论文部分内容阅读
【摘要】：兴隆台采油厂高粘、重蜡的油井管理难度大，所以油井电加热技术应用十分广泛，抽油机均配置了电加热装置。电加热杆井的吨油耗电，厂定指标要求小于190K·wh/t，而作业区电加热杆井的实际吨油耗电一般高于200K·wh/t，平均387.4K·wh/t，远高于指标。当吨油耗电高时，在同等产出情况下，同样电费消耗高，若一年电加热杆井电量多消耗100万K·wh，则多支出电费100*0.5945≈59.5万元。
【关键词】：油井电加热 ； 综合节能； 降耗技术实践
目前油井电加热控制有两种方法，连续加热和降低电流，上述方法都不能有效的降低电加热杆的耗电，为此，针对目前电加热装置控制现状及其节能手段，本文对电加热装置电能消耗节能进行了较深入研究，提出了油井电加热杆节能降耗新方法。该方法的核心是通过了解電加热杆的工作机理，在保证抽油机正常工作同时降低电加热装置的启用时间。实验数据表明该新方法完全可行，降低了电加热的用电量，节能效果明显，达到节能降耗和环保经济的目的。
1、 技术原理与简介
1.1电加热杆原理
电加热抽油杆装置由变径接头、空心杆、整体电缆、电热光杆、电缆三通、防喷盒、电加热控制柜、变压器等部件组成。
电加热杆技术是通过趋肤效应原理加热空心抽油杆。当交变电流流过空心抽油杆时，空心抽油杆周围变化的磁场在空心抽油杆中产生感应电流，从而使得沿空心抽油杆截面的电分布不均匀，尤其当频率较高时，电流几乎集中在管壁极薄层内流过，从而大幅度增加电流阻抗， 使空心抽油杆杆体的温度升高。通过热传导，提高井筒内原油温度，降低原油黏度，增加流动性，防止结蜡，有效解决高凝、高黏、高含蜡原油在井筒举升过程中的难题。
1.2电加热杆特点
1.2.1电加热杆地面设施简单，使用方便，易于管理。
1.2.2井筒加热均匀，加热段长，加热温度可以调控。
1.2.3杆柱结构比较简单，起下作业方便，并且全套设备可以多井次重复使用。
1.2.4可减少抽油机负荷，改善抽油机工作状况。
电加热杆也存在着最大的缺点，就是耗电量大。如何降低耗电量成为我们研究的主要内容。电加热杆合适的电流无法确定，电加热杆的温度随电流的增加而升高，电流过低起不到较好的降粘和清防蜡作用，过高会增加系统的耗电量。而且电加热杆的加热目的为清防蜡与降粘，对于马字号大多数井来说，清防蜡是主要目的，而对于大洼一部分油井，降粘才是主要目的。目前电加热杆的工作制度为常开，大大的增加了耗电量。所以调整合适的电流和改变电加热杆的工作制度才是节能降耗的核心。
2、 现场应用情况
2.1电加热杆跟踪效果
从电加热杆项目实施以来，我区对所实施的电加热杆井进行了效果跟踪，计算了这些井2015年全年的产油量、抽油机用电量和电加热杆用电量，并计算吨油耗电。
从中可以看出采用电加热杆井的吨油耗电普遍偏高，部分井远远超过了厂定指标180 KWH/t。假设7口井吨油耗电都为180 KWH/t，根据以上数据计算， 7口井共多花费=
[（2712 KWH/t /7*13774t）-（180 KWH/t *13774）]*0.5945≈285.7（万元）
2.2现场试验情况
2.2.1调整合适的加热电流
通过室内模拟实验资料，原油的析蜡点为45℃。在洼11-30井我们进行了不同电流下温度剖面测试，随着加热电流增大，井口出油温度升高。当选取加热电流为40A时不能满足加热要求，而选取80A时又会出现加热电流过大，造成浪费；选取60A时井口温度刚好达到结蜡温度，既没有造成能耗浪费，又保证油井正常生产， 因此60A为该井最适合的加热电流值。
2.2.2制定电加热杆间开制度
根据现场情况分析，我们利用本地区的季候特点，制定出不同四个阶段的间开周期，以此来摸索最合理的电加热杆使用方法，达到有效节电，正常生产的目的。特别的在夏季，地面自然温度能达到35℃以上，可以维持原油在管线内的流动性，因此利用电加热杆变频柜减小输出电流，利用自然能量形成的温度场来确保地面管线内的温度，既可保证输油能力，达到平稳、正常生产的目的，又为电加热杆低温间歇加热提供了充分条件。
