油井空心杆井筒中频节能加热技术的应用

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1、油井空心杆井筒中频节能加热技术的应用（大庆油田有限责任公司第六釆油厂）摘要：油田采油井（螺杆泵、抽油机、电泵）生产过程中，高凝、稠油井开发和井筒结蜡问题非常突出：为了从根木上解决这一技术难题，采用交一直一中变频技术，通过改变加热的供电方式强化了集肤效应，提高电热转换效率，油井空心杆井筒中频节能加热技术己日臻成熟，达到降低单井电加热费用的目的，方便了H常生产管理。中频电加热比工频电加热功率可降低10〜20kW,平均节电率达到28%。关键词：高凝稠油井结蜡；集肤效应；中频节能加热；节能高效1前言现在油田釆油井（螺杆泵

2、、抽油机、电泵）生产普遍采用掺水和定期热洗的办法，解决高凝、稠油井生产和井筒结蜡问题，投资高、能耗大，同时无论是掺水还是热洗都影响产量。油井空心杆井筒中频节能加热技术的应用不仅很好地解决了上述问题，同时兵有可控易控、时间短效率高、既促生产乂节能的特点。2油井空心杆井筒中频节能加热技术2.1中频电源的产生与优势空心杆电加热技术从开始应用到现在己有十几年的时间，这期间的大部分时间一直釆用工频（50Hz）电源进行电加热。由于工频加热电源具有设备简单、技术含量低，成木低和一次性投资少等优点，因此一直被广泛应用，但随着油田

3、开发进入中后期，石油开采成木逐渐增高，工频加热电源耗电量大、电能成木高这一问题就变得非常突出。而釆用中频（500〜2000Hz）加热技术则可大幅减少耗电量，从而达到节能的目的，同时高科技电力电子器件的飞速发展与进步，也为制造中频电源控制设备提供了特别有利条件。因此，现在研宄及推广油井空心杆井筒中频节能加热技术更具现实意义和经济价值。2.2汕井空心杆井简中频节能加热技术装置该装置主要由空心抽汕杆（包括变扣、终端器、短节、光杆、悬接器、防喷盒）、加热电缆、冋路电缆、中频电源控制枳等几部分组成。其正是在空心抽汕杆内孔中

4、穿入铜电缆并与空心杆体形成加热冋路，通以不冋频率的交流安全电压，利用内集肤效应在空心杆壁上产生的热能，通过热传导对油管内原汕进行全程加热，降低原油粘度，改善其流动性，从而有效地开采高粘度、高凝固点、高含蜡原汕。这个过程是可控易控的，是与生产同吋进行的，不影响油井tl常生产，同吋由于降凝除腊效果明显，对单井产量亦有较大的促进。2.3中频电源控制枳中频电源控制柜是节能加热技术的地面关键设备，输入端直接连接井场380V供电电源。主要由交流三相整流、特种非晶态变压器、中频调频和智能控制单元组成，其通过加大输出频率，一般在

5、500-2000HZ,大幅度增加阻抗，将电能转换为热能，功率为80-150KW可调，适合加热深度1500米以内，升温快热效率高，可实现定期、定吋无级可调加热。3油井空心杆井筒中频节能加热技术的节能原理3.1中频电源加热节能原理空心杆内下入加热电缆，使空心杆和加热电缆组成通电冋路，当交流电通过这个冋路吋，电流主要集中在空心杆内表面，此现象称为内集肤效应，其强弱可以用电流透入钢管的深度S来表示。它与导体的电阻率ρ，相对磁导率μ，交流频率f存如下关系：从式中可以看出，导体材料确定后，电阻率ρ和相对

6、磁导率μ就是一个常数，保持不变，要增强集肤效应，就必需提高交流电的频率f,f越高则S越小，则内集肤效应就越强。同样，钢管阻抗Z的大小与频率f的关系为:从式中可以看出，f越高则钢管阻抗就越大。3.2工频电源与中频电源的差别在工频电源（50HZ）为加热电源的空心杆电加热采汕装置中，工频加热的电流频率是50HZ。由式2可知，其空心杆的阻抗Z比变频电源加热吋小得多，因此供电电源本身耗电量占总耗电量的比例加大，这势必增加了耗电量。通过以上的分析，可以得到以下的结论，在井况相冋的条件下，变频加热装置可通过苏电流频率的可

7、调性，比工频加热装置能够产生更为强烈的内集肤效应，使空心抽油杆获得的电功率也就越人，使电源自损降低到最低限度，从而更充分地发挥了集肤效应的电热转换效率，工频电源与中频电源在井UI出油温度相近的前提下，中频电源加热节电率为27〜29%,达到节能0的。4油井空心杆井简中频节能加热技术的优势4.1汕井的生产时效提高，生产周期延长。未采用该工艺前稠汕、高凝汕井要进行作业施工维持生产，或频繁热洗、加药，且效果不理想，常出现负荷重、抽不动等现象。配套该工艺后只要原油能进入泵简，油井便可正常生产，即便是长吋间关井要再开井也很方

8、便，管理难度显著下降，汕井生产周期大大延长。4.2增产效果显著。稠汕、高凝汕井配套该工艺，由于井简汕管内原汕温度提高，原油黏度显著下降，油井提升阻力明显降低，油井泵效一般可提高20%以上。同时，由于汕井的冲次加快，油井的产量普遍提高。通过对配套应用汕井情况统计，采用该工艺后单井平均日增汕在2.6吨以上。4.3安装、管理方便，大大降低一线采油工的管理劳动强度。未采用该工艺前