一种稠油井洗井电加热装置的研制

一种稠油井洗井电加热装置的研制

王伟

胜利油田胜机石油装备有限公司三采中心

摘要：稠油井在开采中的粘度受多方因素影响，其中主要是温度。该装置采用电加热升温的方式，提高注入稠油井污水的温度，以降低粘度，提高采收率。该装置具有体积小、安装灵活简单等特点，配有触摸屏，便于观察、操作，可分时段加热，具有节能功效。

关键词：电加热；加热控制；定时清洗

Thedevelopmentofanelectricheatingdeviceusedonheavyoilwellwashing

Abstract：Theheavyoilwell’sviscosityisaffectedbymultiplefactorsduringitsexploiting，themostthingistemperature.Thedevice，inthewayofwarming-upbyelectricheating，canrisethetemperatureofthesewageinjectedintheheavyoilwell，forlowertheviscosityandenhancingtherecovery.Thedevicehassuchcharacteristicsofsmallvolumeandflexibleinstallment，equippedwithtouchscreen，easytoobserveandoperate.Itcanstartheatingsub-periodandhastheeffectofsavingenergy.

Keyword：electricheating，heatingcontrol，timingcleaning.

1、前言

随着原油的不断开采，油田稠油井数量逐年上升，而稠油存在着整体物性较差，粘度较高等特性，给生产带来诸如原油挂壁、举升困难、抽油机负荷增高、成本增大等诸多不利影响。多年来，如何降低稠油粘度，增强稠油流动性，提高稠油井的采收率，降低成本，成为采油工艺主要研究课题之一。

有研究发现，原油粘度对温度影响敏感，温度每升高10℃，粘度下降一半以上。为了有效提高原油温度，降低稠油举升难度，设计的稠油井洗井电加热装置，通过对污水加热后反注入井口，提高井底稠油温度，从而起到降粘增产的作用，实现稠油的开采，并达到节能的目的。

2、设计方案

考虑现场工况、成本及节能等方面的因素，将该装置设计成整体橇装结构模式，各管路、阀门、仪表、加热器、控制系统等集成在一座小巧的橇箱内，外部通过软管分别与来水、井口相连，使污水首先流经进口过滤器及电磁防结垢仪，去除污水中的杂质，再经阀门的开度调节控制流量，最后经加热筒体升温，当温度到要求后，经出水端反注入井内。

3、装置设计

3.1流程系统设计

根据现场井口条件，及要求注入流量：0.1～1m3/h，设计进出口孔径：φ25mm。根据来水温度，及温升要求，结合加热装置体积，设计加热器功率：16kW。

装置流程设计为：油田污水首先通过带由壬的软管、手动阀进入装置，经进口端的过滤器及电磁防结垢仪，去除污水中的杂质，并改变污水中钙镁离子的微观结构；然后通过流量计、调节阀，通过控制流量，调节开度，以达到要求注水量；接着再经加热筒体，由电加热器使污水升温，监控温度以达到设定要求；最后经出水端、手动阀、由壬软管反注入井内，如图1所示。

图1装置流程

3.2控制系统设计

整个控制系统由一台PLC完成，用于检测、控制污水的流量、压力、出口温度等，并根据需要改变加热器功率，控制出口温度；改变污水注入量，控制阀门开度。根据流程设计及控制要求，设计采用流量一体阀进行污水注入量的控制，加热器利用改变三相可控硅的导通角，控制输出电压，改变输出功率的方式，从而控制污水温升。

装置还做了其他一些控制方面的设计：

1、设备初次启动时，阀门全开，待整个设备都注满污水时，启动加热器，调节来水流量以达到设定流速；

2、加热器初次加热时，缓慢提升功率，起到保护作用；正常运行时采用闭环控制，根据检测温度和设定值，控制功率；

3、装置设定白天、夜间模式，白天根据需要降低功率，最大程度降低电能成本，夜间再将功率提升，从而最大程度起到节约用电成本的目的。

对装置本身增加了必要的保护控制系统：

1、增加压力变送器，实时监测压力，当压力过高时，停止设备运行；

2、在加热管桶内，增加温度变送器，监测加热设备的运行状态，防止温度过高，损坏设备；

3、通过设定时间，定时全开启阀门，增加流经设备的污水压力、流量，起到冲洗设备、保护管路内部不受污水中杂质的堵塞、保护加热装置运行的目的。

3.3HMI系统设计

设计的橇箱配有触摸屏，可作为唯一人家交互界面，橇箱外部配有观察口，可不必全部打开橇箱即可观察到设备运行状态，便于观察。

触摸屏界面除显示设备运行状态，污水流量、温度外，还可根据需要分别设置白天、夜间时的注入量，及所需要加热的温度；配有一键开、关阀门的按钮；配有自动冲洗设备的时间设定，及冲洗时间设定等参数的设置；触摸屏还配有报警信息提示、查询功能，能够查询最近100次的报警信息，方便用户的观察、使用、操作，如图2所示。

图2HMI界面

4、应用

研制的该装置在胜利油田孤岛采油厂采油管理二区的GD-23-P511、GD-25-522、GD-33-52、GD-29-520等四口低液稠油井上进行了10个多月的试验，各项参数均达到了设计要求，同时充分利用“避峰填谷”技术，大大降低能耗水平，并考虑环保安全。四口井在应用此装置后均取得了良好的增友效果，其中GD-25-522井，日产油上升至4.8吨，比未使用前增注一倍。该装置把污水加热到高温后注入泵下，提高了井下温度和井口温度，降低了稠油井载荷和井口回压，相比活动加热炉，节省成本投入费用近四分之一。

5、结束语

经过现场使用证明，该稠油井洗井电加热装置对低液稠油井有着良好的增友效果，同时避免了采用加热炉方式生产时，存在的效果较差、能耗高的现象，为进一步扩大推广应用起到了良好的效果。