油田站间供热温度补偿方法及补偿系统
阅读说明：本技术 油田站间供热温度补偿方法及补偿系统 (Oil field interstation heat supply temperature compensation method and compensation system ) 是由 胡克 苍禹茜 胡杨 董科 苏国锐 李香凝 张毓钊 鲁一阳 宋爽 徐冰黎 徐冰溪 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于油田站间供热技术领域,公开了油田站间供热温度补偿方法及补偿系统。将中转站分离器分离的35～40度沉降污水,通过站内工艺流程输入中转站洗井加热炉加热至41～77度,经洗井泵加压至3兆帕后管输到站间温度补偿装置补偿到97度,在通过计量间洗井工艺流程和单井掺水洗井管线输送到油井井口洗井流程。达到降耗增产、提质增效的目的。(The invention belongs to the technical field of heat supply among oil field stations, and discloses a method and a system for compensating heat supply temperature among oil field stations. Inputting the 35-40 ℃ settled sewage separated by the transfer station separator into a transfer station well-flushing heating furnace through an in-station process flow, heating to 41-77 ℃, pressurizing to 3MPa by a well-flushing pump, conveying to an inter-station temperature compensation device by a pipe to compensate to 97 ℃, and conveying to an oil well wellhead well-flushing process through a metering inter-well-flushing process flow and a single-well water-mixed well-flushing pipeline. The purposes of reducing consumption, increasing production, improving quality and increasing efficiency are achieved.)
技术领域
本发明属于油田站间供热技术领域，本发明涉及油田站间供热温度补偿方法及补偿系统。
背景技术
站间供热：是指将中转油站加热炉50～77度的热水管输到计量间，在通过计量间掺水和洗井工艺流程管输到机采井井口，达到给机采井产出液掺水伴热和清洗井内杆管结蜡、地面集油管线结蜡的目的。其中：掺水温度为50～55度；清洗井内杆管结蜡和地面集油管线结蜡的温度平均为77度；清洗液排量平均每小时15立方米。。
由于洗井加热炉给定的输出水温平均为77度，达不到95度以上最佳洗井效果，只好被迫采用大排量和延长洗井时间来弥补水温低的不足。这种洗井方法既造成能耗增加，又影响了机采井产油量。
根据单井产液量、产出液温度、含水、含蜡量、析蜡温度和地面集油管线保温效果等情况的不同，最常见的主要是地面集油管结蜡和井下杆管结蜡。尤其是常温输送的机采井，地面集油管线结蜡的问题尤为突出。
1、当采出液温度低于析蜡温度(34度)后，原油中蜡的成分开始结晶转化为固体，并附着于封闭系统相应区段。如采出液量较低，井筒周围热场温度低，则杆管容易在井筒深部开始结蜡并会发生上移。当结蜡开始后会在连续管段内开始堵塞液流通道，如发生在油管内，即为管内结蜡；如发生在地面集油管线内，即为集油管线结蜡。
