李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 116000)

井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計與應(yīng)用

李文智(大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 116000)

電加熱管線集輸方式在外圍油田偏遠(yuǎn)低產(chǎn)采油井廣泛應(yīng)用，隨著油井生產(chǎn)時間的增長，管線老化嚴(yán)重，特別是冬季氣溫過低，管線溫度過低導(dǎo)致油溫過低流動性差造成井壓升高,因石油在管道內(nèi)結(jié)塊和結(jié)蠟經(jīng)常造成輸油管道堵塞,給油田生產(chǎn)帶來很多麻煩。井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計與應(yīng)用，不僅有效解決了這一生產(chǎn)難題，而且達(dá)到良好的節(jié)能降耗效果，為油田石油集輸管道加熱伴熱的理想方式。

井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置;電加熱;集輸;節(jié)能

1 問題的提出

由于初始投資成本低，基建速度快等優(yōu)點，電加熱集輸管運(yùn)方式在外圍油田邊遠(yuǎn)采油井得到廣泛應(yīng)用，但由于投產(chǎn)時間過長導(dǎo)致管線電路老化以及認(rèn)為不可抗的破壞因素，尤其是冬季氣溫過低，導(dǎo)致管線回壓升高，結(jié)蠟嚴(yán)重，管線堵塞，影響作業(yè)區(qū)產(chǎn)量，甚至當(dāng)單井憋壓超過一定程度，會造成跑冒滴漏現(xiàn)象，進(jìn)而形成影響惡劣的環(huán)保事件。傳統(tǒng)的管線加熱器、碳纖維伴熱方式通常難以到達(dá)較好效果。

2 井口管道集膚效應(yīng)防凝裝置的設(shè)計原理與方案

集膚電加熱裝置的工作原理是集合交流電的集膚效應(yīng)、磁熱效應(yīng)和電熱效應(yīng)為一體。所謂集膚效應(yīng)，就是當(dāng)交流電通過碳鋼管道的電流在自身交變磁場作用下逐漸趨膚在管道表面的一種現(xiàn)象；將低壓交流電接在具有通磁性的鋼管首端和尾端時，接入工頻或脈沖或中頻交流電壓，電流將會在鋼管的表面流動，頻率越高趨膚效應(yīng)越明顯，電流不是均勻分布在鋼管的截面上，而是集中于鋼管的外表面，電流密度變大導(dǎo)通面積變小電阻變大從而發(fā)熱；交變電流會產(chǎn)生交變磁場，交變磁場又會產(chǎn)生反向電動勢而形成反向的交變磁場，鋼管內(nèi)會發(fā)生渦磁現(xiàn)象而產(chǎn)生磁熱效應(yīng)，綜合上述的電熱效應(yīng)和磁熱效應(yīng)使得鋼管發(fā)熱而達(dá)到加熱的目的。用鋼管表面的溫度來控制電源或頻率就能夠?qū)崿F(xiàn)加熱溫度的控制。

集膚電加熱裝置，基本上由變壓器、變頻器組成加熱電源、電源濾波器、溫度檢測和溫度控制系統(tǒng)、動力電纜、輸油管、保溫層、保護(hù)外殼等部分組成。電氣部分全都安裝在電控箱內(nèi)。加熱電源分工頻加熱電源和中頻加熱電源兩種。(見圖1)

圖1 井口加熱方案圖

3 試驗應(yīng)用分析

我們選取頭臺油田第二作業(yè)區(qū)52-17井進(jìn)行現(xiàn)場試驗，取得如下效果：

（1）：52-17井加裝井口管道集膚防凝裝置后由原來的2.2mpa壓力下降到1.2mpa，集輸生產(chǎn)正常運(yùn)行，取得了明顯的實際應(yīng)用效果。

表1 52-17井管道集膚防凝裝置試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表2 52-17井兩種伴熱方式數(shù)據(jù)對比分析

（2）：經(jīng)過兩種伴熱方式數(shù)據(jù)對比后，管道集膚防凝裝置明顯優(yōu)于原有的電加熱伴熱方式，即節(jié)省了每年的井口保溫材料，又降低了能源消耗也達(dá)到了管線的加熱溫度。

4 結(jié)語

（1）井口管道集膚防凝裝置具有良好的加熱效果，能夠有效解決生產(chǎn)難題。

（2）井口管道集膚防凝裝置的應(yīng)用，可以取消單井管線碳纖維伴熱、井口加熱器等裝置，極大地縮減基層生產(chǎn)成本。

（3）井口管道集膚防凝裝置具有良好的節(jié)能降耗效果，可以在外圍采油廠偏遠(yuǎn)采油井廣泛推廣。

[1]趙乾坤，趙洪建，彭鵬.原油管道防凝措施研究[J].中國石油和化工質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，2012，32（6）：77～77.

李文智（1988-），2011年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)就職于大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部.