超音頻電磁管道加熱解堵裝置在蘇里格氣田的應(yīng)用

趙 明，李 旭，翟羽佳

（中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

長慶油田蘇里格氣田位于內(nèi)蒙古境內(nèi)，地處毛烏素沙漠腹地，氣區(qū)冬季氣溫低，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。由于冬季地溫低，凍土層厚，天然氣出井口后在地面管線輸送過程中降溫較快，幅度較大，部分井的壓力低、產(chǎn)液量較大，很容易在管線內(nèi)形成水合物堵塞管線。

除此以外，受大風(fēng)沙影響導(dǎo)致部分管線裸露、埋深不足使管線處于凍土層之內(nèi)、管線走勢起伏較大造成存在低洼段、氣井間干擾等因素影響，導(dǎo)致管線凍堵頻繁，單井易凍堵、難解堵，嚴(yán)重影響冬季生產(chǎn)運(yùn)行。

以長慶油田第五采氣廠蘇25區(qū)2012年冬季生產(chǎn)為例，冬季運(yùn)行期間累計堵井264井次，最多時日堵井達(dá)到32口，配產(chǎn)19.6萬立方米，嚴(yán)重影響作業(yè)區(qū)正常生產(chǎn)，消耗了大量人力、物力、時間。以前采用的解堵方式為放空、注醇、電伴熱等傳統(tǒng)方法，通過引進(jìn)新的解堵裝置—超音頻電磁管道加熱解堵裝置。雖然目前應(yīng)用最多的仍是傳統(tǒng)解堵方法，但新裝的使用無疑豐富了目前的解堵手段，從現(xiàn)場的應(yīng)用情況來講，也取得了一定的效果。

1 電磁感應(yīng)加熱解堵裝置原理

由于現(xiàn)用的解堵方法存在一定的缺陷，解堵效率低下，解堵成本高，且污染環(huán)境。所以，引進(jìn)了一種效率高、能耗低、安全環(huán)保的解堵方法，電磁感應(yīng)加熱解堵。

1.1 電磁感應(yīng)加熱解堵原理

電磁感應(yīng)加熱是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行加熱工作。電磁感應(yīng)器外殼是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板里的線圈產(chǎn)生磁場，磁場內(nèi)的磁力線穿過管道時，產(chǎn)生渦流，使金屬管道自身迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱管道內(nèi)部介質(zhì)的目的。

1.2 電磁感應(yīng)加熱解堵裝置工作過程

交流電經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，又經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌纛l的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場。其磁力線穿感應(yīng)器陶瓷板而作用于金屬管道上。在金屬管道內(nèi)有電磁感應(yīng)就有強(qiáng)大的渦流產(chǎn)生。渦流克服金屬管道的內(nèi)阻流動時完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是加熱的熱源，（見圖1）。

1.3 電磁感應(yīng)加熱解堵裝置的組成

電磁感應(yīng)加熱解堵裝置的組成（見圖2）。

主機(jī)：由整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，再經(jīng)過電磁加熱節(jié)電器將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻率交流電。

加熱板：高速變化的電流通過線圈產(chǎn)生高速變化的磁場。

發(fā)電機(jī)：額定電壓：AC220V/50Hz，額定功率：5 kW。

2 超音頻電磁管道加熱解堵裝置在現(xiàn)場的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

2.1.1 現(xiàn)場操作 使用步驟：（1）首先確定管線加熱位置；（2）連接好設(shè)備電纜，開啟發(fā)動機(jī)進(jìn)行設(shè)備調(diào)試；（3）設(shè)備運(yùn)行正常后，把加熱卡頭卡于管線或閥門上，進(jìn)行加載。試驗(yàn)過程中通過纏繞固定在管線上的溫度感應(yīng)器進(jìn)行溫度監(jiān)控；（4）確認(rèn)解凍成功后，斷電，停發(fā)電機(jī)，拆卸加熱夾頭。

實(shí)驗(yàn)1：現(xiàn)場選擇一段金屬管狀物作為實(shí)驗(yàn)對象，將隔熱棉和加熱板連接放好后開始加熱，現(xiàn)場選用雅馬哈EF5500汽油發(fā)電機(jī)，輸出功率5 kW。

實(shí)驗(yàn)2：選擇一節(jié)纏有保溫材料的單井外輸管線進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1 實(shí)驗(yàn)1

由實(shí)驗(yàn)1可以很明顯的看出，該裝置起熱速度快，在3 min內(nèi)能達(dá)到62℃，隨后隨著時間的加長，溫度上升緩慢并保持穩(wěn)定。

表2 試驗(yàn)2

由實(shí)驗(yàn)2可以很明顯的看出，該裝置對纏有保溫材料的管線加熱效果不明顯，保溫材料加熱4分鐘溫度僅達(dá)到24℃，熱度基本上透不過材料到達(dá)管線。

2.1.3 廠家實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 以Φ114鋼管內(nèi)凍堵冰塊為加熱介質(zhì)，室內(nèi)模擬解凍，試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見圖3）。

從試驗(yàn)效果看，運(yùn)用電磁感應(yīng)加熱管線8～9 min，管線溫度升高到80℃，然后再加熱20 min，管線溫度達(dá)到93℃。

以Φ114鋼管內(nèi)凍堵冰塊為加熱介質(zhì)，室外模擬解凍，環(huán)境溫度－4℃試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見圖4）。

加熱夾頭長1 m，在加熱夾頭外緣管道上纏繞溫度感應(yīng)器進(jìn)行溫度監(jiān)控，模擬管線出口距離加熱夾頭外緣約30 cm，當(dāng)加熱16 min時，管線出口凍冰開始融化，加熱22 min時，管線出口水溫達(dá)50℃，管線已暢通。從試驗(yàn)效果看，管線解堵加熱夾頭加熱長度可達(dá)1.5 m。