2.2.3各单井实施间歇加热后吨油耗电对比
通过对三个阶段生产数据、电量数据以及耗电进行统计、汇总、分析，发现：节电效果较好的为第二、三阶段，产油量较高，吨油耗电最少；而第一阶段也达到了预期的节电效果，吨油耗电也控制在合理的范围之内。
2.3影响电加热杆耗电的因素分析
导致电加热杆井耗电高的主要因素为加热电流不合理，加热制度不合理，导致电加热杆用电量大。
2.3.1加热电流的影响
根据原油的性质分析，原油在井筒里上升的过程中，由于井筒温度的降低，原油中的蜡析出并附着在杆管壁上，稠油井稠油的粘度逐渐升高，都会增加抽油杆的摩擦力，使抽油机的负荷增大。为了不影响油井的正常生产，在没摸索合理电流之前，加热电流普遍偏高，导致耗电量增加。
2.3.2加热制度的影响为了研究加热制度对耗电的影响，我们以马209K为例。马209K电加热杆作用为清防蜡。在第一阶段电加热杆间开制度为每周开1天，在4月15日测试的结果与之前的对比，发现最大载荷由63上升到75，上下行电流也由35/23上升至41/25，有明显的变化。按照制定的制度表进行摸索，第二阶段和第三阶段的最大载荷均在70KN以上。说明清防蜡效果并不明显。在第四阶段最大载荷基本稳定在67KN左右，电流在28/22左右。说明在“每天开12h”的制度下清防蜡效果较好。
3、 技术创新点
3.1对于原油粘度高、原油含蜡重的井可配合加降粘剂或防蜡降凝冷输剂，降粘、清蜡效果更明显。
3.2对于使用电加热杆的井，应根据含水的变化，实时调整间开周期和电流大小，将抽油系统的能耗降至最低。
4、 结论与认识
4.1电加热杆基于电流的趋肤效应使电杆表面产生热量，降低原油的粘稠度，使原油温度高于结蜡点，改善原油在井筒中的流动能力，较大程度的提高了产量。
4.2电加热杆井合理的优化输入电流及间开周期，最大程度发挥电加热杆清防蜡和降粘的作用，同时降低电加热杆加热过程中电费的发生。
4.3油管的结蜡程度或者原油的粘稠度可根据产液量、油套压和功图变化判断，一旦发现结蜡或稠油影响，应改变现有的加热制度及输入电流的大小。
4.4电缆在三通处和抽油机支架处容易发生磨断，应按时巡检及时检修。
【关键词】：油井电加热 ； 综合节能； 降耗技术实践
目前油井电加热控制有两种方法，连续加热和降低电流，上述方法都不能有效的降低电加热杆的耗电，为此，针对目前电加热装置控制现状及其节能手段，本文对电加热装置电能消耗节能进行了较深入研究，提出了油井电加热杆节能降耗新方法。该方法的核心是通过了解電加热杆的工作机理，在保证抽油机正常工作同时降低电加热装置的启用时间。实验数据表明该新方法完全可行，降低了电加热的用电量，节能效果明显，达到节能降耗和环保经济的目的。
1、 技术原理与简介
1.1电加热杆原理
电加热抽油杆装置由变径接头、空心杆、整体电缆、电热光杆、电缆三通、防喷盒、电加热控制柜、变压器等部件组成。
电加热杆技术是通过趋肤效应原理加热空心抽油杆。当交变电流流过空心抽油杆时，空心抽油杆周围变化的磁场在空心抽油杆中产生感应电流，从而使得沿空心抽油杆截面的电分布不均匀，尤其当频率较高时，电流几乎集中在管壁极薄层内流过，从而大幅度增加电流阻抗， 使空心抽油杆杆体的温度升高。通过热传导，提高井筒内原油温度，降低原油黏度，增加流动性，防止结蜡，有效解决高凝、高黏、高含蜡原油在井筒举升过程中的难题。
1.2电加热杆特点
1.2.1电加热杆地面设施简单，使用方便，易于管理。
1.2.2井筒加热均匀，加热段长，加热温度可以调控。
1.2.3杆柱结构比较简单，起下作业方便，并且全套设备可以多井次重复使用。
1.2.4可减少抽油机负荷，改善抽油机工作状况。
