论文部分内容阅读
摘要：输油管道采用电加热集输，防止管中原油凝固是近几年来发展的一重高新节能技术。电加热集输是用电能来补充管道在工艺生产过程中所散失的热量，以维持流动介质最合理的工艺温度范围。但电加热集输技术还很不成熟，电加热埋地管道都存在着设计电加热功率过大的情况，一方面使生产的初投资增加，造成设备闲置、浪费；另一方面使运行管理不合理，增加了运行管理的困难。
关键词：输油管道；电力热集输；应用；思考
一、 概 述
（一）课题研究背景
油气集输研究的主要对象是油、气田生产过程中原油及天然气的收集和输送问题。就油田的生产全局来说，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。如果说油藏勘探是寻找原料，油田开发和采油工程是提供原料，那么油气集输则是把分散的原料集中、处理使之成为油田产品的过程。这过程从油井井口开始，将油井生产出来的原油、伴生天然气和其它产品，在油田上进行集中、输送和必要处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿厂油库经其他运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气则集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。概括的说油气集输的工作范围是指油井为起点，矿厂油库或输油、输气管线首站为终点的矿厂业务。
油气集输流程：反应自井口产出油气经过集输，分离，计量，脱水，稳定，及其它处理，生产出合格的油气产品的全部工艺过程。
现在油田开发成本越来越来高，面临水、电、气所需能源紧缺的局面，同时随着油田开发难度的逐年提高以及物价上涨因素，建成一定产能的油田的建设投资也逐年提高。因此，推广高效集输，寻找高效率、低能耗的集输方式，降低油田建设的投资具有重要的意义。
（二）国内现状
我们国家的油气集输的发展现状是高效油气集输，时间为90年代至目前，进入90年代以来,我国已开发的主要油田都已进入高含水,节能降耗成为油田开发生产中至关重要的问题。油气集输流程和油气集输处理工艺,设备,更为突出强调高效节能。
电加热集输是最近几年发展起来的新型的高效的低能耗的油气集输方式，它是用电加热器把电能转换成为热能直接通过管壁传递给原油的一种加热方法，用电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失, 使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内。它代替了原有的掺水伴热。其优点是高效、节能、无污染、灵活，投资比两管流程和三管流程少，而且应用广泛，受地域、天气等自然条件的限制较小，并且具有防爆防火及全天候功能，使用寿命长，传输过程中无疏漏。
目前，我们国家的电加热集输虽然已有较多的现场应用，但电加热技术的理论研究还很滞后，这是使其没有得到全面推广的主要原因。所以对电加热输进行理论研究建立理论模型，将电加热集输技术进行全面推广应用将大大提高集输效率节约一次性投资和运行费用。电加热集输的推广应用将是油气集输的一次历史性革命。
（三）研究内容
电加热集输是高效油气集输的一个重要发展方向，辽河油田及大庆油田的采油八厂、九厂、十厂已经有了广泛的应用。各种形式的电加热集输流程均收到了较好的效果。大庆外围油田除单管小环电加热集油流程， 还采用了单管树状电加热集油流程，单管混输泵增压掺气液循环端点井的电加热集油流程，萨尔图式串联电加热集油流程，采用各种形式的单管电加热集油流程可使地面工程的單井投资有较大幅度的降低, 供热运行费也有较大的降低。电加热集输的推广应用将是油气集输的一次历史性革命。
二、电加热集输理论研究
（一）电伴热类型及应用
油气集输的关键技术是寻求一种经济可靠、高效节能的集输技术，电加热集输就是应此要求在近几年发展起来的一项油气集输新技术。电加热集输的基本原理是电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失，使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内以达到集输的目的。管道电伴热有以下4 种类型:
1．阻抗伴热
阻抗伴热分直流电伴热和交流电伴热。它要求管道等径，并且在加热的管段上没有副管和阀门。
2．电磁感应伴热
电磁感应伴热是一种利用电磁感应原理及感应电流通过导体时产生的热效应，使工件快速加热的方法。电磁感应伴热一般分为3类：工频电磁感应伴热、中频电磁感应伴热和高频电磁感应伴热。电磁感应伴热效率可达到80 %以上，并且加热速度极高。
3．柔性材料伴热
