1、技术应用/Technology Application石油石化节能与计量 https:/电加热集油工艺是近些年研究并推广的适合外围采油厂的站外集油工艺，在大庆油田敖南、新店、他拉哈和齐家北油田等得到了大面积的推广应用。比较成熟的集油流程为井口电加热器升温，沿线电加热管维温。它的主要特点是一般可不设集油阀组间，集油管网成树干、树枝状分布，油井产液经井口电加热器升温至凝固点后，进入维温的树状电加热管，主要能耗为耗电量，因此适用于产气量、产液量较少的外围油田1。与掺水流程相比，其优点是减小了集油管径、减少集油阀组间，降低了站场容器、设备处理能力的需求，简化了地面建设模式，从而降低了地面建设投资2。但
2、随着电加热集油工艺的推广和长期运行，电加热系统能耗出现居高不下的情况，如何节能是目前电加热流程最主要的研究方向。外围油田采油厂，特别对于油井分布零散、系电加热集油工艺节能潜力的分析及认识陈艳（大庆油田设计院有限公司）摘要：针对大庆外围油田部分采用树状电加热集油工艺的区块存在能耗高的问题，通过对凝固点与凝滞点、时控电伴热与温控电伴热的具体分析，以产生问题的原因为入口，同时结合已建区块现状，从优化设计参数和提高管理技术两方面分析如何提高电加热集油工艺的节能潜力，包括调整维温功率、时控启停电加热管、适当采用“线升温、线维温”集油方式、调节电加热管道设定温度、动态管理井口电加热器、关停低效运行管道等，
3、并总结针对不同工况下电加热集油工艺的可采取的具体节能措施。关键词：电加热集油工艺；能耗；节能；温控；时控DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.11.001Analysis and recognition of energy conservation potential of electric heating oil gathering processCHEN YanDaqing Oilfield Design Institute Co，LtdAbstract：In response to the high energy consumption problem in
4、 some blocks of Daqing peripheraloilfields where the tree shaped electric heating oil gathering process is used，the solidification point andcondensation point，time controlled electric tracing and temperature controlled electric tracing has beenspecifically analyzed，using the causes of problem as an
5、entry point.At the same time，based on thecurrent situation of existing blocks，summarize how to improve the energy conservation potential ofthe electric heating oil gathering process in terms of optimizing design parameters and improving man-agement technology，which includes technical measures such a
6、s adjusting the power of temperaturemaintenance，starting and stopping the electric heating pipe with time control，appropriately using theline heating，line maintenance oil collection method，adjusting the set temperature of electric heat-ing pipeline，dynamically managing the wellhead electric heater，a
7、nd shutting down inefficient operat-ing pipelines and summarize the specific energy conservation measures that can be taken for the electricheating oil gathering process under different working conditions.Keywords：electric heating oil gathering process；energy consumption；energy conservation；temper-a
8、ture control；time control作者简介：陈艳，高级工程师，2007 年毕业于中国石油大学（华东）（油气储运工程专业），从事油气集输与储运规划和设计工作，0459-5902104，黑龙江省大庆市让胡路区大庆油田设计院有限公司，163000。引文：陈艳电加热集油工艺节能潜力的分析及认识J石油石化节能与计量，2023，13（11）：1-5.CHEN YanAnalysis and recognition of energy conservation potential of electric heating oil gathering processJEnergy Con-ser
