井下电加热供电模式分析

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1、油气HI地面工程第29卷第2期（2010.2}63doi：10.3969/j.issn・1006—6896.2010.02.034井下电加热供电模式分析陈江波（中国石化管道储运公司潍坊输油处）寇玮（胜利油出森诺胜利工程有限公司）摘要：叙述了井筒电加热技术的现状，并对各种技术的优缺点进行了分析和比较，依据各种电加热技术的特点分析了井筒电加热与抽油机电动机共用1台变压器的可行性，同时进行了效益分析。得出结论为：工频电加热的能耗较高，并且存在三相电流的严重不平衡；中频和低频电加热的能耗较低；将电加热与抽油机电机共用1台变压器供电在技术上合理，经济上可行。关键词：电加热；变压器；可靠性；效率；模式1井

2、筒电加热现状胜利油田已进入开发中、后期，由于油藏条件和原油物性变差，对井筒举升工艺提出了更高的要求。开采稠油、高凝油和高含蜡原油要求井筒具有较高的温度场，目前井筒举升加热方式主要采用电加热的方式。胜利油田分公司井筒电加热装置主要有两种，一种是空心杆电加热，另一种是油管加热。空心杆电加热分为工频、中频和低频三种方式；油管加热分为中频油管加热和低频油管加热两种方式。其中工频空心杆电加热和中频空心杆电加热为井筒举升工艺的主要加热方式。目前，井筒电加热都采用电加热装置和抽油机井电机各用1台变压器的供屯模式。本次调研主要针对各种井筒屯加热方式和分散的单井电加热的供电模式进行研究和分析。2各种电加热技术分

3、析2.1工频空心杆加热技术工频电加热采用专用的50Hz工频变压器，高压端电压为10（6）kV,低压端加热电压为200〜3结语油出节电是涉及到油田生产建设各领域、各专业的综合技术，不仅与油田电力系统的规划设计、生产运行密切相关，在很大程度上还取决于工艺系600V分段可调，主要利用加热电缆和抽油杆通过热传导方式对原油进行加热，负载为单相，加热电缆传导电流同时也是加热体。工频电加热可根据井深、原油黏度、含水率调节加热功率和温度。该技术优点为：电源和负载之间没有变频环节，加热设备成木低，可靠性高。缺点为：①由于整个供电系统是三相供电，而工频电加热负载是单相的，导致三相线路的负荷严重不平衡，变压器和线路

4、都增加了附加损耗，甚至影响整条线路的供电质量，因此，电加热系统的效率不高；②通过改变变压器的绕组抽头来调节输出功率，达到调节温度的冃的，功率调节只能在高压停电的情况分段有级调节,不能连续调节，因此，井口温度无法实现精确控制，且温度调节不方便；③功率因数较低，一般在0.8〜0.9之间。2.2中频加热技术中频加热回路结构与工频的相似，利用加热电缆和抽油杆通过热传导方式对原油进行加热，加装逆变电路进行变频和调压，输出频率范围100〜2000Hz,加热电压500〜1000V。当加热电缆通过中频交流电时，在加热电缆与空心抽油杆之间建立起交变磁场，由于趋肤效应产生涡流和磁滞损耗，从而产生大量的热量，然后再

5、通过空心抽油杆将热量传递给被加热稠油。该技术优点为：加热效率较高，三相电源平衡，由于采用交一直一交变频方式，功率因数高，可达0.95以上。缺点为：①变频过程屮用到大功率元器件，要损耗一部分功率，并且可靠性比工频电源差；②变频电源成本较高，使用过程屮需加较高电压，对设备耐压等级要求较高。2・3低频加热技术低频加热回路结构与中频的相似，利用加热电缆和抽油杆通过热传导方式对原油进行加热，加装统的优化运行。因此，必须从设计上、生产上、管理上高度重视，密切配合，注重细节，才能达到节电的目的。（栏目主持关梅君)万方数据64油气CD地面工程第29卷第2期(2010・2)逆变电路进行变频和调压，输出频率范围8

6、〜20Hz,加热电压100〜250V。在低频屯场的作用下，液体中带电粒子运动，形成低频电流，导致负载阻抗的变化。这种加热方式除通过电缆和空心抽油杆对稠油和高凝油的热传导加热外，还通过稠油中带电粒子剧烈运动、摩擦碰撞使液体本身发热。该技术优点为：加热效率高，输出电压低，安全性能好，三相电源平衡，功率因数高，可达0.95以上。缺点为：变频过程屮用到大功率器件，要损耗一部分功率，可靠性比工频电源低，使用过程中需较大电流。2.4油管加热技术油管加热技术不需要空心杆和加热电缆，利用油管和套管形成回路进行加热，通过热传导方式对稠油和高凝油加热，加装逆变电路进行变频和调压，输出频率范围包括低频和中频，加热电

7、压100”一一400Vo3共用变压器技术可行性分析3.1工频电加热工频电加热采用专用的5()Hz工频变压器，高压端电压为10(6)kV,低压端加热电压为200〜800V分段可调。工频电加热为单相负荷，因此导致三相电流严重不平衡(见表1),线路的附加损耗增加。如果将电加热和抽油机电动机共用1台供屯变压器，当电加热和电动机同时运行时，由于电加热存在三相屯流严重不平衡,将影响电机的正常运转，存在安全隐患