关键词l油气集输系统；电加热；电热膜；电热带；电热管
1电热膜加热
电热膜加热是利用电阻加热的方法，在绝缘材料表面，经过一定的工艺加工，形成一层导热薄膜。导电离子在绝缘层的表面形成网状晶格结构，薄膜中加入的各种助剂可以调节电热膜功率。电热膜加热集油流程多是采用将加热膜直接涂抹于涂有绝缘层的管道壁上，油井采出液经过该管段后被加热，然后进人计量间。该加热方式适合井口提温或管道伴热。
(1)优点。结构简单，与水伴热集油系统相比，可以取消加热炉、掺水泵，以及掺水(iEh)管线，大幅度降低工程初投资；热转换效率高，一般都在90％左右；面状传热，传热面积大，传热速度快，热效率高，受热均匀；单位面积功率小，表面温度低，发热体无炙热现象，使用安全；发热材料为无机材料，不氧化，使用寿命长；加热面的形状和功率可以根据用途设计。
(2)缺点。对系统的维护很不方便，对经常需要洗井及含蜡较高的油井，需与洗井及防蜡措施相配套，才可采用电热膜加热集油。
2电热带伴热
电热带伴热的机理为将电热元件(伴热带)敷设到管道外壁，加热电阻丝，产生的热量传递给管壁及保温材料，管壁将热量传递给管内输送的原油，从而提高介质温度。
(1)优点。电热转化效率高，可达90％～95％，节能环保，无污染、无噪音。
(2)缺点。原油管外壁平行敷设数根电热带，因电热带长度受限制，故每隔300m左右有一个进线盒；另外跟管道平行需架空敷设高压电线作为电源，每隔300m左右从高压电线上引出高压电线经变压后输送到电热带上；电热带伴热，虽原理简单，但是能耗高，工艺复杂；维修率高，金属丝在高温状态下表面易氧化，由于氧化层不断的增厚，造成了有效通过电流的面积减小，增大了电流的负荷，因此易烧断；可控制半径小，使用寿命短；由于电热带属双向加热，加热输油管的同时也加热保
3结论
从以上对比结果可以看出，以丛式井场为单元，采用单干管掺水热洗、单干管集油、单干管计量三管集油工艺流程，不仅节省初期投资，而且后期运行管理也方便。该流程是为加大地上地下一体化优化力度而探索出的一条新途径，在中区西部二次开发区地面工程中应用还是首次，随着油田新区块的开发，该流程会有更广泛的应用前景。一油气田地面工程温层，因此温差越大，热损越多，其低效高耗也就不可避免。某油田外围采油厂采用电热带输送，实践一年后，由于电热带故障率太高，而改回双管掺热水或环状管网掺热水系统。对于偏远“三低”井，单井产量0．8d，采用电热带缠绕伴热输送，主要存在的问题是电热带的使用寿命问题。
4碳纤维电热管加热
电热管是一种在金属管中放人电阻丝，并在周围空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉，再通过其他工艺处理的加热元件。
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(1)优点。结构简单，机械强度高，热效率高(直接对介质加热)，安装方便。
(2)缺点。随着使用时间的增加，效率下降明显(由于结垢等原因引起)。某采油厂的树状管网支线、主干线及平台处原均采用碳纤维缠绕管道壁进行管道加热，起到集输伴热作用。由于平台处接口多，易渗雨水，碳纤维加热出现了碳纤维接头、电源线接头、碳纤维、电气元件及采集终端等元器件损坏故障。
5穿心加热
穿心加热是在原油集输管道内设置MI矿物绝缘加热电缆，电缆的端部通过电缆线连接加热控制装置，加热控制装置设置在原油管道外。普通的电缆线作为导电线，使MI矿物绝缘加热电缆与加热控制装置实现电连接。通过将矿物绝缘加热电缆安装在管道内部直接对管内原油进行加热，可使含水油液产生电热效应，适合用于短距离的维温输送。井口提温后，可以将电缆置于管内，根据需要控制电缆功率，以保证在稳定温度下安全集输。
(1)优点。直接对原油加热，理论热效率可达100％。
(2)缺点。容易出现虚接等现象。调研发现，最长加热电缆为200m，所以对于较长的管线设置穿心加热，需要在管道上打子L力Ⅱ法兰后外部对接。2010年，某采油厂将平台伴热用的碳纤维改为穿心加热，由于平台距离短，穿心电缆直接对原油进行加热，至今应用1年，未出现大的破损。但该技术对厂家提供的电缆质量要求较高。
6电磁加热
由于具有快速高效的加热功能，电磁加热逐渐被各大油田应用。其原理为将50Hz的工频电源逆变成20000Hz以上的高频电源作用于属管道上，从而产生涡流而使管道自身发热，再将热量传递给输送的介质。
(1)优点。其理论热效率接近100％，节能电磁加热器开机20S可使国标金属管道温度达到100。C以上；同时由于高频电磁场的作用，极大地削弱了液体中金属离子的结合力，可使液体中钙、钠、镁等金属离子有序排列不宜结合，不会形成水垢，因此不会影响热交换；由于是感应节能电磁加热，磁力线能快速穿透保温材料不破坏管道保温层；由于采用的是国家环保总局规定的安全节能电磁加热频率范围，所以对人体没有影响，安全性高。另外，因为是非接触电磁加热，所以不存在漏电等安全隐患和温度过高的可能性。
(2)缺点。油田现场反馈实际使用寿命2年左右。经调研，主要易损坏的原因如下：①很多电磁加热器采用的是现场缠绕安装的方式，导致电磁加热器感应频率与管件外形、地理位置等匹配不好，从而导致IGBT(绝缘栅双极型晶体管)过热，引起电磁加热器整体的损坏；②大多数电磁加热器所使用的是单路IGBT，也容易引起震荡电路过热；③利用交流接触器进行电磁加热器开关控制，由于开关闭合次数的增加会导致交流接触器触点的损害，因此需要经常更换；④电磁加热器所使用的温控器为活动部件，因此易损。
(3)延长电磁加热器使用寿命方法。对于电磁感应加热器感应频率的匹配通过严格的试验来确定；采用双路IGBT，降低震荡电路温度；采用可控硅作无触点开关，对电磁加热器进行控制；对温控器进行合理设温，降低温控器活动次数，以延长温控器使用寿命。
7结论
根据课题组对国内外新型加热方式的调查分析结果可见，各种加热方式优、缺点各不相同。从加热原理可知，电磁加热及穿心加热效率最高，实际效率可达95％左右但穿心加热适合短距离的维温。而若需局部快速提温，目前以电磁加热较为理想，但应采取延长加热器使用寿命的措施。
论文作者: 肖冰
论文发表刊物:《城镇建设》2020年1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：电磁论文; 加热器论文; 电热论文; 管道论文; 碳纤维论文; 原油论文; 电缆论文; 《城镇建设》2020年1期论文;