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1998 年第 22 卷石油大学学报(自然科学版) Vol. 22 No. 2
第 2 期 Journal of the University of Petroleum , China Apr. 1998
电伴热采油和输油工程设计
王照亮梁金国王弥康
(石油大学机械系,山东东营 257062)
摘要在稠油和高凝油开采与输送过程中,电伴热工艺已得到广泛应用。针对各种电伴热系统,确定了电伴
热状态下井筒和输油管道的温度场、压力场、合理的伴热深度(长度) 及伴热功率,求出了自控温伴热电缆伴热各段
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的长度,并对电伴热采油工况进行了分析。研究结果表明,可以根据原油的性质选择伴热深度、强度及抽汲工况参
数,根据节能原则、电缆成本和现场条件选择电伴热系统。
主题词电加热;温度控制;伴热;电缆;稠油开采;稠油输送
中图法分类号 TE 345
第一作者简介王照亮,男,1971 年出生,1995 年毕业于石油大学机械系,现在石油大学(华东) 攻读硕士学
位,研究方向为稠油热采。
略其热阻,并认为油管壁温和电缆温度相同。在井
引言
筒上取长为 d l 的微元段,其能量平衡方程组为
对于高凝油和稠油油藏,由于原油的凝固点高、 d T
W = kl1 ( T - Tw1) ,
油稠,给采油及输油工作带来很多困难。在生产过 d l
程中,由于降压脱气和散热降温,增大了原油的粘 ql = kl1 ( Tw1 - T) + kl3 ( Tw1 - Te) , (1)
Tw2 - Te
度,当温度降至凝固点时,原油开始凝固,抽油杆不 k ( Tti - T ) = ,
l3 w1 e R
仅会断脱,严重时会凝固于油管中,造成处理上的极 le
边界条件: l = l F , T = T F.
大困难。在输油管道中,油温降低,粘度增大,压降
式中, W 为产液的水当量, W/ ℃; T 为产液温
增加,增加了运行费用。井筒和集输管线电伴热可
度, ℃; l 为井筒长度,m ; Tw1和 Tw2为油管、套管壁
以补充原油在流动过程中的热损失,消除结蜡及凝
温, ℃; q 为电缆伴热功率(对于恒功率电缆为常
固现象,确保油井和输油管线安全运行。 l
数,对于自控温电缆由电缆温度根据自控温电缆的
电伴热所采用的电缆可分为恒功率伴热电缆和
功率温度特性曲线求得) , W/ m ; k 和 k 为产液与
自控温伴热电缆两种。大港油田曾引进美国瑞侃公 l1 l3
油管管壁间和油管管壁与地层间的传热系数, W/
司 VL KTV —CT 型自控温伴热电缆。该伴热电缆
( · ℃) 为原始地层温度℃为地层热阻
的发热功率在整个电缆长度上是油温的函数。为了 m ; Te , ; R le ,m
· ℃/ W ; l 为井底深度,m ; T 为井底产液温度, ℃.
防止电缆过长造成电压降过大,其内部采用分段并 F F
式(1) 中的各系数是温度和压力的函数。这就
联电路,使各段能输出大致相同的功率[1 ] 。自控温
决定了求解过程的迭代性质。采用数值方法求解,
伴热电缆的工作状态取决于电缆的发热功率和系统
得出各温度的数值计算式:
的