9、vation and Measurement in Petroleum&Petrochemical Industry，2023，13（11）：1-5.1石油石化节能与计量 https:/陈艳：电加热集油工艺节能潜力的分析及认识 第 13卷第 11期（2023-11）统依托性差、伴生气产量不足的区块，仍采用电加热集油工艺占比较多。电加热集油工艺流程见图 1。1存在的问题及问题分析随着零散无依托产能区块的开发，电加热集油工艺大量使用，电加热集输能耗增加3。如某区块电加热器数量为 601台，电加热管 359 km，电加热集输总耗电 4 495104kWh，占总耗电的 35%，占集输总耗电的 65%。
10、造成电加热系统能耗增加4的主要原因分析如下：1）电加热温控系统问题较多，测温探头温度设定范围宽、损坏比例高5，从而导致不能实时调节，一直处于加热状态，增加能耗。2）电加热集输工艺“点、线”升温、维温界限不明确，同时随着集油系统的运行，产液含水率升高，高含水原油凝固点向下偏移，而系统加热温度不及时调整，造成能耗增加。2能耗影响因素及计算方法电加热集油工艺的能耗与集油工况密切相关，包括加热温度和加热方式。加热温度即在保障电加热管内流体正常输送的前提下得最低加热温度，因此需要从凝固点、倾点、凝滞点来具体分析流体运行状态。加热方式包括温控电伴热与时控电伴热，需要通过分析具体加热方式的特点从而挖潜节能措
11、施。2.1凝固点、倾点、凝滞点原油凝固点是指原油失去流动性的最高温度，原油倾点是指原油尚能流动的最低温度，它们都是评价原油流动性能的一个条件性指标，被测原油必须为均一介质，如不含水的净化原油、含水的油包水型原油乳状液（转相前的中低含水原油，大庆油田含水原油的转相点6含水率一般为 70%）。特高含水原油是由油包水型乳状液和游离水构成的油水两相体系（不是均一介质），采用凝滞点作为测定特高含水原油流动性的一个指标，即在一定条件下，对于出现游离水的高含水原油体系，由其油包水型乳状液发生凝固、游离水未凝固而使整个油水两相体系停止流动的最高温度（条件性地失去了流动性而不是发生整体凝固），由于存在游离水相，
12、以凝滞点表征的介质输送管道停输再启动更容易。因此原油在高含水的情况下可以低于凝固点输送。2.2温控电伴热与时控电伴热温控电伴热：加热管温控系统的温控探头是其主要构成元件之一，与管道绑在一起，探头的热敏元件容易受到环境干扰信号影响，同时探头的响应时间具有延迟性，导致输出温度不是测试点的当前温度；实际生产过程中，温度设定上下限范围宽，造成相当大的电能损耗。温控电伴热示意图见图 2。图 2温控电伴热示意图Fig.2 Temperature controlled electric tracing单井电加热集油工艺多井电加热集油工艺图 1电加热集油工艺流程Fig.1 Oil gathering proc
13、ess of electric heating2技术应用/Technology Application石油石化节能与计量 https:/时控电伴热：在保证合理井口回压的条件下，时控器事先设定好加热的时间段与停止加热的时间段7，通过控制箱内接触器的闭合与断开，实现电加热管内穿心电伴热线缆的启停；时控周期=加热时间+停止加热时间。时控电伴热示意图见图 3。2.3能耗计算方法电加热系统功率包括电加热器的加热功率和电加热管的维温功率。加热能耗计算式为：q液=1 000 cm()TA-T井口（1）式中：q液为井口产液提温消耗的功率，W；c为混合液比热容，kJ/(kg)；m为单位时间加热混合液的质量，kg
14、/s；TA为提升温度，；T井口为井口来液温度，。维温能耗（温控）计算式为：Q散=K()T液-T环d（2）式中：Q散为管道每米散热功率，W/m；K为埋地保温管道总传热系数，W/(m2)；T液为输送介质温度，；T环为输送环境温度，；d为输油管道外径，m。维温能耗（时控）计算式为：PP=h1 000L Tre24T（3）式中：PP为集输管线的散热功率，kW/d；h为电加热管加热功率，W/m；L为输管线的长度，m；T为电加热的时控周期，h；Tre为集输管线时控周期中的加热时间，h。3节能措施及应用效果3.1优化设计参数1）调整维温功率。大庆油田集油区块凝固点在3540，电加热管规格为DN50 mmDN
15、100 mm，电加热管所处环境主要为中等湿度、潮湿或水下。通过计算，除了水下环境，其余环境下 电 加 热 维温功率可以由常规的 30 W/m 调整为 20 W/m。35 和 40 时管道维温功率计算见表 1。2）时控启停电加热管。以某区块一条干线为例（例1），该干线日产液89.2 t，日产油20.5 t，含水率 88.9%，干线通过时间继电器控制启动电加热管8，以主干线为主，各支线不动，相邻两段管线加热时间错开，做到一段加热一段停止，进站温度约29。日节电205.65 kWh，年节电3.7104kWh，电价为 0.706 元/kWh，仅该条干线年可节约电费2.61万元，具体计算结果见表 2。3
16、）“线升温、线维温”集油方式。对于低含水井，以某区块一条干线为例（例 2），该干线管辖平台 2座，油井 5口，该区块原油凝固点 32。采用“线升温、线维温”电加热集油进站，管道长度1 390 m，管道规格68 mm3.5 mm，2座平台建设穿心电伴热装置功率分别为 10 kW、18 kW，含表 135 和 40 时管道维温功率计算Tab.1 Calculation of pipeline temperature power at 35 and 40 电加热管规格/mm603.5764.5894.51144.5中等湿度传热系数/W(m2)-11.671.581.471.3640 维温/(Wm-1
