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
The development of an electric heating device used on heavy oil well washing
Abstract：The heavy oil well’s viscosity is affected by multiple factors during its exploiting，the most thing is temperature. The device，in the way of warming-up by electric heating，can rise the temperature of the sewage injected in the heavy oil well，for lower the viscosity and enhancing the recovery.The device has such characteristics of small volume and flexible installment，equipped with touch screen，easy to observe and operate.It can start heating sub-period and has the effect of saving energy.
Key word：electric heating，heating control，timing cleaning.
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。
3.3 HMI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2 HMI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。
论文作者:王伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/25
标签：污水论文; 装置论文; 油井论文; 温度论文; 加热器论文; 粘度论文; 井口论文; 《基层建设》2019年第4期论文;