水加热炉伴热集输,36 台1250 kW 加热炉1/ 2 工作、1/ 2 备用,80 口“困难井”采用掺水加热集油时,能耗功率为1 250 ×36/ 2 ×80/ 485 = 3 711 kW“困难井”采出的油液实现电磁加热集油后,仅使用了80 台10 kW 电磁加热器,所用电磁加热器按全天候满负荷运行计算,能耗功率为10 ×80 = 800 kW,节能比率为(3711 - 800)/3711 ×100%= 78.44 %b) 节水改造前,单井原油采用掺热水加热集输,热源为清水,每口单井每天掺水量按5 m3(2007年及以前统计数据平均值)计算,每天可节省清水用量5m3 ×80= 400m3c) 节省运营费,由于尕斯库勒油田油井采出水与掺入清水的配伍性较差,而且采出水与清水混和升温后,腐蚀性极强,而且易结垢,经常出现单井集油管道结垢堵塞和腐蚀穿孔的情况。
改造前运营费主要包括电费(掺水提升泵电费)、设备维护费、管道更新费3 个部分。
电磁加热器使用至目前,管道结垢堵塞、腐蚀穿孔的情况还未发生,其运营费用主要是电费(电磁加热器电费)、设备维护费。
可见,电磁加热器投入使用后,也节省管道更换费用。
改造前,每年尕斯库勒油田更换的<76 mm×4 mm 无缝钢管(20号)有101450 km (由前几年管线更换统计数据计算得知),电磁加热器使用后,每年少使用钢管长度为10.450km×80/ 485 =1.724kmd) 其他电磁加热器投入使用后,尕斯库勒油田的单井集输流程得到简化和优化,彻底停运了掺水伴热系统,减少了管理环节和巡回检查点;而且,使管道结垢堵塞和腐蚀穿孔频发的现象得到了有效改善,大大减小了维护工作量、减轻了工人的劳动强度,具有显著的社会效益。
7 结论1) 电磁加热器结构简单、紧凑,便于安装及维护。
2) 电磁加热器适用于油井采出原油加热集输流程,尤其是高寒地区高凝油,对于小区块高凝油田的加热集油更为适用。
3) 电磁加热器解决了不能实现单井常温集油的困难,而且也解决了常用双管掺热水流程能耗高的问题。
4) 采用电磁加热器加热集油,工艺流程简单,无需其他辅助设施,一次性投资小,而且维护成本低。