柔性材料伴热是靠导体通电时产生的焦耳热来加热管道，包括电缆伴热和电热带伴热。电缆伴热是用铜或铜合金制成芯线，芯线外面用具有良好的热稳定性和导热性的材料做成绝缘层，最外层用铜或不锈钢制成的封闭的铠装。电缆伴热有两种敷设方式：（1）管道内部敷设；（2）管道外部敷设。
三、电加热集输在油田的应用
（一）关键技术及生产运行情况
在对外围油田集油工艺流程不断简化的基础上，采用了螺杆泵多项混输、电加热及油井软件计量等成熟配套技术，确保了集油温度，减少投资，降低能耗及油井间歇出油的超温保护，延长电加热器使用寿命。由于外围油田集油自耗气高于其它油田油气比，造成燃料不足。不足部分主要采用就近烧油弥补燃料。油气比低于20m3/ t 的油田，烧油量占产油量的1 %～118 %，集油过程消耗原油过多。采用电加热集油流程，解决了原油集输过程中的实际问题，技术先进、可靠，具有创新意识。
对于油田伴生气用于集油自耗气不足的油田，可以采用部分掺水、部分电加热弥补的单管集油流程，这样既可以减少浪费，不致使伴生气放空烧掉，污染环境，又可节省基建伴生气收集及处理系统所需的投资。随着掺水量的降低，进集油阀组间的温度也越来越低，虽然产量比投产初期降低，但与集油阀组间的温度相比，当环掺水量为110m3/ h以上时，进集油阀组间的温度均为40 ℃以上，能满足集油要求。不掺水时，集油温度比较，环始端压和表相比没有明显增高。改变掺水量可以有效地控制早已建成的环状掺水流程集油温度，而对于采用的单管电加热集油流程，可以做到限温保护，避免不必要的热量损失。
（二）电伴热的优越性
电伴热装置简单，发热均匀，温度准确，反应快捷，可实现遥控，具有防爆，防火及全天候工作性能，使用寿命长，传输无泄漏，不污染环境。
1．伴热管线的热耗量与散热面积有关，电伴热产品一般外形尺寸较小，敷设时不会改变管线保温层形状，而蒸汽或热水伴热管管径在Ф12~5之间，它总要扩大保温层散热面积，增大了热量散失。
2．蒸汽或热水伴热管与工艺管线之间只有线接触，换热效率一般为40%~60%，而电伴热产品呈扁平状，借助铝胶带可形成较宽的热交换面，其热效率高达90%～96%。
3．采用蒸汽或热水伴热时，为保证管道远点的温度，以及考虑沿途热损失及泄漏，必须在近点过热补偿。而电伴热无须过热补偿。因为它在整个线长方向的放热量是均匀的。
三、结语
1．采用电加热集油流程，可以维持正常的原油集输生产，大幅度减少掺水量，降低站内掺水炉热负荷。
2．采用电加热集油流程，解决了低油气比油田燃料问题，是开发“三高”、“两低”油田经济有效的途径。
3．单管小环电加热集油流程一次投资及运行费用低，与双管流程相比节省一次投资42 % ，与同样环状流程相比节省5 % ，供热运行费用和双管流程相比降低，与同样环状流程相比节省15 %。
关键词：输油管道；电力热集输；应用；思考
一、 概 述
（一）课题研究背景
油气集输研究的主要对象是油、气田生产过程中原油及天然气的收集和输送问题。就油田的生产全局来说，油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。如果说油藏勘探是寻找原料，油田开发和采油工程是提供原料，那么油气集输则是把分散的原料集中、处理使之成为油田产品的过程。这过程从油井井口开始，将油井生产出来的原油、伴生天然气和其它产品，在油田上进行集中、输送和必要处理、初加工，将合格的原油送往长距离输油管线首站外输，或者送往矿厂油库经其他运输方式送到炼油厂或转运码头；合格的天然气则集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或其他用户。概括的说油气集输的工作范围是指油井为起点，矿厂油库或输油、输气管线首站为终点的矿厂业务。
油气集输流程：反应自井口产出油气经过集输，分离，计量，脱水，稳定，及其它处理，生产出合格的油气产品的全部工艺过程。
现在油田开发成本越来越来高，面临水、电、气所需能源紧缺的局面，同时随着油田开发难度的逐年提高以及物价上涨因素，建成一定产能的油田的建设投资也逐年提高。因此，推广高效集输，寻找高效率、低能耗的集输方式，降低油田建设的投资具有重要的意义。
（二）国内现状
我们国家的油气集输的发展现状是高效油气集输，时间为90年代至目前，进入90年代以来,我国已开发的主要油田都已进入高含水,节能降耗成为油田开发生产中至关重要的问题。油气集输流程和油气集输处理工艺,设备,更为突出强调高效节能。
电加热集输是最近几年发展起来的新型的高效的低能耗的油气集输方式，它是用电加热器把电能转换成为热能直接通过管壁传递给原油的一种加热方法，用电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失, 使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内。它代替了原有的掺水伴热。其优点是高效、节能、无污染、灵活，投资比两管流程和三管流程少，而且应用广泛，受地域、天气等自然条件的限制较小，并且具有防爆防火及全天候功能，使用寿命长，传输过程中无疏漏。
