油井電磁防蠟裝置應(yīng)用效果及節(jié)能評(píng)價(jià)*

高寶元 （中國(guó)石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院）

油井電磁防蠟裝置應(yīng)用效果及節(jié)能評(píng)價(jià)*

高寶元 （中國(guó)石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院）

在油井采油過程中，為了達(dá)到降低油井負(fù)荷，節(jié)能降耗，延長(zhǎng)油井免修期的目的，在油井上應(yīng)用了電磁防蠟裝置，能產(chǎn)生變頻強(qiáng)電磁場(chǎng)，引起蠟分子的內(nèi)共振，導(dǎo)致蠟晶結(jié)構(gòu)與形狀發(fā)生變化，抑制了蠟分子的結(jié)晶過程，同時(shí)對(duì)已形成的蠟晶產(chǎn)生一定的破碎作用，從而達(dá)到防蠟的效果。2015年7月在長(zhǎng)慶油田第七采油廠白豹油田10口油井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，油井懸點(diǎn)負(fù)荷平均下降了14.91%，系統(tǒng)效率平均提高了5.61%，負(fù)載電流平均下降了17.83%，平均有功節(jié)電率為19.87%，無(wú)功節(jié)電率為12.72%，綜合節(jié)電率為18.73%，油井平均日節(jié)約電22.8 kWh。

油井防蠟；變頻電磁場(chǎng)；內(nèi)共振

引言

長(zhǎng)慶油田開發(fā)層系較多，各層系原油性質(zhì)的不同，油井結(jié)蠟程度存在差異，有的區(qū)塊結(jié)蠟比較嚴(yán)重。結(jié)蠟會(huì)影響油井正常生產(chǎn)，加大油井懸點(diǎn)載負(fù)荷，增加系統(tǒng)能耗，降低系統(tǒng)效率和泵效，影響油井產(chǎn)量，甚至直接堵死油管，造成油井停產(chǎn)。長(zhǎng)慶油田第七采油廠白豹和大板梁油田有360口定向油井和30口直油井都是結(jié)蠟比較嚴(yán)重的油井。結(jié)蠟越嚴(yán)重的油井，管桿摩擦力越大，對(duì)懸點(diǎn)載荷影響越大，負(fù)載電流增加越多，有功功率和無(wú)功功率消耗就會(huì)更多，油井效率就會(huì)更低。新型的油井電磁防蠟裝置，它是一種低成本、高效率的長(zhǎng)效性防蠟裝置。利用高性能電磁防蠟裝置，能產(chǎn)生變頻強(qiáng)電磁場(chǎng)，引起蠟分子的內(nèi)共振，導(dǎo)致蠟晶結(jié)構(gòu)與形狀發(fā)生變化，抑制了蠟分子的結(jié)晶過程，同時(shí)對(duì)已形成的蠟晶產(chǎn)生一定的破碎作用，從而達(dá)到防蠟的目的，減少油井懸點(diǎn)載負(fù)荷，提高了抽油機(jī)系統(tǒng)效率。

1 油井電磁防蠟裝置

1.1 電磁防蠟機(jī)理

如圖1所示，油井電磁防蠟系統(tǒng)主要由抽油機(jī)、輸油管線和輸油管線上安裝的電磁防蠟裝置構(gòu)成。

圖1 油井防蠟系統(tǒng)

根據(jù)電磁波傳播理論，電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)，電磁場(chǎng)沿著管線向兩端傳播，在能量沿管線傳播過程中磁場(chǎng)作用于管線內(nèi)的原油。通過磁質(zhì)膠體效應(yīng)，使原油中蠟質(zhì)點(diǎn)帶有負(fù)電荷，經(jīng)磁場(chǎng)處理后，蠟質(zhì)點(diǎn)在感應(yīng)磁場(chǎng)的作用下，其分子間的力受到干擾，不再按原來的規(guī)律排列，抑制了蠟晶的生長(zhǎng)，減緩了蠟結(jié)晶過程；通過氫鍵異變效應(yīng)，在一定強(qiáng)度磁場(chǎng)作用下可以打斷蠟的氫鍵，改變蠟的鍵角或鍵的強(qiáng)度，使其不易構(gòu)成骨架，破壞了蠟晶間的聚結(jié)，使蠟晶不易聚集[1]。從而防止其從原油中析出，堆積在井筒內(nèi)表面和抽油桿上，使它失去脫離原油而附著到井筒內(nèi)表面和抽油桿上的能力，使蠟分子懸浮在原油中，不易結(jié)晶析出從而達(dá)到防蠟的目的。

1.2 裝置構(gòu)成

如圖2所示，油井電磁防蠟裝置主要由AC電

源輸入單元、溫度控制單元、器件保護(hù)單元、電流轉(zhuǎn)換單元、保護(hù)報(bào)警單元、負(fù)載單元、傳感保護(hù)單元和控制信號(hào)單元組成，將電磁防蠟裝置安裝于地面井口輸油管線上，效果作用于井下。主要是將工頻交流電源轉(zhuǎn)換為電磁轉(zhuǎn)換器所需要頻率變化的電源，根據(jù)油井產(chǎn)液及油井含蠟情況自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳的防蠟效果[2]。同時(shí)磁場(chǎng)會(huì)降低原油溶液的黏度，增強(qiáng)流動(dòng)性，有利于管線輸送。

