CN104019318B - 长输电磁感应电伴热集油气系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田领域，特别涉及一种长输电磁感应电伴热集油气系统。该系统包括在原有输油管道上分段进行开孔，每段输油管道的开孔包括首端孔和尾端孔，将电伴热带从首端孔输入从尾端孔输出，通过密封装置将首尾接头分别与调压控制器连接，调压控制器与电源连接；将开孔处进行全盖封处理；在输油管道上设置温度传感器，用于将其采集到的输油管道的温度值发送至调压控制器；调压控制器用于向电伴热带输入服务控制器指令下的电压，并用于采集电伴热带的电压、电流和功率值，并将获取到的温度值、电压、电流和功率值通过网络传输至服务控制器；服务控制器向调压控制器反馈调压指令。该系统操作方便，使用寿命长。

Description

长输电磁感应电伴热集油气系统

技术领域

本发明属于油田领域，特别涉及一种长输电磁感应电伴热集油气系统。

背景技术

在油田领域中，通常，油田外围区块具有低产、低渗透、低丰度、原油物性差、凝固点高、蜡含量高、黏度高、气油比低、区块分散、地面建设环境差、远离老区及系统依托条件差等特点，因此，在寒冷气候下，对其开采不可能采用传统老区建站给水伴热的方式，只能采用电热集油工艺。电热集油工艺已逐渐发展成为严寒地区低产油田实现单管集油,简化工艺，有效开发经济的一种有效技术措施。

常规的电热集油工艺发展到现在，虽然在集油集气工艺上得到了广泛的应用，但是它还存在一些问题，温度测量方面故障率高，发生故障后不能及时发现，造成故障扩大，对埋地管线的故障点定位不准确，造成维修困难等。目前常用的电伴热集油管道多为碳纤维伴热，由于其长年受积水浸泡，腐蚀严重、电源断路、碳纤维电热丝频繁被烧断，导致集输温度下降，使用寿命短，故障率高。一般碳纤维电热管道的使用寿命约为3-5年，之后碳纤维加热线老化加速，导致碳纤维加热线的故障频繁发生。严重制约油田生产。油田板块多为耕地、草原，很多区域已改造成稻田，若重新更换管线，投资较高，工期长，严重影响正常生产秩序，每年还需支付大量的临时征地费，管道维护困难且管道一旦发生故障易发生征地纠纷，给外围油田生产带来了很大困难，也直接影响大庆油田的稳产计划。传统的电伴热方式已严重制约了油田正常生产，电伴热集油工艺已成为影响生产的瓶颈，急需一种新的伴热技术来替代目前伴热方式。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种长输电磁感应电伴热集油气系统，以克服现有技术中采用的碳纤维电热管道存在的使用寿命短，故障率高、成本较高等缺陷。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种长输电磁感应电伴热集油气系统，包括：

在原有输油管道上分段进行开孔，每段输油管道的开孔包括首端孔和尾端孔，将电伴热带从首端孔输入，从尾端孔输出；

所述电伴热带的首、尾接头留在输油管道的外部，通过密封装置将首、尾接头分别与调压控制器连接，所述调压控制器与电源连接；

所述密封装置与开孔处的输油管道的外壁进行均匀焊接，并对所述开孔处进行全盖封处理；

所述输油管道上设置温度传感器，用于将其采集到的输油管道的温度值发送至调压控制器；

所述调压控制器用于向电伴热带输入服务控制器指令下的电压，并用于采集电伴热带的电压、电流和功率值，并将获取到的温度值、电压、电流和功率值通过网络传输至服务控制器；

所述服务控制器向调压控制器反馈调压指令；

其中，所述电伴热带包括镀锡铜合金丝电热芯，其外层依次分别套有氟塑料绝缘层、不锈钢编织层和半导体护套层；

其中，所述密封装置包括：密封底座、挤压密封筒、密封帽、灌胶密封筒、氟材料O型圈、键槽式密封压垫和高强度胶；

其中，所述密封底座与开孔处的输油管道的外壁密封焊接，所述密封底座通过连接套管与两个挤压密封筒连接，所述两个挤压密封筒之间通过灌满高强度胶的灌胶密封筒连接，其中一个远离连接套管的挤压密封筒的一端通过灌满高强度胶的灌胶密封筒与密封帽密封连接。

