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硅橡膠加熱器 在油田上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間 2018-09-18

   為了保證使油田在冬季能夠正常安全的生產(chǎn),我們每年必須對油、水井井口實(shí)行保溫工作,對井口盒內(nèi)流程、設(shè)備的進(jìn)行保溫。目前,普遍采用的盒內(nèi)保溫方式是使用大功率的井口電加熱器,成本高。目前,經(jīng)過有關(guān)技術(shù)人員的辛勤檢索和尋找,找出了一種新型的低功率電加熱器----新型硅橡膠加熱器

  1 前言

  XX采油廠在現(xiàn)階段所使用的電加熱器為xxx型金屬管油井井口大功率井口加熱器

  它的主要特點(diǎn)是耗電量大、發(fā)熱量高,它的雙片功率為800W,每年的保溫期為4.5個(gè)月,則單井耗電量為2592度;由于熱量大,常常因?yàn)榘惭b在油井的嘴子套上而把井口盒烤壞,而且電線接頭處絕緣很差存在安全隱患。所以有關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過研究尋找出一種新型硅橡膠低功率電加熱器----硅橡膠加熱器。

  2 原理及結(jié)構(gòu)

  硅橡膠是一種新型的高分子彈性材料,有極好的耐高溫性能(250-300℃)和耐低溫性能(-40-60℃),具有極佳的回彈性和永久變形小的特性。特種硅橡膠還具有耐油性能。

  在電性能方面:即使短路燃燒生成的二氧化硅仍為絕緣體,這就保證電氣設(shè)備繼續(xù)工作。

  表面性能是:對許多材料不粘,可起隔離作用。 正是由于硅橡膠具有許多優(yōu)異性能,所以應(yīng)用非常廣泛。它是由電源線、硅橡膠層、發(fā)熱電阻絲、隔熱層、硅橡膠絕緣層及鋁板構(gòu)成 。

  工作原理:將固定功率的電阻絲盤旋包裹在硅橡膠中,通電后既能產(chǎn)生熱量,而隔熱、絕緣層的存在使的電阻絲所產(chǎn)生的熱量大部分向面板方向傳遞,硫化或粘合在硅橡膠層背后的鋁板即是定形的基板,又是優(yōu)良的傳熱導(dǎo)體,能迅速與環(huán)境溫度平衡,不至于產(chǎn)生太高的表面溫度,從而達(dá)到保護(hù)安裝表面不受高溫危害,而且還能制造出孔眼,起到固定在井口盒壁的作用。

  3 試驗(yàn)情況

  想到將其在油田保溫上的應(yīng)用前景,便積極和廠家取得聯(lián)系,并要求廠家提供樣品在我油田進(jìn)行試驗(yàn),于是我們就著手進(jìn)行該產(chǎn)品的油田應(yīng)用可行性研究試驗(yàn)。

  其試驗(yàn)?zāi)康模号袛嘣摰凸β孰娂訜岚迥芊駪?yīng)用于油田的井口保溫,以替代原高功率井口電加熱器。

  我們知道,要想讓其代替原高功率井口電加熱器,必須能滿足以下條件:

  (1)電性能要好,安全系數(shù)高;

  (2)發(fā)熱量能滿足油田井口保溫要求同時(shí)又能有較小的能耗;

  (3)有一定的強(qiáng)度,不易損壞,使用壽命長;

  (4)安裝簡便,不影響或少影響原井口設(shè)備流程。

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  硅橡膠加熱器主要試驗(yàn)項(xiàng)目:電性能試驗(yàn)、耐水、油試驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)

  試驗(yàn)步驟:

  首先我們要對試驗(yàn)地點(diǎn)的選擇,它應(yīng)滿足如下條件:遠(yuǎn)離油氣聚集區(qū);能提供可靠電源;符合油水井的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境;方便監(jiān)控和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄取。最后選定將電加熱板露天安裝在X隊(duì)X號(hào)站站區(qū)外十米的一井口盒的壁內(nèi)。為了保證試驗(yàn)安全,試驗(yàn)電源安裝了短路保護(hù)開關(guān)。

  3.1 為了試驗(yàn)硅橡膠加熱器的安全性能,我們分別對其做了如下試驗(yàn)

  (1)耐油氣性試驗(yàn):在正常工作狀態(tài)時(shí),在加熱板上滴上原油,并利用站后反輸氣,對其進(jìn)行吹掃,使其周圍有高濃度的可燃?xì)猓囼?yàn)持續(xù)時(shí)間3.5個(gè)小時(shí),加熱板上的油滴沒有發(fā)生油氣著火爆炸燃燒等危險(xiǎn)現(xiàn)象。