电加热杆也存在着最大的缺点，就是耗电量大。如何降低耗电量成为我们研究的主要内容。电加热杆合适的电流无法确定，电加热杆的温度随电流的增加而升高，电流过低起不到较好的降粘和清防蜡作用，过高会增加系统的耗电量。而且电加热杆的加热目的为清防蜡与降粘，对于马字号大多数井来说，清防蜡是主要目的，而对于大洼一部分油井，降粘才是主要目的。目前电加热杆的工作制度为常开，大大的增加了耗电量。所以调整合适的电流和改变电加热杆的工作制度才是节能降耗的核心。
2、 现场应用情况
2.1电加热杆跟踪效果
从电加热杆项目实施以来，我区对所实施的电加热杆井进行了效果跟踪，计算了这些井2015年全年的产油量、抽油机用电量和电加热杆用电量，并计算吨油耗电。
从中可以看出采用电加热杆井的吨油耗电普遍偏高，部分井远远超过了厂定指标180 KWH/t。假设7口井吨油耗电都为180 KWH/t，根据以上数据计算， 7口井共多花费=
[（2712 KWH/t /7*13774t）-（180 KWH/t *13774）]*0.5945≈285.7（万元）
2.2现场试验情况
2.2.1调整合适的加热电流
通过室内模拟实验资料，原油的析蜡点为45℃。在洼11-30井我们进行了不同电流下温度剖面测试，随着加热电流增大，井口出油温度升高。当选取加热电流为40A时不能满足加热要求，而选取80A时又会出现加热电流过大，造成浪费；选取60A时井口温度刚好达到结蜡温度，既没有造成能耗浪费，又保证油井正常生产， 因此60A为该井最适合的加热电流值。
2.2.2制定电加热杆间开制度
根据现场情况分析，我们利用本地区的季候特点，制定出不同四个阶段的间开周期，以此来摸索最合理的电加热杆使用方法，达到有效节电，正常生产的目的。特别的在夏季，地面自然温度能达到35℃以上，可以维持原油在管线内的流动性，因此利用电加热杆变频柜减小输出电流，利用自然能量形成的温度场来确保地面管线内的温度，既可保证输油能力，达到平稳、正常生产的目的，又为电加热杆低温间歇加热提供了充分条件。
2.2.3各单井实施间歇加热后吨油耗电对比
通过对三个阶段生产数据、电量数据以及耗电进行统计、汇总、分析，发现：节电效果较好的为第二、三阶段，产油量较高，吨油耗电最少；而第一阶段也达到了预期的节电效果，吨油耗电也控制在合理的范围之内。
2.3影响电加热杆耗电的因素分析
导致电加热杆井耗电高的主要因素为加热电流不合理，加热制度不合理，导致电加热杆用电量大。
2.3.1加热电流的影响
根据原油的性质分析，原油在井筒里上升的过程中，由于井筒温度的降低，原油中的蜡析出并附着在杆管壁上，稠油井稠油的粘度逐渐升高，都会增加抽油杆的摩擦力，使抽油机的负荷增大。为了不影响油井的正常生产，在没摸索合理电流之前，加热电流普遍偏高，导致耗电量增加。
2.3.2加热制度的影响为了研究加热制度对耗电的影响，我们以马209K为例。马209K电加热杆作用为清防蜡。在第一阶段电加热杆间开制度为每周开1天，在4月15日测试的结果与之前的对比，发现最大载荷由63上升到75，上下行电流也由35/23上升至41/25，有明显的变化。按照制定的制度表进行摸索，第二阶段和第三阶段的最大载荷均在70KN以上。说明清防蜡效果并不明显。在第四阶段最大载荷基本稳定在67KN左右，电流在28/22左右。说明在“每天开12h”的制度下清防蜡效果较好。
3、 技术创新点
3.1对于原油粘度高、原油含蜡重的井可配合加降粘剂或防蜡降凝冷输剂，降粘、清蜡效果更明显。
3.2对于使用电加热杆的井，应根据含水的变化，实时调整间开周期和电流大小，将抽油系统的能耗降至最低。
4、 结论与认识
4.1电加热杆基于电流的趋肤效应使电杆表面产生热量，降低原油的粘稠度，使原油温度高于结蜡点，改善原油在井筒中的流动能力，较大程度的提高了产量。
4.2电加热杆井合理的优化输入电流及间开周期，最大程度发挥电加热杆清防蜡和降粘的作用，同时降低电加热杆加热过程中电费的发生。
4.3油管的结蜡程度或者原油的粘稠度可根据产液量、油套压和功图变化判断，一旦发现结蜡或稠油影响，应改变现有的加热制度及输入电流的大小。
4.4电缆在三通处和抽油机支架处容易发生磨断，应按时巡检及时检修。