許文會（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

?

杏北油田聚能加熱技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐及改進(jìn)分析

許文會（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

杏北油田在距離熱源較遠(yuǎn)、相對獨(dú)立的中小規(guī)模建筑（油田注水站、配注站、聚合物注入站等）采用了聚能加熱技術(shù)，較好地滿足了采暖需求且節(jié)能效果顯著。結(jié)合杏北油田聚能加熱技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，根據(jù)目前在應(yīng)用過程中存在的問題，從工藝、施工、管理查找原因，通過對應(yīng)用方法及技術(shù)流程等多方面措施進(jìn)行分析和探討，尋求聚能加熱技術(shù)的改進(jìn)方向和應(yīng)用潛力，持續(xù)探索該采暖技術(shù)在油田應(yīng)用的可行性。

聚能加熱技術(shù)采暖節(jié)能

2001年起，杏北油田開始大規(guī)模采用聚合物驅(qū)開發(fā)，部分新建的注入站由于位置較為分散，周圍無可托氣源，不宜采用加熱爐的采暖方式，而改用電采暖方式。電采暖調(diào)節(jié)靈活，無需人工管理，但存在運(yùn)行費(fèi)用高、舒適感差等問題。為此，杏北油田2008年起采用聚能加熱技術(shù)替代電采暖。

1　聚能加熱技術(shù)的工作原理

聚能加熱技術(shù)的核心是液體聚能加熱器。液體聚能加熱器是一種新型熱源設(shè)備，它不用任何加熱元件，主要利用液體“空化聚能現(xiàn)象”所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波，使沖擊能量轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)供暖目的，熱效率可達(dá)90%以上。同時，液體聚能加熱器可采用多機(jī)并聯(lián)組合的方式使用，可成倍增大供熱能量，液體最高加熱溫度可達(dá)98℃。液體聚能加熱器工作原理見圖1。

圖1　液體聚能加熱器工作原理示意圖

2　現(xiàn)場應(yīng)用

2.1應(yīng)用規(guī)模

杏北油田在距離熱源較遠(yuǎn)、相對獨(dú)立的中小規(guī)模建筑（油田注水站、配注站、聚合物注入站等）采用了聚能加熱技術(shù)。自2008年以來，共應(yīng)用13套機(jī)組，目前投產(chǎn)11套，總功率為1300 kW，設(shè)單臺備用。

2.2運(yùn)行情況

從采暖期開始至11月末、次年3月至采暖期末，室外最低氣溫-10℃左右，只運(yùn)行1臺機(jī)組；12月至次年2月份，室外最低氣溫-24℃左右，運(yùn)行2臺機(jī)組（1臺機(jī)組備用），以保證室溫保持在19～22℃，能夠滿足采暖的需要。裝置運(yùn)行方式見表1。

表1　聚能加熱裝置運(yùn)行方式

3　存在問題

新技術(shù)的應(yīng)用是一個逐步完善的過程，通過跟蹤調(diào)查了解到聚能加熱技術(shù)在油田應(yīng)用過程中也暴露出一些問題，主要是設(shè)備故障率高、部分工藝不完善、管理制度缺失等問題。

3.1采暖效果逐漸下降

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，投產(chǎn)2年以后，員工普遍反映值班室溫度較往年降低。從運(yùn)行上看，按照運(yùn)行模式回水溫度至50℃時，設(shè)備自動停機(jī)，實(shí)際上僅安裝第一年能夠達(dá)到停機(jī)溫度，目前設(shè)備均為全天運(yùn)行，無法達(dá)到停機(jī)溫度；從數(shù)據(jù)上看，最高回水溫度逐年下降（表2）。

表2　最高回水溫度統(tǒng)計

分析認(rèn)為：隨著運(yùn)行年限的延長，葉輪在高速旋轉(zhuǎn)情況下打擊液流，葉輪磨損，與裝置間的間隙逐漸變大，導(dǎo)致發(fā)熱效率降低；出口壓力調(diào)節(jié)不當(dāng)造成發(fā)熱效率降低。裝置運(yùn)行需要將出口壓力控制在0.6～0.7 MPa之間，壓力過低裝置發(fā)熱效率低，過高升溫過快。以聚杏2-1注入站為例，3#裝置出水溫度在0.7 MPa左右時較合適（表3）。

表3　聚杏2-1注入站不同出口壓力下45 kW裝置溫度變化

3.2設(shè)備故障率逐年升高

杏北油田應(yīng)用聚能加熱技術(shù)以來，每年設(shè)備運(yùn)行的故障率較高。據(jù)統(tǒng)計，2012年采暖期內(nèi)各站共報修39次，主要故障部件為電動機(jī)、機(jī)械密封、電動機(jī)軸承，其中機(jī)械密封為易損件，平均1～2個采暖期更換1次。當(dāng)電動機(jī)聲音異常、運(yùn)行電流降低、機(jī)組振動幅度增大、系統(tǒng)壓力低時，需要進(jìn)行檢修。由于裝置采用高速電動機(jī)，機(jī)組在運(yùn)行過程中處于高速、高溫條件下，機(jī)械密封和軸承極易失效，產(chǎn)生故障，嚴(yán)重時燒毀電動機(jī)。

3.3部分工藝不完善

1）水箱無液位顯示，補(bǔ)水不及時導(dǎo)致系統(tǒng)故障。聚能加熱裝置對水量有要求，系統(tǒng)內(nèi)水量不足會引起無法提溫、燒毀電動機(jī)等問題。該裝置目前采用自動補(bǔ)水，未設(shè)置液位視窗，不便于員工日常觀測，一旦自動補(bǔ)水失效員工不能及時發(fā)現(xiàn)。