17、)1518192335 维温/(Wm-1)13161720潮湿传热系数/W(m2)-12.101.881.781.6740 维温/(Wm-1)1921232835 维温/(Wm-1)17192125水田传热系数/W(m2)-12.512.362.202.0440 维温/(Wm-1)2226293435 维温/(Wm-1)20242631表 2例 1时控和温控能耗计算对比（510月）Tab.2 Comparison of energy consumption calculations for time control and temperature control with Example 1（
18、May to October）起点190#平台104#平台100#平台88#平台65#平台59#平台44#平台合计末点104#平台100#平台88#平台65#平台59#平台44#平台敖南 1转管道规格/mm483.5483.5603.5603.5764.5764.5764.5长度/m6504708401 4009106801 430加热时间/h0.670.670.330.500.330.330.33停止加热时间/h0.330.330.670.500.670.670.67时控周期/h1111111时控能耗/(kWhd-1)209.040151.152133.056221.760144.14410
19、7.712226.5121 193.380温控能耗/(kWhd-1)213.94213.94200.72200.72189.90189.90189.901 399.033石油石化节能与计量 https:/陈艳：电加热集油工艺节能潜力的分析及认识 第 13卷第 11期（2023-11）水 率 低，仅 在 510 月 可 正 常 运 行，井 口 回 压0.80 MPa，进站温度 28，其余月份运行时频繁冻堵，关井，具体计算结果见表 3。对于低含水油井，采用“线升温、线维温”集油方式季节性适用，在 冬 季 需 要 采 用“点 升 温、线 维 温”集 油方式。对于高含水井，以 1 座拉油点所辖电加热集
20、油井为例（例 3），该拉油点管辖油井 4口，原油凝固点为 31，采用井口不设电加热器的“线升温、线维温”电加热集油工艺，仅靠穿心电伴热管将原油输送至拉油点。该区块投产后，2 条干线进拉油点温度为 29，油井回压为 0.30.4 MPa，未发生冻堵，一直正常运行。相较于“电升温、线维温”的电加热集油工艺，减少电加热器 3台，同时也验证了“线升温、线维温”电加热集油工艺的可行性。因此对于高含水油井，采用“线升温、线维温”集油方式可行，原油可以低于凝固点 3 进站。拉油点运行情况统计见表 4。3.2深挖管理节电潜力1）调节电加热管道设定温度。原油在高含水的情况下失去流动性时温度比凝固点低，在满足生产
21、 的 情 况 下，以 末 端 井 回 油 压 力 小 于 或 等 于1.0 MPa 为判别条件，根据季节调整电加热管设定温度，尽量调低该温度，从而减少耗电量。现场已实施油井 402口，现场实施情况统计见表 5。表 5现场实施情况统计Tab.5 Statistics of on-site implementation站场ABCD凝固点/27323336含水率/%86.086.656.625.1回油温度/510月272933334月、11月2830343412次年 3月303236362）动态管理井口电加热器。根据室外温度与地层温度变化关系曲线，在满足生产的情况下合理调节或停运井口电加热器，6月、
22、10月间隔运行部分井口电加热器，79月停运全部电加热器，截至10月份停用电加热器共 328台，其余月份采用“电加热、线维温”运行方式。对于低产油、高含水油井，改变加热方式，拆除井口电加热器，采用外缠电热带直管段代替。室外温度与地层温度变化见图 3。图 3室外温度与地层温度变化Fig.3 Changes between outdoor temperature andground temperature表 3例 2干线运行情况统计Tab.3 Statistics of main line operation for Example 2平台AB单井产量产油/(td-1)2.60.8产水/(td-1)
23、2.550.771.93.8含水率/%集油管线规格/mm483.5483.5集油管线长度/m880510井口出液温度/1010进站温度/2828穿心电伴热加热功率/kW1.160.36维温功率/kW9.79.7功率合计/kW10.8610.06油压/MPa0.800.75表 4拉油点运行情况统计Tab.4 Statistics of the operation of oil pulling points配电点A油井B油井C油井拉油点单井产量产油/(td-1)2.21.31.8产水/(td-1)10.65.010.2含水率/%83.079.885.0控制柜电压/V140170320170电流/A
24、39.834.334.321.9穿心电伴热运行功率/kW26.1922.5722.5714.41油压/MPa0.30.40.30.14技术应用/Technology Application石油石化节能与计量 https:/3）关停低效运行管道9。根据油井实际情况，与地质开发相结合，停运高含水油井、渗析油井，以减少能耗。A 区块停运 8 口高含水油井、B 区块停运 7 口渗析油井，停运电加热管 8.9 km、电加热器 17 台，总 功 率 256 kW，年 节 电 量 达112.13104kWh。3.3应用效果通过以上措施，电加热集输节能降耗可取得了较好的效果。在电加热集油油井 1 578 口，
