电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用

文章编号：1004-2970（2014）06-0023-04

张娜*

（大庆油田工程有限公司）

张娜. 电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用. 石油规划设计，2014，25（6）：23～25，50

摘要 在大庆油田，电加热集油工艺的应用简化了地面建设模式，有效地降低了地面建设投

资，尤其对于油井分布零散、系统依托性差、伴生气量不足的产能区块，其优势更为显著。阐述了电加热集油工艺的特点，以大庆外围油田某区块为例，对电加热集油工艺与单管环状掺水集油工艺进行了对比，该工艺的投入使用，使生产成本进一步降低，经济效益进一步提高，为低产零散油田的高效开发创造了有利条件。介绍了碳纤维维温电加热管道及电热带维温电加热管道的性能特点及其在大庆油田的应用，对应用中存在的问题进行了分析，并提出了解决方法和建议。

关键词 大庆油田；电加热集油工艺；电加热管道；分析；应用

中图分类号：TE866，TE973 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1004-2970.2014.06.007

电加热集油工艺是由井口电加热器将井口产液加热至进站温度，然后，通过电加热保温管道将井口产液输送至转油站或阀组间的一种集油工艺。由于取消了掺水工艺，大大降低了转油站（或集中处理站）容器、设备处理能力的需求，简化了集油工艺及地面建设模式，有效地降低了地面建设投资，尤其对于油井分布零散、系统依托性差、伴生气产量不足的产能区块，其优势更为显著。电加热集油工艺的应用，为低产零散油田的高效开发创造了有利条件。目前，大庆外围油田共有约2 100口油井应用了电加热集油工艺，主要应用于较为偏远的第七采油厂、第八采油厂、第九采油厂及海塔油田。

分别属于已建的1号、2号、3号转油站管辖范围内，其中，1号转油站内掺水炉将近满负荷运行，2号、3号转油站内掺水炉负荷约90%。根据油井分布情况，78口油井进入1号转油站，16口油井进入2号转油站，15口油井进入3号转油站。

采用外围油田常用的单管环状掺水集油工艺与电加热集油工艺进行方案对比，对比内容为站外系统及站内扩建的差异部分。

1.1.1 工程量对比

方案一：采用单管环状掺水集油工艺。新建井口变压器52套；新建集油掺水管道76.5km，其中，公称直径50mm的管道为60.5km，公称直径65mm的管道为16km；扩建集油阀组间4座，阀组间内新建定量掺水阀13个；1号转油站扩建1.5MW掺水炉1台。

方案二：采用电加热集油工艺。新建井口变压器55套；新建5条集油干线，其中，3条干线进入

1 电加热集油工艺

1.1 电加热集油工艺与掺水集油工艺对比

大庆外围油田某产能区块共基建油井109口，

* 张娜，女，工程师。2008年毕业于大庆石油学院油气储运专业，获学士学位。现在大庆油田工程有限公司总体规划室从事规划方案编制工作。地址：黑龙江省大庆市让胡路区大庆油田工程有限公司总体规划室，163712。E-mail：zhangna8516@126.com

24 张娜：电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用 2014年11月 1号转油站的2座集油阀组间，其余2条干线分别进入2号及3号转油站的2座阀组间；新建新式碳纤维维温电加热管道29.1km，其中，公称直径40mm的管道为20km；公称直径50mm的管道为3km；公称直径65mm的管道为1.8km；公称直径80mm的管道为4.3km。新建温度控制柜（含数据采集器）37套，井口电加热器51台，扩建集油阀组间2座。 1.1.2 经济对比

工程投资对比：方案一工程投资为2 486万元，其中，原油集输系统投资为1 802万元，电气系统投资为684万元；方案二工程投资为1 840万元，其中，原油集输系统投资为1 112万元，电气系统投资为728万元。方案二比方案一节省工程投资646万元。

运行费用对比：方案一平均年耗电费用为28.9万元，平均年耗气费用为208.7万元，10年费用现值为1 459万元；方案二平均年耗电费用为212.8万元，10年费用现值为1 307万元。方案二比方案一节省运行费用152万元（10年）。 1.1.3 对比分析