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.2.1 截斷閥解堵 2012年1月，蘇25-5站報告該站2-29發(fā)生截斷閥凍堵情況，該井配產(chǎn)0.1萬立方米，隨即攜帶設(shè)備前往井口處理，具體處理過程（見表3）。

表3 截斷閥解堵數(shù)據(jù)

截斷閥上游壓力表為1.8 MPa,下游壓力表為1.30 MPa（正常管線外輸壓力）。堵點(diǎn)判斷為截斷閥凍堵，采用超音頻截斷閥解堵設(shè)備解堵，使用時間約0.5 h，電流8 A，使用約1 min后升溫，5 min后達(dá)到50℃，20 min左右截斷閥上游壓力下降，并與下游壓力持平，判斷解開，使用效果良好。

2.2.2 地面裸露管線解堵 2012年1月15日，蘇25-5站的2-17發(fā)生凍堵3天，該井配產(chǎn)2萬立方米，產(chǎn)量高，屬于管線末端井，該井到上游井管線長，地勢起伏大。發(fā)生凍堵后累積注醇4 500 L，管線起壓0.6 MPa，開井憋壓4.0 MPa,管線壓力未有明顯下降，判斷管線冰堵，并已經(jīng)堵實(shí)。隨即組織人員進(jìn)行巡線，發(fā)現(xiàn)在距離2～17約1.8 km處管線裸露約10 m，并且處于低洼地段。該堵點(diǎn)位于單井道路約200 m，隨即用皮卡車將裝置和發(fā)電機(jī)拉到路邊，人工抬入設(shè)備進(jìn)行解堵（見表4）。

表4 地面裸露管線解堵數(shù)據(jù)

采用分段加熱方法，對長約10 m的管線循環(huán)加熱，加熱時間約2 h。加熱后通知人員開井沖壓，壓力達(dá)到4.5 MPa，約60 min后壓力逐漸下降，2 h后壓力達(dá)到管線外輸壓力0.96 MPa，判斷解開，隨即注醇開井。

2.2.3 其他應(yīng)用 蘇25-1站10-9發(fā)生地面外輸管線凍堵，地面外輸管線支撐塌陷，致使管線形成凹狀，判斷堵點(diǎn)位于凹點(diǎn)。使用裝置進(jìn)行解堵（見表5）。

表5 地面外輸管線凍堵數(shù)據(jù)

針閥下游壓力（3.8 MPa）和截斷閥（0.9 MPa）壓力存在較大壓差，判斷管線堵點(diǎn)位于外輸針閥到截斷閥之間，管線支撐塌陷，管線為凹狀，堵點(diǎn)位于低凹處。管線保溫對設(shè)備加熱溫度影響很大，拆下保溫發(fā)現(xiàn)管線纏有防腐膠帶，加熱后電流較低，加熱速度較慢。加熱約30 min，防腐膠帶融化，溫度40℃左右，2.5 h后管線壓力下降到約1 MPa。管線保溫對設(shè)備加熱溫度影響很大。

3 效果評價

通過使用過程分析對比電磁加熱解堵與傳統(tǒng)解堵方式，電磁加熱解堵的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）操作方便：只需將感應(yīng)器靠近金屬管道、閥門即可加熱實(shí)現(xiàn)解凍；感應(yīng)器為柔性設(shè)計，適合各種不同形狀的金屬加熱，配合便攜式發(fā)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)移動靈活，便于操作。

（2）安全性高：操作過程對環(huán)境無污染。由于采用的是國家規(guī)定的安全頻率范圍，所以對人體沒有影響，另外，因?yàn)槭欠墙佑|加熱，不存在漏電等安全隱患和溫度過高的可能性。

（3）加熱速度快，解凍效率高。

（4）操作過程無風(fēng)險，如管線凍堵導(dǎo)致管線破裂，加熱過程中有天然氣泄漏，可燃?xì)怏w檢測儀報警，同時自動切斷電源，停止加熱。

表6 解堵方法對比

（5）電磁兼容性能良好，對工作區(qū)域內(nèi)的各類電子儀器不會造成影響。

4 結(jié)論及建議

通過現(xiàn)場應(yīng)用，將電磁加熱解堵和其他解堵方法做一簡單比較（見表6）。

由表6可知，電磁感應(yīng)加熱解堵裝置和目前常用的解堵方法比較，具有解堵速度快、節(jié)約費(fèi)用，操作方便，安全環(huán)保。如推廣使用后，還將節(jié)省大量的甲醇。此外，一次性解堵成功，大大延長了開井時率，提高了解堵效率，把因凍堵造成的產(chǎn)能影響降到了最低點(diǎn)。盡管目前此種解堵方法還存在一定的問題有待解決，比如凍堵點(diǎn)的判斷，但是從蘇25區(qū)塊的使用情況看，有些凍堵情況使用該設(shè)備還是有一定效果的。

總之，超音頻電磁加熱解堵裝置目前正處于研發(fā)測試階段，但就其在本區(qū)的使用情況來看還是取得了一定的效果，電磁感應(yīng)加熱解堵裝置將會在蘇里格氣田有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］胡康，于淑珍，仵海龍，沈云波，許飛.電磁感應(yīng)加熱解堵在蘇里格氣田的研究應(yīng)用［G］.油田內(nèi)部資料，2010.

［2］王宇，鄧柯，宋東斌.大牛地氣田水合物防治工藝［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2005，（12）：112-114.