2、因节能降耗的需要，油田夏季生产采用常温输送，即中转油站將沉降的常温水(低于40度)不进行加热，直接经掺水泵输送到计量间、井口。油田冬季生产掺水正常启用，但要控制单井回油温度和掺水量(井口掺水温度低于55度，计量间回油温度低于36度，掺水量0.8m3/h)；由于掺水温度和回油温度低，而且析蜡温度平均为34度，熔蜡温度平均为50度，从而加快了采出液析蜡进程。
井下杆管和地面集油管线结蜡主要产生以下影响：
1、杆管环形空间变小，液流阻力增大；地面集油管线内径变窄，井口回压大于设定值。必然会造成机采设备负荷增大，能耗增加。
2、导致抽油泵固定凡尔和游动凡尔关闭不严造成漏失，影响机采井产油量。
3、造成抽油杆疲劳运行，降低抽油杆的使用寿命。
4、是影响杆管偏磨和机采井检泵周期缩短的重要因素。
5、引发机采设备和工频、变频故障率上升，加大了日常维修维护工作量。
6、造成机采设备维修成本和检泵费用上升。
油田长期以来，清洗井下杆管结蜡和地面集油管线结蜡的方法有两种：一是利用中转站供热系统清洗；二是利用高压热洗车清洗。在现有技术中，利用高压热洗车清洗井下杆管结蜡和地面集油管线结蜡，是油田目前最有效的方法。但因高压热洗车洗井成本高和配置少的影响，只有在中转站洗井加热炉大修期间和不具有热洗流程的机采井上使用。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种油田站间供热温度补偿方法及补偿系统，达到降耗增产、提质增效的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：油田站间供热温度补偿方法：将中转站分离器分离的35～40度沉降污水，通过站内工艺流程输入中转站洗井加热炉加热至41～77度，经洗井泵加压至3兆帕后管输到站间温度补偿装置补偿到97度，在通过计量间洗井工艺流程和单井掺水洗井管线输送到油井井口洗井流程。
本发明第二个目的请求保护上述补偿方法采用的一种油田站间供热温度补偿系统，包括洗井管路、掺水管路、计量间；所述洗井管路、掺水管路分别与计量间相连接，所述计量间的另一侧分别连接地面集油管线、掺水洗井管线，所述地面集油管线、掺水洗井管线与井口相连接；
所述洗井管路包括顺序连接的中转站洗井加热炉、洗井泵、洗井管线；所述洗井管线和计量间之间设有两条并联管路：管路A、管路B；所述管路A上设有洗井切断闸门，所述管路B包括顺序连接的温度补偿进水切断闸门、温度补偿装置、温度补偿出口切断闸门；
所述掺水管路包括顺序连接的中转站掺水加热炉、掺水泵、掺水管线；
所述井口包括光杆，所述光杆垂直方向下方设有总闸门，总闸门上端连接有小四通，总闸门通过小四通分别与生产闸门、生产放空闸门相连接，总闸门下端设有大四通，总闸门通过大四通分别与套管洗井闸门、套管测压放空闸门连接；所述生产闸门与套管洗井闸门相连接，所述生产闸门与套管洗井闸门之间还设有掺水切断闸门；所述总闸门垂直方向下方设有油管，所述油管外侧设有套管；
所述地面集油管线末端与生产闸门相连接，所述掺水洗井管线末端与套管洗井闸门相连接。
所述生产闸门、生产放空闸门设置在同一水平线上，且设置在总闸门的上方；所述套管洗井闸门、套管测压放空闸门设置在同一水平线上，且设置在总闸门的下方；
所述套管测压放空闸门连接有压力变送器。
进一步的，所述洗井管路、掺水管路分别与计量间前侧相连接；所述计量间的另一侧分别连接地面集油管线、掺水洗井管线；
进一步的，所述温度补偿装置选用厚膜电热温度补偿装置。
所述温度补偿装置进口端管线上还设有来水压力变送器、来水温度变送器；所述温度补偿装置出口端管线上还设有出水压力变送器、出水温度变送器；
所述温度补偿装置进口端管线上还设有螺旋多功能流量计。
所述计量间内还设有油气分离器，油气分离器出口设有螺旋多功能流量计；所述螺旋多功能流量计处设有原油含水分析仪；螺旋多功能流量计前后端管路均设有切断闸门；
所述计量间中设有集油汇管，所述集油汇管管线上设有集油汇管压力变送器；
所述计量间还连接有回油管线；所述计量间与回油管线间设有单井回油温度变送器；
所述来水压力变送器、来水温度变送器、螺旋多功能流量计、温度补偿装置、出水压力变送器、出水温度变送器、单井回油温度变送器、集油汇管压力变送器、原油含水分析仪、压力变送器分别与PLC系统相连接。