25、电加热器 601台，电加热管 359 km 的前提下，采用节能措施 后，电 加 热 集 输 用 电 量 比 去 年 同 期 降 低547104kWh。4结论1）与温控方式相比，时控电伴热取消了温度传感器这一元件，通过控制箱内的接触器，就像在管线里加一个“闹钟”，定时工作，定时休息，用时间控制加热，具有较好的节能效果。2）“线升温、线维温”集油方式对于低含水原油适用于 510 月，对于高含水原油均适用，同时结合生产实际，在合理的井口回压下，摸索含水原油低温电加热集输的最低进站温度，从而调整电加热加热温度，降低电加热能耗。3）动态管理电加热器和电加热管，包括根据环境温度停运或间歇运行电加热器和根据
26、油井工况关停电加热器或电加热管，通过建设运行时间的方式降低电加热能耗。参考文献：1 王德海乌尔逊油田电加热集油节能运行规律分析J内蒙古石油化工，2013，39（12）：72-73WANG DehaiAnalysis of energy operation rules of electricheating oil gathering in Wuerxun oilfieldJ Inner MongoliaPetrochemical，2013，39（12）：72-73.2 张娜电加热集油工艺及电加热管道在大庆油田的应用J石油规划设计，2014，25（6）：23-25，50-51ZHANG Na Ap
27、plication of electric heating oil gatheringprocess and electric heating pipeline in Daqing oilfieldJPetroleum Planning&Design，2014，25（6）：23-25，50-51.3 左伟光贝尔油田电加热集油工艺运行现状及应用分析J内蒙古石油化工，2015，41（6）：38-39ZUO WeiguangOperation status and application analysis ofelectric heating oil gathering process in Bei
28、er oilfieldJIn-ner Mongolia Petrochemical，2015，41（6）：38-39.4 刘鑫贝中作业区电加热集油系统运行模式探讨J石油石化节能，2022，12（10）：62-66LIU XinDiscussion on the operation mode of electric heat-ing oil gathering system in Beizhong operation areaJEner-gy Conservation in Petroleum and Petrochemical Industry，2022，12（10）：62-665 崔智程单管
29、集油穿心电加热工艺应用及完善J油气田地面工程，2019，38（4）：26-29CUI ZhichengApplication and improvement of single-pipeoil gathering and penetration electric heating processJOil-Gas Field Surface Engineering，2019，38（4）：26-29.6 刘刚油田单管电加热集油工艺技术研究J油气田地面工程，2016，35（12）：45-47LIU GangResearch on single pipe electric heating oil gat
30、h-ering technology in oilfieldJ Oil-Gas Field Surface Engi-neering，2016，35（12）：45-47.7 马庸电加热集油流程节能途径探讨J化学工程与装备，2019（7）：42-43，41MA Yong Discussion on energy conservation methods forelectric heating oil gathering processJChemical Engineer-ing&Equipment，2019（7）：42-43，41.8 曹玉林影响电加热集油工艺运行的因素J油气田地面工程，2013
31、，32（5）：109CAO YulinFactors affecting the operation of electric heat-ing oil gathering processJOil-Gas Field Surface Engineer-ing，2013，32（5）：109.9 杨跃跃东 18井区环状电加热集油工艺优化J油气田地面工程，2014，33（4）：28YANG Yueyue Optimization of annular electric heating oilgathering process in well East 18JOil-Gas Field SurfaceEngineering，2014，33（4）：2810 任秀艳论电加热集油系统的优缺点及应对方法J科技与企业，2013（22）：358REN Xiuyan Talk about the advantages，disadvantagesand countermeasures of electric heating oil gathering systemsJ Science and Technology&Enterprise，2013（22）：358.收稿日期2023-07-12（编辑杜丽华）5
