内嵌加热管在集输管道中的应用_吉庆涛.pdf

2023 年 第 5 期 化学工程与装备 2023 年 5 月 Chemical Engineering&Equipment 89 内嵌加热管在集输管道中的应用 内嵌加热管在集输管道中的应用 吉庆涛（中国石油工程建设有限公司华北分公司，河北 沧州 062550）摘 要：摘 要：内嵌加热管的应用简化了地面建设模式，有效降低了地面建设投资，尤其对于偏远油井，系统依托性差，优势更为明显。以二连油田某断块为例，对偏远油井采用内嵌加热管单井集油工艺与掺水集油工艺进行了对比，该工艺的应用，降低了生产运行费用，提高了经济效益，为偏远油井接近系统创造了有利条件。关键词：关键词：内嵌加热管集油工艺；优点；应用 1 概 述 1 概 述 内嵌加热管属于非金属管道的扩展应用，内嵌加热管集油工艺是在集油过程中将井口产液逐渐加热至设计温度，并将产液输送至附近集油环线、计量站、阀组间等。由于取消了掺水工艺，可大大降低了联合站内容器和设备的处理能力的需求。对于偏远油井接近已建掺水集油系统，可降低掺水压力、掺水量、掺水温度等，能够很好起到节能降耗的效果。内嵌加热管同时具有自加热、自限温、耐腐蚀性强和较低的水利摩阻。本文以二连油田某断块为例，对内嵌加热管集油工艺与环状掺水集油工艺进行了对比，该工艺的应用，使生产运行成本进一步降低，提高了偏远断块油田开发的经济效益，为偏远断块及低产油田的开发创造了有利条件。2 内嵌加热管组成、优点及应用建议 2 内嵌加热管组成、优点及应用建议 2.1 内嵌加热管组成 内嵌加热管为非金属管道具有耐腐蚀、防结蜡、自加热、自限温等特点，内径一般不超过 DN100，长度可按需求设计，一般用于井口集油、站间输油，可降低冬季井口回压，减少冻堵频次和洗井次数，提高冬季产量。内嵌加热管主要由保护层、保温层、增强层、加热线、内层等组成。图 1 内嵌加热管组成 图 1 内嵌加热管组成 2.2 内嵌加热管优点 2.2.1 双面防腐，使用寿命较长 原油、聚合物驱以及污水中含有许多腐蚀性物质，诸如矿化物、H2S 等，大大降低了金属管道的使用寿命。内嵌加热管在常温下不溶于大多数有机溶液和无机溶液（酸、碱、盐），不会产生离子溶解现象，具备良好的化学稳定性。因此，应用非金属管道代替钢管，可以减缓管道内腐蚀和外腐蚀。非金属复合管使用寿命一般在 30 年以上，与一般的金属管道相比具备显著优势，长远经济效益高。2.2.2 水力特性优异，输送阻力较小 钢管内壁相对粗糙，并且会随着腐蚀结垢而更加粗糙。非金属管内表面光滑，相比钢管，同等口径、流量条件下压力损失减少 15%左右非金属管道内壁较为光滑，并且内壁不易结垢和结蜡，可以大大减少清管频次。2.2.3 导热系数较低 导热系数较低，约为钢管的 1/100。非金属管材的导热系数虽然不及金属管材的 1%，但是仍大于保温材料的导热系数。因此，对于保温要求较高的工程而言，比如：埋地敷设土壤湿度较高，架空敷设，输送高凝原油等，仍需采取保温措施；对于保温要求不高的工程而言，可以代替金属管材而不用另外进行保温处理，进而可以达到节约成本的目的。2.2.4 智能控制 根据用户使用条件对管材尺寸和加热功率进行设计，并对控制系统、传感器进行选型，匹配用户使用工况。控制系统由调控器、PLC 模块、显示屏、远传模块等组成，可实现低温软启动、在线调节输出，通过 PLC 控制调控器的输入信号实现输出信号的控制达到控制功率的目的。根据进口温度传感器测量的数据实现输出功率的自动调节。控制柜带远传功能，能将调控器输出的电压、电流、耗电量、管道温度、（进口温度、出口温度），井口压力、等数据实时远传至服务器，并可通过手机 APP 实现远程控制。自带过载、欠载、接地、缺相、超压、及过温保护功能。现场停电、设备故障、电压缺相、压力过大、温度过高时，能够自动报警，可实现参数异常自动停机或定参数启停功能。2.3 应用建议 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.09590 吉庆涛：内嵌加热管在集输管道中的应用（1）需充分了解其优缺点，扬长避短。根据输送介质、运行参数、维护要求和地质条件等因素，经技术、经济比选后确定，输送温度较高时，必须考虑非金属管材长期使用性能和老化性质；在人口密集区、施工频繁区就不适合采用；土壤湿度较高时，防腐和保温要求都较高，而此时也需要保温，具体要根据经济性进行比选。（2）加强管道在施工敷设时现场监督力度，严格按照管道敷设标准要求施工，减少因施工质量导致的穿孔。（3）管道供应商维修效率低、费用贵，因此建议制定相应的维护管理制度，培训专业的维抢修队伍并配套专业的维抢修工具，保证及时处理非金属管道出现的问题与事故，为管道的应用提供有力的技术保障。2.4 主要技术指标 内嵌加热管主要技术指标见表 1。表 1 内嵌加热管主要技术指标 表 1 内嵌加热管主要技术指标 内嵌加热管内径 35/40/50/60/65/80/100 适用采出液量（m3/d）1100 单根管线长度（m）15002000 适用压力（MPa）16 长期工作温度（）85 加热效率 60%80%适用环境温度范围（）-4050 外壳防护等级 IP54 3 内嵌加热管在工程项目中的应用 3 内嵌加热管在工程项目中的应用 二连某油田某断块计划部署 41 口油井，油井采用抽油机+管式泵举升方式开发方案地质配产 6t/d。该断块内建有油田联合站 1 座，计量站 24 座。