将中转油站洗井加热炉来水从36～77度补偿到97度，在通过计量间洗井工艺流程管输到机采井井口洗井流程，以每小时小于3.5立方米的可控排量，清洗井下杆管结蜡、地面集油管线结蜡和在井下作业施工中将结蜡杆管由地面清洗改为井內清洗。达到降耗增产、提质增效和减少环境污染的目的。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明是利用速热高效的厚膜电热温度补偿装置，将中转油站洗井加热炉来水从41～77度补偿到97度，达到高温(97℃)、小排量(小于3.5m3/h)、低成本和少影响机采井产油量的热洗井目的。相较以往洗井方法具有如下优势：
1、本发明热效率达到97％。现有技术热效率小于等于80％，并随着洗井加热炉运行时间的延长，受加热管外壁结垢结蜡和聚合物的影响，热效率会逐步下降到60％以下。
2、本发明可将洗井液加热到97度，达到最佳的热洗井温度。现有技术热洗井液温度平均为77度。
3、本发明是将洗井液排量控制在抽油泵实际排量之内(小于等于3.5m3/h)；这种热洗井方法可防止洗井液倒灌油层，少影响机采井产油量，降低热损和洗井费用。现有技术是洗井液排量(15m3/h)大于抽油泵实际排量；机采井正常流压平均为2.8兆帕，而洗井压力+静水柱压力平均大于10兆帕，导致80％以上的洗井液倒灌油层，造成能耗增加和影响了机采井产油量。
4、本发明具有防腐防垢、使用寿命长(15000h)和维修维护费用低的特点。现有技术因加热管长期处于高温、结垢结蜡(聚合物)的情况下运行，必然会导致加热管腐蚀、形变和穿孔。为确保加热炉安全运行，油田科学制定出加热炉大修周期：聚驱平均1.5年左右；水驱平均4年左右。大修费用40～50万元。
5、本发明可在井下作业施工之前，将结蜡杆管在井内清洗干净；这种清洗方法既能加快作业施工进度，又能防止对环境的污染。现有技术是将井内100余根结蜡杆管起至地面，摆放在配有接水槽的杆管桥上面，用燃油蒸汽锅炉在地面清洗杆管结蜡，然后在通过离心泵将接水槽内油水进行回收。
6、本发明可延长现有技术洗井加热炉的大修周期。具体方法是：将洗井加热炉水温从77度降至不结垢温度(低于60℃)，然后在经温度补偿装置将水温补偿到97度，达到延长洗井加热炉使用寿命的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明油田站间供热温度补偿系统示意图。
图2是本发明eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端结构框图。
图中1.中转站洗井加热炉，2.中转站掺水加热炉，3.掺水泵，4.洗井泵，5.掺水管线，6.洗井管线，7.洗井切断闸门，8.温度补偿进水切断闸门，9.温度补偿装置，10.温度补偿出口切断闸门，11.计量间，12.地面集油管线，13.掺水洗井管线，14.生产闸门，15.掺水切断闸门，16.套管洗井闸门，17.生产放空闸门，18.总闸门，19.套管测压放空闸门，20.光杆，21.油管，22.套管，23.压力变送器。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。本实施例与PLC系统相连接的来水压力变送器、来水温度变送器、螺旋多功能流量计、温度补偿装置、出水压力变送器、出水温度变送器、单井回油温度变送器、集油汇管压力变送器、原油含水分析仪、压力变送器均不限定与某一型号，所述螺旋多功能流量计型号不限、能够实现流量测量并将信号反馈给PLC系统功能的仪表即可。
实施例1
油田站间供热温度补偿方法：将中转站分离器分离的35～40度沉降污水，通过站内工艺流程输入中转站洗井加热炉1加热至41～77度，经洗井泵4加压至3兆帕后管输到站间温度补偿装置9补偿到97度，在通过计量间11洗井工艺流程和单井掺水洗井管线13输送到油井井口洗井流程。
一种油田站间供热温度补偿系统，如图1所示，包括洗井管路、掺水管路、计量间11；所述洗井管路、掺水管路分别与计量间11相连接，所述计量间11的另一侧分别连接地面集油管线12、掺水洗井管线13，所述地面集油管线12、掺水洗井管线13与井口相连接；