优选地，所述电伴热带包括光纤，所述光纤设于镀锡铜合金丝电热芯内部。

优选地，所述电伴热带的首、尾接头穿过密封装置接有电源接线盒，所述电源接线盒与调压控制器连接。

优选地，所述调压控制器连接报警单元，若调压控制器采集到的数值超过其对应的阈值时，所述报警单元则发生报警。

（三）有益效果

本发明提供一种长输电磁感应电伴热集油气系统，具有如下优点：

（1）将电伴热带直接穿在输油管道内，结构简单而牢固；适合长输管线电伴热，一个电源点可供长达24km的管道伴热；

（2）在输油管道内壁直接发热，很好地解决了油管内壁接蜡现象，保证油管畅通；

（3）电伴热带中导线外包裹的绝缘层，采用氟材料工艺加工，具有耐压、耐腐蚀、抗拉伸等特点，导线部分只是起到载流作用，使得使用寿命加长；

（4）将电伴热带内置于输油管道内部，可直接对管内介质进行加热，加热效率高，且施工简单，无需开挖管沟，大梁减少征地费用，改造投资少，发生故障易维护，维护费用低；

（5）内置穿芯电伴热带能够准确找出故障点，对苇塘、水渠等复杂地段进行长线穿芯。

附图说明

图1为本发明实施例长输电磁感应电伴热集油气系统示意图；

图2为本发明实施例长输电磁感应电伴热集油气系统中密封装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种长输电磁感应电伴热集油气系统，具体包括：在原有输油管道1上分段进行开孔，每段输油管道的开孔包括首端孔和尾端孔，将电伴热带2从首端孔输入，从尾端孔输出；在原有输油管道上进行开孔，将电伴热带输入管道中，可最大程度的节省改造管道成本。

所述电伴热带2的首接头21、尾接头22留在输油管道1的外部，通过密封装置3将首接头21、尾接头22分别与调压控制器4连接，所述调压控制器4与井场电源5连接；

将密封装置3与开孔处的输油管道1的外壁进行均匀焊接，将所述开孔处进行全盖封处理；在输油管道1上设置温度传感器6，用于将其采集到的输油管道1的温度值发送至调压控制器4；调压控制器4用于向电伴热带输入服务控制器指令下的电压，并用于采集电伴热带的电压、电流和功率值，并将获取到的温度值、电压、电流和功率值通过网络传输至服务控制器7；服务控制器向调压控制器4反馈调压指令。其中，采集参数明细表请参见表1。

表1 采集参数明细表

其中，电伴热带2包括镀锡铜合金丝电热芯，其外层依次分别套有氟塑料绝缘层、不锈钢编织层和半导体护套层。该电伴热带可最高维持温度可达230摄氏度。

另外，根据实际产品需求，该电伴热带中还可以光纤，所述光纤设于镀锡铜合金丝电热芯内部。

所述电伴热带的首、尾接头21、22穿过密封装置3接有电源接线盒8，所述电源接线盒8与调压控制器4连接，调压控制器4连接井场电源5，该调压控制器还连接报警单元，若调压控制器采集到的数值超过其对应的阈值时，所述报警单元则发生报警。

如图2所示，该密封装置3包括密封底座31、连接套管32、挤压密封筒33、氟材料O型圈34、键槽式密封压垫35、灌胶密封筒36、高强度胶37和密封帽38。其中，所述密封底座31与开孔处的输油管道1的外壁密封焊接，所述密封底座31通过连接套管32与两个挤压密封筒33连接，所述两个挤压密封筒33之间通过灌满高强度胶37的灌胶密封筒36连接，其中一个远离连接套管的挤压密封筒33的一端通过灌满高强度胶37的灌胶密封筒36与密封帽38密封连接。

该高强度胶为市场上所卖的粘度较强的胶即可。

本实施例中采用上述结构的密封装置，可将管道的开孔处进行有效密封，进而确保管道的密封性。

该密封装置3在密封过程中的步骤如下：

（1）焊接底座；

（2）对半导体护套层进行挤压密封；

（3）对半导体护套层进行灌胶密封；

（4）氟塑料绝缘层挤压密封；

（5）氟塑料绝缘层灌胶密封。

下面具体描述一下该系统的工作原理：

（1）系统通电时，通过电磁感应，使得电磁波在铁质输油管道的铁磁体内衰减，同时大部分电能以涡流形式将油管内壁作为媒介转化为热能W1。

（2）在交变磁场作用下，在铁质油管内感应产生磁滞损耗转换的热量W2。

（3）附加产生的热量是电伴热带2热芯自身的电阻热（只是很小一部分）W3。

（4）半导体材料的护套层增加导热效率，使之产生热量快速传递，提高热效率，耐油、耐腐蚀、耐老化，防止静电产生，增加耐磨强度（油内含有泥沙），提高整个系统安全性，该总耗散热量计算可表达为：W=W1+W2+W3= I2·RFe+∫H·dB+ I2·RFe+ I·RCu