断块距离已建联合站约 5.2km，断块至已建联合站之间建有计量站1 座，计量站采油掺水集油工艺，联合站至计量间建有掺水集油干线，断块距计量站约 3km。方案一：断块内单井均采用掺水集油（含偏远油井），新建掺水集油阀组橇，新建掺水、集油干线至已建计量站，利用联合站至计量站之间已建掺水、集油干线，实现断块产液集输至联合站集中处理。联合站内油气设备处理能力满足断块内产液接入系统后的要求。图 1 新建断块掺水集油工艺示意图 图 1 新建断块掺水集油工艺示意图 表 2 断块油井（含偏远油井）均采用掺水集油工艺运行参数计算表 表 2 断块油井（含偏远油井）均采用掺水集油工艺运行参数计算表 联合站至 计量站（已建）管径 mm 流量 m3/d 掺水 温度 掺水 压力 MPa 联合站进站温度 计量站 至该断块（新建）管径 mm 流量 m3/d 断块 掺水 温度 断块掺水压力MPa 断块远端井回压MPa 混合液线 D159 1245 混合液线D141.3875 改造后 掺水线 D114 670 67 2.38 31 掺水线 D114 480 62 1.761.51 方案二：断块内偏远油井采用内嵌加热管的单管集油方式，新建掺水集油阀组橇，新建掺水、集油干线至已建计量站，利用联合站至计量站之间已建掺水、集油干线，实现断块产液集输至联合站集中处理。联合站内油气设备处理能力满足断块内产液接入系统后的要求。吉庆涛：内嵌加热管在集输管道中的应用 91 图 2 新建断块偏远油井集油工艺示意图 图 2 新建断块偏远油井集油工艺示意图 表 3 断块偏远油井均偏远油井采用内嵌加热管单管集油运行参数计算表 表 3 断块偏远油井均偏远油井采用内嵌加热管单管集油运行参数计算表 联合站至 计量站（已建）管径 mm 流量 m3/d 掺水 温度 掺水 压力 MPa 联合站进站温度计量站 至该断块（新建）管径 mm 流量 m3/d 断块 掺水 温度 断块掺水压力MPa断块远端井回压MPa 混合液线 D159 1245 混合液线D141.3875 改造后 掺水线 D114 670 62 2.16 31 掺水线 D114 480 57 1.521.44 表 4 偏远油井不同集油方式运行费用对比表 表 4 偏远油井不同集油方式运行费用对比表 名称 联合站总 掺水流量（m3/h）掺水温度（）掺水压力（MPa）混合液进 联合站温度（）掺水系统热负荷（kW）电伴热 耗电量（104kWh/a）运行 费用（万元）内嵌加热管 105 62 2.16 31 3797kW 30.70 683.88 掺水集油 105 67 2.38 31 4410kW 774 根据表 2、表 3、表 4 可知，偏远油井采用智能内嵌热缆加热敷设连续管单管集油方式，联合站已建集输系统的掺水温度、掺水压力以及该断块远端油井的井口回压均低于偏远油井采用掺水集油工艺时的运行参数，大大降低油田的生产运行费用。4 结束语 4 结束语 内嵌加热管实现了长距离多井串联输送工艺，为油田偏远断块油井的经济有效开发创造了有利条件。但由于电气元件较多，因此要根据所处的额地理环境选择该集油工艺，尽量避免在低洼积水地带应用。（上接第 99 页）_（上接第 99 页）_ 4 Barree R D.A Practical Guide to Hydraulic Fracture Diagnostic TechniquesR.SPE 77442,2002.5 M Mayerhofer,Sdemetrius,L Griffin,et al.Tiltmeter Hydraulic Fracture Mapping in the North Robertson Field,West TexasR.SPE 59715,2000.6 Griffin L G,Sullivan R.Hydraulic Fracture Mapping of the HighTemperature,High-Pressure Bossier Sands in East TexasR.SPE 84489,2003.7 Warp in skin R,Branagan P T,Peterson R E,etal.Mapping Hydraulic Fracture Grow thand Geometry Using Microseismic Events Detected by a Wireline Retrievable Accelerometer ArrayR.SPE 40014,1998.8 Warpin skin R,Sullivan R B,UhlJE,etal.Improved Microseismic Fracture Mapping Using Perforation Timing Measurements for Velocity CalibrationR.SPE84488,2003.9 Fisher M K,Davidson B M,Goodwin A K,etal.Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett ShaleR.SPE 77411,2002.10 Warpinski N R,Wolhart S L,Wright C A.Analysis and Prediction of Microseismicity Induced by Hydraulic FracturingR.SPE71649,2001.