  (2)絕緣性試驗(yàn):在加熱板正常工作時(shí),利用試電筆、萬用表等進(jìn)行判斷其是否有漏電、帶電現(xiàn)象,并在安全措施到位的情況下,將電加熱板浸沒于雨水中,達(dá)10個(gè)小時(shí)之久,在定時(shí)的測量過程中沒有發(fā)現(xiàn)有漏電現(xiàn)象。

  (3)機(jī)械破壞性試驗(yàn):將正常工作的電加熱板舉離地面1.5米,自由下落,觀察加熱板表面及工作狀況正常。握住加熱板兩端,進(jìn)行120度(弧度)折彎多次,觀察加熱板表面及工作狀況仍然很正常。對電源接頭處進(jìn)行大強(qiáng)度的折彎,觀察在基板與進(jìn)線之間有輕徽裂縫。

  要想讓新式的硅橡膠加熱器代替原高功率電加熱器,還有一項(xiàng)最根本的問題沒有解決,那就是它能否提供油井正常生產(chǎn)所必須有的熱量呢?

  那么首先我們要知道一口油井不用人工保溫,可以正常生產(chǎn)時(shí)所需要的溫度是多少,下表是隨機(jī)抽取的兩口油井在十月中旬,未進(jìn)行保溫時(shí)的井口各部位的溫度數(shù)據(jù)

  3.2 發(fā)熱量能滿足油田井口保溫要求

  目前現(xiàn)場使用的大功率井口加熱器有三種規(guī)格:500W、800W,1000W三種,而硅橡膠電加熱板有150W和200W。

  通過在井口的實(shí)際測試得到安裝大功率井口加熱器的井口盒內(nèi)的溫度是36度,安裝硅橡膠加熱器的井口盒內(nèi)的溫度是27度。而油井原油的凝固點(diǎn)在18度,冷輸時(shí)油井溫度為22度。則這兩種規(guī)格加熱器都能滿足油田井口保溫要求。

  3.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

  安裝好通電后,利用非接觸式紅外測溫儀定時(shí)測量加熱板發(fā)熱表面、電線接頭、井口盒壁溫度和環(huán)境溫度。便得到了如下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

  通過從夏季到冬季長期溫度測試觀察,在不同時(shí)間、不同天氣狀況,經(jīng)過爆曬、風(fēng)吹雨淋、侵水及天然氣吹掃實(shí)驗(yàn)下所測的溫度情況來看,加熱板運(yùn)行穩(wěn)定,正常工作時(shí)的正面溫度在110~165℃之間,背面溫度在45~65℃,沒有出現(xiàn)不熱,高溫等狀況,證明此電加熱板有著很好的穩(wěn)定性。

  4 使用情況及效果

  通過以上的這些仿真試驗(yàn),我們看到此硅橡膠加熱器具有很好的運(yùn)行穩(wěn)定性;較高的絕緣效果;具有一定的抗機(jī)械破壞能力,有較為可靠的安全保障,是可以在油田上應(yīng)用的。

  我們又要求廠家改進(jìn)電源的進(jìn)線接頭。再進(jìn)行現(xiàn)場單井的實(shí)裝測試,不久廠家將改進(jìn)后的電加熱板送到。

  于是我們在9月13日將改進(jìn)后的電加熱板安裝了兩塊在xx隊(duì)xx號(hào)站的兩口油井上,其中XX井安裝的是200W,XX井安裝的是150W,由于新式的加熱板體積很小,所以安裝十分方便,不用改動(dòng)任何井口設(shè)備。

  通過以上數(shù)據(jù)的對比,幾種不同功率的電加熱器所測的溫度不同,功率大的電加熱器在保溫盒內(nèi)所測的溫度較高,適合冬季保溫條件要求,但是幾種不同功率的電加熱器的接線頭均有老化現(xiàn)象,它們均不具備防爆功能,如保溫盒內(nèi)存有氣體極易發(fā)生火災(zāi),這對于冬季的安全生產(chǎn)存在安全隱患。功率在200瓦的防爆硅橡膠電加熱板所測的溫度值,數(shù)值穩(wěn)定,與油井冷輸時(shí)所測的溫度相當(dāng)20℃。并且具有防爆的安全性能,符合我們油田冬季保溫生產(chǎn)安全的要求。

  5 結(jié)論

  總的看來,新式的這種硅橡膠加熱器其突出特點(diǎn)是:

  (1)具有防爆性、安全性能好;

  (2)節(jié)能效果好、成本低;

  (3)減少了工作量。

  經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益(如果全作業(yè)區(qū)推廣后,每年可節(jié)約用電504000度)值得在整個(gè)油田范圍內(nèi)推廣。

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