目前，我们国家的电加热集输虽然已有较多的现场应用，但电加热技术的理论研究还很滞后，这是使其没有得到全面推广的主要原因。所以对电加热输进行理论研究建立理论模型，将电加热集输技术进行全面推广应用将大大提高集输效率节约一次性投资和运行费用。电加热集输的推广应用将是油气集输的一次历史性革命。
（三）研究内容
电加热集输是高效油气集输的一个重要发展方向，辽河油田及大庆油田的采油八厂、九厂、十厂已经有了广泛的应用。各种形式的电加热集输流程均收到了较好的效果。大庆外围油田除单管小环电加热集油流程， 还采用了单管树状电加热集油流程，单管混输泵增压掺气液循环端点井的电加热集油流程，萨尔图式串联电加热集油流程，采用各种形式的单管电加热集油流程可使地面工程的單井投资有较大幅度的降低, 供热运行费也有较大的降低。电加热集输的推广应用将是油气集输的一次历史性革命。
二、电加热集输理论研究
（一）电伴热类型及应用
油气集输的关键技术是寻求一种经济可靠、高效节能的集输技术，电加热集输就是应此要求在近几年发展起来的一项油气集输新技术。电加热集输的基本原理是电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失，使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内以达到集输的目的。管道电伴热有以下4 种类型:
1．阻抗伴热
阻抗伴热分直流电伴热和交流电伴热。它要求管道等径，并且在加热的管段上没有副管和阀门。
2．电磁感应伴热
电磁感应伴热是一种利用电磁感应原理及感应电流通过导体时产生的热效应，使工件快速加热的方法。电磁感应伴热一般分为3类：工频电磁感应伴热、中频电磁感应伴热和高频电磁感应伴热。电磁感应伴热效率可达到80 %以上，并且加热速度极高。
3．柔性材料伴热
柔性材料伴热是靠导体通电时产生的焦耳热来加热管道，包括电缆伴热和电热带伴热。电缆伴热是用铜或铜合金制成芯线，芯线外面用具有良好的热稳定性和导热性的材料做成绝缘层，最外层用铜或不锈钢制成的封闭的铠装。电缆伴热有两种敷设方式：（1）管道内部敷设；（2）管道外部敷设。
三、电加热集输在油田的应用
（一）关键技术及生产运行情况
在对外围油田集油工艺流程不断简化的基础上，采用了螺杆泵多项混输、电加热及油井软件计量等成熟配套技术，确保了集油温度，减少投资，降低能耗及油井间歇出油的超温保护，延长电加热器使用寿命。由于外围油田集油自耗气高于其它油田油气比，造成燃料不足。不足部分主要采用就近烧油弥补燃料。油气比低于20m3/ t 的油田，烧油量占产油量的1 %～118 %，集油过程消耗原油过多。采用电加热集油流程，解决了原油集输过程中的实际问题，技术先进、可靠，具有创新意识。
对于油田伴生气用于集油自耗气不足的油田，可以采用部分掺水、部分电加热弥补的单管集油流程，这样既可以减少浪费，不致使伴生气放空烧掉，污染环境，又可节省基建伴生气收集及处理系统所需的投资。随着掺水量的降低，进集油阀组间的温度也越来越低，虽然产量比投产初期降低，但与集油阀组间的温度相比，当环掺水量为110m3/ h以上时，进集油阀组间的温度均为40 ℃以上，能满足集油要求。不掺水时，集油温度比较，环始端压和表相比没有明显增高。改变掺水量可以有效地控制早已建成的环状掺水流程集油温度，而对于采用的单管电加热集油流程，可以做到限温保护，避免不必要的热量损失。
（二）电伴热的优越性
电伴热装置简单，发热均匀，温度准确，反应快捷，可实现遥控，具有防爆，防火及全天候工作性能，使用寿命长，传输无泄漏，不污染环境。
1．伴热管线的热耗量与散热面积有关，电伴热产品一般外形尺寸较小，敷设时不会改变管线保温层形状，而蒸汽或热水伴热管管径在Ф12~5之间，它总要扩大保温层散热面积，增大了热量散失。
2．蒸汽或热水伴热管与工艺管线之间只有线接触，换热效率一般为40%~60%，而电伴热产品呈扁平状，借助铝胶带可形成较宽的热交换面，其热效率高达90%～96%。
3．采用蒸汽或热水伴热时，为保证管道远点的温度，以及考虑沿途热损失及泄漏，必须在近点过热补偿。而电伴热无须过热补偿。因为它在整个线长方向的放热量是均匀的。
三、结语
1．采用电加热集油流程，可以维持正常的原油集输生产，大幅度减少掺水量，降低站内掺水炉热负荷。
2．采用电加热集油流程，解决了低油气比油田燃料问题，是开发“三高”、“两低”油田经济有效的途径。
3．单管小环电加热集油流程一次投资及运行费用低，与双管流程相比节省一次投资42 % ，与同样环状流程相比节省5 % ，供热运行费用和双管流程相比降低，与同样环状流程相比节省15 %。