产品介绍

管道保温及防冻装置

输油管道集肤内置电加热

廊坊市蓝德采油技术开发有限公司

一、技术简介

输油管道集肤内置电加热技术是近年来出现的一种新的管道加热方法，是大型石油、化工企业热输管道加热、保温的新技术、新工艺，国外简称“SECT”法。此种加热技术具有管道全程连续均衡加热、热效率高、安全可靠、节能减排、使用寿命长等诸多优点，适应于所有中、长距离集输管道的加热。

目前我国各大油田针对输油管道一般采用三管伴热、掺水伴热、井口加热器加热、管线外加热或引用其他油井伴输、伴热的方法。这些方法耗能高、成本大、局部过热、末端集输困难。因此造成井口回压高、泵效低、管道使用寿命短等诸多问题。有些管道需定期热洗，加注化学药剂，增加了企业的生产成本。

输油管道内置电加热技术将解决这些难题，为生产企业提供了一种*先进、*科学的热输方法。

该技术将集肤效应与变频技术相结合，适用于各种金属或非金属管道，让“产出液流动就不加热”的节能概念构想得以实现。自动温度控制系统，保证管道全段在*低能耗下运行。加热线缆以“非开挖”的方式直接穿入输油管道内部，通过调整发热功率，对输油管道的原油液体进行加热，保证管道内原油不凝结，实现略高于原油凝固温度运行，达到了真正意义上的“低温冷输”，降低能耗，延长输油管线的使用寿命。

外接无线远程监控技术：RS485 通讯接口，支持标准的modbus RTU 协议，GPRS，固定基站等多种方式，采用新一代PLC集成触摸屏控制系统，通过现场无线传输，将实时温度、压力及耗电量等数据传到中控室，并可远程控制设备的启停，设置温度，**监控、管理每一条输油管线的生产情况。

二、工作原理

输油管道集肤内置电加热的工作原理是基于电流在邻近导体中反向流动时产生的集肤效应与邻近效应，使外铠金属管发热的物理现象。

其表现为当中频电流由变压器一端流经加热线缆内芯，然后与外铠金属管尾端的短接， 再由外铠金属管内壁流出，回流至变压器另一端。在此过程中，电流受到集肤效应、邻近  效应作用的影响，电流不是沿着外铠表面走，而是集中在外铠内层通过，外铠金属管表面  没有可测电流和电压。此时，在电阻的作用下而使外铠金属管发热，经热传递，提升管道  内的原油液体介质温度，从而达到管道内原油液体加热的目的。

输油管道集肤内置电加热装置产生的热量主要来自于三部分：

1、电流在加热装置外管内壁返回过程中，由外管阻抗产生的热量。

2、由于绝缘导线与外管之间产生的交互磁场而导致磁滞现象和涡电流产生的热量。

3、由于绝缘导线阻抗而产生的热量 。

配电系统： 将输入的三相交流电源整流、逆变后变成可调频、调压的单相中频电，经中频变压器隔离后为发热电缆提供中频工作电流。

三、结构组成

输油管道集肤内置电加热装置的基本构成：中频测控柜、PLC集成控制系统、特种不锈钢管加热线缆、无线传输模块、温度传感器、压力传感器、接线盒、密封组件等。

四、安装示意

五、核心特性

1、快速升温，发热线缆在几（具体是几分钟）分钟内就可以从0℃升温至60℃。 热效率达到95%以上。（什么理由“电缆结构或是什么技术”使其在几分钟内温度提高60℃ ）热功率可根据生产需要，在5W—100W/m之间任意调节， 温度自控，底起高停，相对其他电加热装置，节电达到35％左右。（什么措施或控制技术使其产品比其他产品节电≥35%）

2、发热金属管一般为304、316不锈钢，它们具有较强的耐腐蚀能力,不锈钢表面有富铬氧化膜保护，污垢不易附着。另外受电磁影响，钙镁离子在交变磁场作用下，做不规则运动，不易析出结晶。所以，原油液体在60℃左右的温度时，不锈钢管外壁不会结垢 。

3、中频测控柜采用微电脑数字化自动控制技术，具有频率跟踪和调整功能，对于设备的过载、过流、过压、欠压、短路、超温、缺相、通讯故障等具有自动识别和保护等功能。

4、该加热电缆自身内部构成回路，不锈钢外层是发热体，除了给介质的加温外，同油管没有任何物理性质的联系，所以不会再次对管道产生腐蚀。

5、自动（变频）软控制：即：装置根据现场的实际需求编制控制程序，按实际需求设置温度、压力控制区间，装置在此控制区间进行柔性电流调节，电流达到*低设定延续10分钟且控制参数保持，装置停机。当介质温度降止*低设定时，系统柔性启动，从而有效的达到节能≥35%的目的。