方案二大幅度减少了集油管道数量，缩小了集油管道管径，降低了转油站油气分离及掺水系统的负荷率，减少了站场扩建的工作量，比方案一减少工程投资约26%；方案二的10年运行费用现值比方案一节省了约10%。因此，与掺水集油工艺相比，电加热集油工艺的经济性较好、能耗较低。 1.2 电加热集油工艺运行优势

一是，可实现低温输送，有效降低集输能耗。由于电加热管道特殊的加热方式，管内温度从里到外是由低到高排列的，由于管壁温度高于管内油品温度，蜡分子由管壁向油流中心运移。尽管油温处于结蜡高峰区内，但是，只要壁温高于油温，管内壁几乎不结蜡。因此，采用电加热管道可以实现低温输送。如，大庆油田某区块原油凝固点为34℃，原油进转油站温度为20～30℃，低于凝固点4～14℃（夏季低于凝固点14℃进站，冬季低于凝固点4～9℃进站）。

二是，可实现长距离多井串联输送。目前，电加热集油工艺多用于距离已建系统较远，采用掺水集油工艺回油困难的油井上，集油半径最大可达12km，油井呈树状挂接，每条干线最多可挂接油井约40口，实现了掺水集油工艺无法实现的长距离多井串联输送。如，大庆油田某区块最长的一条电加热管道为12.54km，辖油井45口，该干线自投产以

来，井口回压最高为1.2MPa，运行状况良好。

2 电加热管道

电加热管道是电加热集油工艺最重要的组成部分。目前，电加热管道主要有采用碳纤维维温的电加热管道和采用电热带维温的电加热管道两种。 2.1 碳纤维维温的电加热管道

2.1.1 老式碳纤维维温的电加热管道

老式碳纤维维温电加热管道由钢管、加热层及保温层3部分组成。沿管道外壁S型敷设一根碳纤维电热线作为电热元件，碳纤维电热线与钢管外壁之间设置导热膜，电源电缆敷设于导热膜上，碳纤维电热线及电源电缆外面逐层包裹聚氨酯泡沫保温层和聚乙烯黄夹克。

单根老式碳纤维维温电加热管道长度为10m，每两根电加热管道之间由接头连接，且每两根电加热管道之间设有检测终端。电加热管道配套的温控装置设置于井口处，电加热管道电源电压等级为380V。

该电加热管道加热效率高、升温快；可采集单根电加热管道温度，实现单管控制；可自动调节温度，实现阶梯加热；可通过在线监测系统对故障点进行定位。但是，由于老式碳纤维维温的电加热管道采用一根碳纤维作为电热元件，只要碳纤维任何一处发生断点，都会导致整根管道停止加热。另外，该电加热管道接头多，对检测终端密封性能要求高，施工管理难度大，对现场施工队伍素质要求高。 2.1.2 新式碳纤维维温的电加热管道

对老式碳纤维维温电加热管道进行了部分改进：一是，对原电源电缆与电加热管道一体的制造模式进行了调整，将电缆与集油管道分开，施工时同沟敷设，电缆每隔40m为电加热管道提供一个供电点，减少了电缆接头的数量；二是，将碳纤维敷设方式改为3根并列式敷设，如果其中1根出现问题，其余2根仍能正常工作，提高了电加热管道的可靠性；三是，对温控装置进行改造，采用电压可调式设计，可根据井口回压及季节变换情况调整供电电压，从而达到节能的目的；四是，采用新型电缆接线密封盒，增强了密封性。

2.2 电热带维温的电加热管道

2.2.1 串联式电热带维温的电加热管道

串联式电热带维温电加热管道由设置预留槽的钢管、加热层及保温层组成。串联式电热带采用高

第25卷 第6期 石 油 规 划 设 计 25

值PTC（新型半导体陶瓷材料）制造。生产预制时，在钢管外壁预留电热带预留槽，现场施工时，将串联式电热带穿入其中。单根串联式电热带最大长度为5km，只在井口设一个供电点，电源电压为380V。