2）自控監(jiān)控點(diǎn)不完善，電動機(jī)故障無法及時發(fā)現(xiàn)。通過調(diào)查，現(xiàn)場僅有電動機(jī)過載保護(hù)，無過溫保護(hù)，從而發(fā)生電動機(jī)燒毀的現(xiàn)象。另外，自控儀表箱均設(shè)置在泵房，未設(shè)置在儀表值班室，導(dǎo)致員工不能及時監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)。

3.4運(yùn)行噪音高

機(jī)組運(yùn)行時噪音較高，具體測試數(shù)據(jù)見表4。機(jī)組雖然放在泵房內(nèi)或單獨(dú)設(shè)置，但員工在采暖期進(jìn)行維護(hù)和操作時仍然置身于噪聲中，影響員工健康。

表4　聚能加熱運(yùn)行及停運(yùn)時噪音測定數(shù)據(jù)

4　現(xiàn)場管理及工藝完善措施

4.1強(qiáng)化日常維護(hù)和管理

1）規(guī)范啟機(jī)操作，降低機(jī)械密封故障。機(jī)組啟動前確保水量充足、放氣充分，啟動前務(wù)必盤車，使機(jī)械密封的動環(huán)和靜環(huán)分離再啟機(jī)；啟動后觀察壓力，聽運(yùn)行聲音是否異常。

2）制定管理制度，提高管理水平。制定機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)制度，建立運(yùn)轉(zhuǎn)記錄，達(dá)3000 h添加高溫潤滑油，至6000 h更換機(jī)械密封和軸承。對設(shè)備操作、溫度設(shè)定、適時補(bǔ)水、常見故障作出規(guī)定，規(guī)范員工操作，保證設(shè)備平穩(wěn)高效運(yùn)行。

3）精細(xì)日常操作，提高采暖效果。監(jiān)測電流變化，及時停機(jī)放氣，啟機(jī)前放氣不徹底和系統(tǒng)運(yùn)行均會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)含有氣體，使機(jī)組采暖效果下降。采暖期開始前提前倒運(yùn)各臺泵，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，防止采暖期故障影響供暖效果。值班室溫度低時可適當(dāng)調(diào)整泵房采暖閥門大小，以保證值班室溫度，做好門窗密封，減少散熱。

4.2工藝完善措施

1）針對水箱無液位顯示，加裝液位計，方便員工觀察液位。

2）采用新工藝，消除噪音影響。由于一代產(chǎn)品所產(chǎn)生的噪音污染主要來自于電動機(jī)運(yùn)行，二代靜音型產(chǎn)品無電動機(jī)，基本感覺不到聲音（噪音低于20 dB），消除噪音影響。

5　結(jié)論及認(rèn)識

1）距離熱源較遠(yuǎn)、相對獨(dú)立的聚合物注入站等小型站庫采用聚能加熱技術(shù)，能夠滿足采暖需要。

2）隨著運(yùn)行年限延長，設(shè)備出現(xiàn)故障率高、熱效率下降等問題。

3）做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、日常管理和優(yōu)化運(yùn)行方式是設(shè)備高效平穩(wěn)運(yùn)行的保障。

4）在今后的建設(shè)中，有以下幾點(diǎn)建議：推廣靜音型產(chǎn)品，減少噪音污染；優(yōu)選葉輪、空化器的材質(zhì)，減少腐蝕對效率的影響；當(dāng)機(jī)組設(shè)置在簡易泵房內(nèi)時，增加通風(fēng)裝置，加強(qiáng)電動機(jī)過溫保護(hù)，并合理設(shè)置自控儀表。

新型降黏劑NJH-1突破涇河油田稠油開發(fā)難題

6月2日，涇河油田JH17P36井于現(xiàn)場加注新型降黏劑NJH-1，加注后油井電流由16.4 A下降至8.8 A，年節(jié)約電費(fèi)2.49萬元；地層溫度下降黏率達(dá)89%，有效提高井筒原油流動性，延長維護(hù)周期，年節(jié)約維護(hù)費(fèi)用3.9萬元。

涇河油田長8儲層裂縫發(fā)育，油井初產(chǎn)高，日產(chǎn)油量可達(dá)20 t，但該儲層原油黏度較高，屬于普通稠油油藏。油井舉升過程中隨著井筒溫度逐漸降低，原油黏度增大，造成舉升能耗較大，且易出現(xiàn)桿柱上下行困難的軟卡現(xiàn)象，油井熱洗、檢泵等維護(hù)周期短等問題，嚴(yán)重影響油井高效舉升。

針對這些問題，工程院進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，形成了具有自主產(chǎn)權(quán)的新型降黏劑。自2014年9月，工程院研究人員深入現(xiàn)場分兩批提取30井次油水樣，通過化驗(yàn)分析，明確了井筒溫度、含水變化等對原油黏度的影響，并結(jié)合長8儲層的地層溫度及地層水礦化度，研制出針對該儲層原油的新型降黏劑NJH-1。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，該降黏劑濃度為0.3%時，降黏率大于90%，可滿足提高井筒原油流動性的要求。JH17P36井的現(xiàn)場試驗(yàn)表明，該降黏劑可大幅降低油井電流及原油黏度，有效降低能耗，節(jié)約生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用。

來源：中國石化新聞網(wǎng)付亞榮供稿

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.009

2015-04-16）

許文會，工程師，2004年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油氣集輸規(guī)劃工作。E-mail：xuwenhui@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市紅崗區(qū)大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所，163511。