上式中：RFe为回路阻抗，以涡流形式进行能量耗散；∫H·dB为对磁路一个磁滞回线的环积分；I为回路线电流；RCu为电伴热带线芯电阻。在伴热带和钢管返回电流的交叉作用下，电流集中在钢管的内表面。对于电磁效应，由电磁场理论可以推导得到电流沿导体表面的分布规律是： 式中，△和△0分别为距表面X处和表层（X=0）处的电流密度；c为光速；ρ为导体或工件的电阻率（Ω.cm）；ur为相对磁导率；f为频率，由此可见，电流密度由表面向中心都是近似按指数函数迅速下降。

下面具体描述一下内置电伴热电安装流程：

（1）视井与井之间管线长短选择电伴热电单根长度，最大可达小于等于2500m，组合可达5000m一个电源点；（2）根据管网布局和电伴热电选择长度、控制点，根据地面情况进行布线和确定控制方式；（3）管内电热带无接头，每根电热带首、尾接头留在管外，通过密封装置把引出的电热带接头和电源线连接起来；（4）开孔后，清理场地和管孔后视管内原油状况决定热导还是冷导，即热导为进行穿导引电伴热带（三芯中长型）电热化堵，冷导用专用穿线器导引；

（5）穿入方式：一是利用导引电热带或导引PE管将内置长输管线电伴热带牵引。二是利用穿线器导引置入管内，几种穿法都将首尾接头留在外面；

（6）将密封装置与开孔处输油管外壁进行严格均匀焊接，将所开孔全盖封连接；

（7）进行三道密封处理，严禁渗漏；

（8）安装特种接线盒对接头处进行加强保护；

（9）试压；

（10）接线；

（11）外接导线与控制系统连接后进行漏电检测，无漏电即可进行通电调试。

本发明提供一种长输电磁感应电伴热集油气系统，具有如下优点：

（1）使用寿命长。电伴热带在工作时，芯线只起到载流作用，本身产生的热量不大I2R(在同等伴热温度下，电伴热带芯线上温度要比恒功率串联伴热带低30~50度)，可达20~30年。

（2）加热效率高。采用隔离电源，伴热管线与大地等电位，变频电源根据现场工况调整频率，系统运行安全可靠。

（3） 控制点少，单点伴热距离长。一个电源点伴热距离最大可达二十公里以上。

（4）维持温度高，节能效果好。

（5）系统最高维持温度可达230 ℃，全自动化控制，设有短路、断路、过流保护，温度可自动调解，与普通伴热方式相比节能达35%。结构坚固，性价比高。

（6）整个系统不易损坏，维护成本和管理费用低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种长输电磁感应电伴热集油气系统，其特征在于，包括：

在原有输油管道上分段进行开孔，每段输油管道的开孔包括首端孔和尾端孔，将电伴热带从首端孔输入，从尾端孔输出；所述电伴热带的首、尾接头留在输油管道的外部，通过密封装置将首、尾接头分别与调压控制器连接，所述调压控制器与电源连接；所述密封装置与开孔处的输油管道的外壁进行均匀焊接，并对所述开孔处进行全盖封处理；所述输油管道上设置温度传感器，用于将其采集到的输油管道的温度值发送至调压控制器；所述调压控制器用于向电伴热带输入服务控制器指令下的电压，并用于采集电伴热带的电压、电流和功率值，并将获取到的温度值、电压、电流和功率值通过网络传输至服务控制器；所述服务控制器向调压控制器反馈调压指令；

其中，所述电伴热带包括镀锡铜合金丝电热芯，其外层依次分别套有氟塑料绝缘层、不锈钢编织层和半导体护套层；

其中，所述密封装置包括：密封底座、挤压密封筒、密封帽、灌胶密封筒、氟材料O型圈、键槽式密封压垫和高强度胶；

其中，所述密封底座与开孔处的输油管道的外壁密封焊接，所述密封底座通过连接套管与两个挤压密封筒连接，所述两个挤压密封筒之间通过灌满高强度胶的灌胶密封筒连接，其中一个远离连接套管的挤压密封筒的一端通过灌满高强度胶的灌胶密封筒与密封帽密封连接。

2.根据权利要求1所述的长输电磁感应电伴热集油气系统，其特征在于，所述电伴热带还包括光纤，所述光纤设于镀锡铜合金丝电热芯内部。

3. 根据权利要求1所述的长输电磁感应电伴热集油气系统，其特征在于，所述电伴热带的首、尾接头穿过密封装置接有电源接线盒，所述电源接线盒与调压控制器连接。

4. 根据权利要求1所述的长输电磁感应电伴热集油气系统，其特征在于，所述调压控制器连接报警单元，若调压控制器采集到的数值超过其对应的阈值时，所述报警单元则发生报警。