6、安装简便，故障率低、维护量小，节能**、效率高。

安装方式：内置管道、穿管铺设

电源电压：AC380V或1.14KV、三相四线

电源频率：50Hz

系统功率：10~150kw

伴热距离：0.01~5公里（单点）

发热功率：5~100W/m（单根）

伴热温度：≤80℃

温度精度：≤0.5℃

线缆规格：直径10~35mm

介电强度：5kv、5min不击穿

通讯方式：RS485通讯接口，支持标准的modbusRTU协议，GPRS，固定基站

温控精度：0.5℃

测温元件：PT100

测压元件：压力变送器

防护等级：IP54

保护功能：过载、过流、过压、欠压、短路、超温、缺相、通讯故障等

金属管材料：奥氏体不锈钢、双相不锈钢

金属管强度：抗拉强度＞3T

七、方案对比

以单井日产10吨（含水40%）、管线长度700米、野外平均气温5℃、出口温度20℃、末端温度45 ℃、全天运行、工业用电1.3元/kw计算：

八、现场应用（一）

华北油田采油一厂南马工区马95-1平台四口新井，距马二联站1200米，途中的马95-17井，马951井原先是三管伴热，能效低，回压高。2018年5月在此平台上加装了一套55KW的管道保温及 防冻装置，将马95-1平台四口新井与马95-17、马951两口井串联在一条集油管线上，去除原先的伴热管线。2018年5月18日，马95-1平台各井陆续投产。2018年6月23日，马95-1平台附近又打了马354、马95-3、95-4三口新井，分别在两条支线上加装了11KW、22KW的两套管道保温及防冻装置， 同马95-1平台的集油管线串联在一起。该集油管线到联合站的总长度为1551米，运行耗能为单位吨液升高1℃的耗电量0.707kwh，进联合站的末端温度为50℃，至今该三套装置运行了将近五年之久，无任何故障发生。

现场应用（二）

胜利油田孤岛采油厂GDN22X7井，2017年5月投产，高含蜡井，析蜡点34 ℃ ，开井初期液量低只有4.5方，温降大管线末端结蜡严重，井口回压*高达1.6MPa。

安装内置电加热系统前治理措施：将GDN23X504液量（液量36方， 温度60度）引至该井井口伴输至南1-9阀组，阀组出口温度为38.1℃，所含油井中有3口高含蜡，气温降低后随着产出液中的蜡析出，管线压力损失*大高达0.5MPa。采取定期热洗集油支线，平均热洗周期为22天。

2020年8月份，GDN22X7单井集油管线安装了470m内置电加热系统，末端设置温度45℃，同时优化了高温、高液井GDN23X504单井流程，解决了南1-9阀组后段的集输困难。实施后，进入冬季以来，南1-9阀组的压力在未热洗阀组的情况下稳定0.94MPa以下，温度45.5℃，平均日耗电量128KW·h，截至目前生产正常。

现场应用（三）

孤岛采油厂孤南152断块、孤南2断块原油含蜡较高，受温度影响比较明显，部分井产液量低、温度低，管线结蜡严重，生产困难。

GNGN152X38井2021.01.21改层开井，2021.1.23日回压高关井，回压1.2MPa，后热洗3次，开井不成功。

2021.02.03日该井加装550m管线内置电加热系统，前端200米带保温的D76钢管，后端350米为不带保温的复合管。

2021.02.06日开井实施后，GNGN152X38井的压力始终稳定在0.6MPa以下，末端的温度38℃，日产液量6.5m3，日产油量3.8t， 含水42.1%，日耗电约335KW.h，截至目前生产情况正常。

现场应用（四）

现场应用（五）

华北油田采油一厂管道保温及防冻装置部分统计表

序号	单 位	井 号	长度（m）	功率（KW）	完工日期	生产状况	备注
1	南马工区	马95-1至马二联	1195	55	2018.05.13	已投
2	南马工区	马354至马95-1	116	11	2018.05.22	已投
3	南马工区	马95-3至马95-1	240	22	2018.06.23	已投
4	鄚州工区	鄚18至鄚19	579	22	2018.12.11	已投
5	鄚州工区	鄚40至鄚40-2	426	22	2018.12.08	已投
6	雁翎工区	雁59至雁59-7	847	55	2019.01.20	已投
7	雁翎工区	雁59-3至雁59三通	284	15	2019.01.20	已投
8	西柳工区	西10-64至系统主管线	1393	55	2019.01.25	已投
9	鄚州工区	鄚2至鄚12	1061	55	2019.03.06	已投
10	鄚州工区	鄚12至鄚15	570	25	2019.03.06	已投
11	西柳工区	淀32-13井	252	11	2019.03.07	已投
12	雁翎工区	雁59-1至雁59三通	545	25	2019.03.19	已投
13	鄚州工区	淀25至淀23-8	1132	55	2019.03.25	已投
14	鄚州工区	淀23-1至淀23-8	671	25	2019.03.25	已投
15	鄚州工区	淀23-2至淀23-4	765	30	2019.03.25	已投
16	鄚州工区	淀23-13至淀23-4	610	30	2019.03.25	已投
17	鄚州工区	淀23至淀23-11	372	15	2019.04.07	已投
18	鄚州工区	淀23-3至淀23-11	1473	55	2019.04.07	已投
19	鄚州工区	淀20-4至淀20至淀20-5	530	30	2019.05	已投
20	高阳工区	高11井	550	30	2019.05.05	已投