圖2 油井電磁防蠟裝置構(gòu)成

1.3 技術(shù)指標(biāo)

輸入電壓：AC380（1±10%）V，50 Hz；輸出電壓：可調(diào)；輸出電流：0～10 A；整機(jī)功耗：0～600 W；主通徑：40 mm；電磁轉(zhuǎn)換主體長(zhǎng)：1200 ±20 mm；密封壓力：15 MPa；連接方式：油管螺紋；使用環(huán)境：-30～50℃。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2015年7月，對(duì)長(zhǎng)慶油田第七采油廠白102井區(qū)結(jié)蠟嚴(yán)重的10口油井，含蠟量為30%～40%，原油的凝固點(diǎn)為30～40℃，最大載荷50 kN以上，平均熱油洗井周期30天，平均加藥時(shí)間7天，進(jìn)行了電磁防蠟裝置的應(yīng)用。安裝之前，選用長(zhǎng)慶油田認(rèn)可的在檢定合格周期內(nèi)的PMTS3.1系統(tǒng)效率測(cè)試儀對(duì)油井進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 10口油井安裝前測(cè)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)

安裝電磁防蠟裝置3個(gè)月后，2015年11月對(duì)這10口油井進(jìn)行了生產(chǎn)數(shù)據(jù)測(cè)試見表2。

表2 10口油井安裝后測(cè)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)

3 節(jié)能評(píng)價(jià)

油井安裝電磁防蠟裝置后，對(duì)載負(fù)荷下降率、油井泵效增加量、系統(tǒng)效率增加量、負(fù)載電流減少率、有功節(jié)電率、無(wú)功節(jié)電率和綜合節(jié)電率效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)SY/T 5264—2012《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》、GB 31453—2015《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》及SY/T 6422—2008《石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試和評(píng)定。

有功節(jié)電率：

式中：ξJY——油井電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電率，%；

W1——安裝前電動(dòng)機(jī)有功耗電量，kWh；

W2——安裝后電動(dòng)機(jī)有功耗電量，kWh。

無(wú)功節(jié)電率：

式中：ξJW——油井電動(dòng)機(jī)無(wú)功節(jié)電率，%；

Q1——安裝前電動(dòng)機(jī)無(wú)功耗電量，kvar·h；

Q2——安裝后電動(dòng)機(jī)無(wú)功耗電量，kvar·h。

綜合節(jié)電率：

式中：ξJ——綜合節(jié)電率，%；

Kq——無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，0.09～0.1 kW/kvar，

取值按GB/T 12497的規(guī)定執(zhí)行。

10口油井安裝電磁防蠟裝置后，對(duì)油井懸點(diǎn)負(fù)荷下降率、油井泵效增加量、系統(tǒng)效率增加量、負(fù)載電流下降率、有功節(jié)電率、無(wú)功節(jié)電率和綜合節(jié)電率計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 10口油井安裝電磁防蠟裝置后計(jì)算結(jié)果單位：%

通過計(jì)算10口油井安裝防蠟裝置后，可知油井平均日節(jié)約電22.8 kWh，水驅(qū)油井平均熱水洗井周期由30天，延長(zhǎng)到180天；平均加藥時(shí)間由7天，延長(zhǎng)到150天。

4 結(jié)論

1）電磁防蠟裝置針對(duì)抽油機(jī)井防蠟效果較為明顯，達(dá)到了防蠟降黏效果。與化學(xué)清防蠟相比，沒有維護(hù)工作量，不受雨雪天氣等惡劣環(huán)境的影響，同時(shí)也不受道路、機(jī)械故障的影響，解決了路途遠(yuǎn)和路況差井的加藥和熱洗作業(yè)難的問題。

2）電磁防蠟裝置沒有副作用，而從井口加入化學(xué)清蠟劑會(huì)殘留在原油中，同時(shí)對(duì)環(huán)境有污染。電磁防蠟器的應(yīng)用可以解決藥劑費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，清蠟次數(shù)頻繁等問題。

3）安裝電磁防蠟裝置后，油井下防蠟管后會(huì)減少負(fù)載電流、有功功率和無(wú)功功率，提高了有功功率節(jié)電率和綜合功率節(jié)電率，降低了電網(wǎng)損耗和電費(fèi)支出。

4）電磁防蠟裝置不但可用于結(jié)蠟油井也可用于輸送含蠟輸油管線的防蠟措施。

[1]馬秀波，周開學(xué).磁處理對(duì)原油結(jié)蠟影響的機(jī)理分析[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2004，23（4）：35-39.

[2]代越，張建國(guó).油井變頻電磁場(chǎng)防蠟的實(shí)驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào)（石油加工），2012，28（3）：494-497.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.017

2016-01-29

（編輯 鞏亞清）

高寶元，工程師，2008年畢業(yè)于西安交通大學(xué)，從事石油電氣工程及自動(dòng)化研發(fā)工作，E-mail：gbaoyuan__gcy@cnpc.com. cn，地址：陜西省西安市長(zhǎng)慶興隆園小區(qū)，710018。

中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司科技專項(xiàng)“油田用電設(shè)備節(jié)能降耗及數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用研究”，項(xiàng)目編號(hào)：CQ2014B-11-2-3。