串联式电热带功率恒定、伴热均匀、加热距离长，由于电加热管道中间没有接头，降低了故障率。但是，由于是串联式接电，若发生故障，无法准确定位故障点，需将整条电热带全部更新。针对这一问题，研制出了一种新型的串联式电热带，由光纤智能电热带、智能远传调控装置、系统软件平台3部分组成，光纤和加热线平行铺设，可通过控制装置将管道的实时温度远传至站内的控制终端，若电加热管道出现故障，可及时定位并进行处理，避免了整段更换管道的问题。目前，这种新型串联式电热带维温的电加热管道已经在现场试验应用，应用效果有待进一步验证。

2.2.2 并联式电热带维温的电加热管道

并联式电热带维温电加热管道由预留穿线孔的钢管、加热层及保温层组成。生产预制时，在钢管外壁预留电热带穿线孔，现场施工时，将并联式电热带穿入其中。该电热带单根最大有效距离150m，若管道长度超过150m，则需增加供电点。

并联式电热带加热原理与串联式电热带不同，该电热带是通过电流击发内部的高分子聚合物发热，而串联式电热带是通过电阻丝发热，因此，并联式电热带的耗电量要高于串联式电热带。

并联式电热带能自动限制温度，随着被加热物体温度的升高，自限温电热带的功率自动减小，不会产生过热现象，伴热温度较恒定。但是，并联式电热带伴热距离较短，对于较长的管道，由于供电点多，需要铺设较多的电缆。因此，并联式电热带适合短距离管道，目前，这种电热带一般用于井口管道的伴热。

2.3 不同电加热管道的经济对比

以每千米管径60mm的管道为例，对采用老式及新式碳纤维、串联式电热带及并联式电热带维温的4种电加热管道进行投资及能耗对比。

老式碳纤维与新式碳纤维维温的电加热管道投资相差不大，其建设投资为19.17万元，10年运行费用现值为20.03万元，合计为39.20万元；串联式电热带维温电加热管道的建设投资为26.57万元，10年运行费用现值为27.23万元，合计为53.80万元；并联式电热带维温电加热管道的建设投资为20.44万元，10年运行费用现值为49.16万元，合计

为69.60万元。因此，碳纤维维温电加热管道的建设投资及运行费用最低，串联式电热带维温的电加热管道居中，并联式电热带维温的电加热管道最高。

3 电加热管道的应用

由于碳纤维维温电加热管道的经济性较好，因此，碳纤维维温电加热管道在大庆油田的应用较为广泛。其中，老式碳纤维维温的电加热管道在大庆油田应用数量最多，目前，已在各采油厂的1 624口油井集油系统的集油干线948km中应用，约占电加热管道总长度的80%。该管道在地势平坦的海塔油田应用效果较好，但是，在油井多位于低洼地中的部分区块问题较多，问题主要集中在电加热管道接头处。

新式碳纤维维温的电加热管道在第九采油厂的200口油井集油系统中进行了应用，主要应用于集油干线，总长度为50km，目前已运行3年，状况良好，未出现故障。

自2010年以来，串联式电热带维温的电加热管道在第八采油厂的259口油井集油系统中得到了应用，主要应用于集油干线，总长度为186km。除了太东区块的0.6km管道因人为破坏因素被烧毁外，目前，其他管道运行状况良好。

并联式电热带仅在第八采油厂肇5区块的40口油井集油系统中进行了应用，主要应用于井口管道，总长度为12km，目前，运行状况良好。

4 电加热管道存在问题及解决方法

4.1 存在的问题

老式碳纤维维温的电加热管道在应用中存在问题较多，主要问题为：

一是，老式碳纤维维温电加热管道的接头及检测终端防水性能不过关。由于老式碳纤维维温的电加热管道每10m一段，不仅接头数量多，而且，每个接头处包括碳纤维与电缆之间的接头、电缆与电缆之间的接头及自动监测系统信号线接头，接头种类复杂。由于电缆接线密封盒在选材和设计上存在缺陷，导致其密封性和耐压性差，因此，若密封盒因防水性能不佳、密封不严而受潮、进水，各种接头均会发生短路导致出现故障。由于接头位于地下，出现故障后，必须借助仪器对设置在每两根电加热管道连接处的检测终端进行探测，确定故障点位置

后再进行挖掘和处理。 （下转第50页）

50 王小亮等：基于SAP的石油企业非油品智能补货管理系统 2014年11月

4 结语

基于SAP系统的非油品智能补货管理系统应用了先进的主动配送理念，实现了从中央仓到便利店整个配送过程的计算机优化管理，为非油品业务带来了一定的经济效益。便利店平均库存水平下降约50%，中央仓总体成本下降约20%。

由于SAP系统是一个与业务为核心的系统，因此，在模型选择及补货因素方面的考虑较少，销售预测的准确性有待进一步提高。今后，可考虑在业务系统的基础上引入专业的销售预测软件，将预测的销售情况反馈到SAP系统中，可进一步加快库存周转率、减少商品缺货率、提高中央仓的工作效率。

参考文献：

[1] 吴秋果.SAP应用集成研究[D].北京: 北京交通大

学,2007.

[2] 徐建新,严勇,严富海.指数平滑法在典型城市GDP

预测中的应用[J].水利科技与经济,2008,14(7): 551-553.

[3] 吴新生,张晓芳.指数平滑法在连锁超市销售额预

测中的应用[J].商丘师范学院学报,2007,23(6): 46-48.

[4] 黄佳.SAP高级应用开发[M].北京: 人民邮电出版

社,2008.

收稿日期：2014-05-22

编辑：陈霞

（上接第25页）

如果检测终端防水密封性能不好，导致检测终端本身出现问题，则无法探测到接头故障点的具体位置，因此处理难度增大，从而影响正常生产。电加热管道发生故障后，若长时间失去加热功能，会造成井口压力升高，特别是当主干线出现故障时，会造成大面积停井。

二是，现场施工管理不到位。电加热集油工艺由于电气及控制元件较多，施工程序较为繁琐，要求施工人员技术水平高及责任心要强，监理要到位。但是，由于部分施工单位及监理单位的素质较低，在实际施工中，这些要求往往难以达到。因此，导致部分区块的电加热管道刚投入使用就出现故障，并且施工记录不详细，造成盲目维修，不仅浪费了人力物力，而且影响了生产。

4.2 解决方法及建议

为了解决老式碳纤维维温电加热管道接头防水性能不佳的问题，目前，已对密封盒进行了多方面改进：一是，材质采用PVC（聚氯乙烯）材料；二是，采用防水硅胶密封；三是，实现多层保护。改进后的新型电加热密封盒已在第八采油厂进行了试验应用，从应用效果看，这种新型电加热接头密封性较好，但是，在地势较低地段，长期受潮导致密封盒防水硅胶老化后，接头内的电气元件仍有可能受损。因此，密封盒的防水性能还需要进一步的研究。

对于现场施工中存在的问题，建议对现行的电

加热工艺施工规范进行补充和完善，将电加热接头施工工艺及要求纳入其中，同时，要加强现场施工管理，要求专业人员参与施工及监理，并加强验收，每个接头都要经检测验收合格后方能投入使用。

5 结语

电加热集油工艺实现了掺水集油工艺无法实现的长距离多井串联输送，为低产偏远油田的经济有效开发创造了有利条件。但是，由于电加热管道电气元件较多，因此，要根据所处的地理环境选择该集油工艺，尽量避免在低洼积水地带应用。

碳纤维维温电加热管道接头的防水性能是决定电加热工艺发展应用的关键因素。目前，虽然已对接头密封盒进行了改进，但是，新型密封盒的防水性能还需要进一步研究，以提高位于低洼地带电加热管道的使用寿命。

参考文献：

[1] 丁亚南,李志,许春广.单管电加热集油工艺在外围

油田的应用[J].油气田地面工程,2001,20(5): 19-23.

收稿日期：2014-02-26

编辑：陈霞