所述洗井管路包括顺序连接的中转站洗井加热炉1、洗井泵4、洗井管线6；所述洗井管线6和计量间11之间设有两条并联管路：管路A、管路B；所述管路A上设有洗井切断闸门7，所述管路B包括顺序连接的温度补偿进水切断闸门8、温度补偿装置9、温度补偿出口切断闸门10；
所述掺水管路包括顺序连接的中转站掺水加热炉2、掺水泵3、掺水管线5；
所述井口包括光杆20，所述光杆20垂直方向下方设有总闸门18，总闸门18上端连接有小四通，总闸门18通过小四通分别与生产闸门14、生产放空闸门17相连接，总闸门18下端设有大四通，总闸门18通过大四通分别与套管洗井闸门16、套管测压放空闸门19连接；所述生产闸门14与套管洗井闸门16相连接，所述生产闸门14与套管洗井闸门16之间还设有掺水切断闸门15；所述总闸门18垂直方向下方设有油管21，所述油管21外侧设有套管22；
所述地面集油管线12末端与生产闸门14相连接，所述掺水洗井管线13末端与套管洗井闸门16相连接。
所述生产闸门14、生产放空闸门17设置在同一水平线上，且设置在总闸门18上端的小四通两侧；所述套管洗井闸门16、套管测压放空闸门19设置在同一水平线上，且设置在总闸门18下端的大四通两侧；
所述套管测压放空闸门19连接有压力变送器23。
进一步的，所述洗井管路、掺水管路分别与计量间11前侧相连接；所述计量间11的另一侧分别连接地面集油管线12、掺水洗井管线13；
进一步的，所述温度补偿装置9选用厚膜电热温度补偿装置。
所述计量间11设有螺旋多功能流量计。
所述温度补偿装置9进口端管线上还设有来水压力变送器、来水温度变送器；所述温度补偿装置9出口端管线上还设有出水压力变送器、出水温度变送器；
所述温度补偿装置9进口端管线上还设有螺旋多功能流量计。
所述计量间11内还设有油气分离器，油气分离器出口设有螺旋多功能流量计；所述螺旋多功能流量计处设有原油含水分析仪；螺旋多功能流量计前后端管路均设有切断闸门；
所述计量间11中设有集油汇管，所述集油汇管管线上设有集油汇管压力变送器；
所述计量间11还连接有回油管线；所述计量间11与回油管线间设有单井回油温度变送器；
所述来水压力变送器、来水温度变送器、螺旋多功能流量计、温度补偿装置、出水压力变送器、出水温度变送器、单井回油温度变送器、集油汇管压力变送器、原油含水分析仪、压力变送器分别与PLC系统相连接。
所述油田站间供热温度补偿系统工作进程如下：
将中转站油水分离器分离的35～40度沉降污水，通过站内工艺流程输入中转洗井加热炉1，中转洗井加热炉1将洗井液温度加热至41～77度。启动洗井泵4，洗井泵4出口压力为3mpa，洗井液排量15m3/h,洗井液经洗井管线6管输到计量间11。打开温度补偿进水切断闸门8、温度补偿出口切断闸门10，关闭洗井切断闸门7，将洗井液输送进温度补偿装置9。启动温度补偿装置9，洗井液排量控制在3.5m3/h以内,将洗井液从41～77度补偿到97度，管输到计量间11，在通过单井掺水洗井管线13输送到机采井井口洗井。打开套管洗井闸门16，关闭掺水切断闸门15，将洗井液导入井内油套环形空间：套管22和油管21形成的环形空间，经油管21返回地面集油管线12。厚膜电热温度补偿装置9是由若干个发热体组成，具有逐个自动启动的功能，避免了发热体同时启动对电网造成冲击。
所述原油含水分析与计量一体化装置，可对以往由人工录取采油井单井取样化验和计量间玻璃管量油进行替代，更加精准录取原油含水和原油产量的资料，是科学制定油田稳油控水、精准施策的重要依据。
所述螺旋多功能流量计是多功能一体化产品。具有压力显示、多项输出等功能；具有耐磨、防腐、防蜡和防垢的特性。
所述压力变送器、温度变送器：具有精度高、测量范围大、远距离信号传输、较高的抗震性能和满足防爆设计要求，并在恶劣环境中可以长期使用。
厚膜电热温度补偿装置9具有适应高电压、大功率和大电流的场合，为电热技术提供更加稳定的输出介质。
系统还设有下位eStar-3000/3500点对点远程无线数据采集/数据传输/视频传输终端、温度变送器；上位人机界面显示、参数设定、报表生成、故障报警等。
eStar-3000/3500可实时监测机采井在洗井过程中电流运行曲线变化，并对洗井效果进行量化分析。
eStar-3000/3500可实时监测温度补偿装置运行状态，实时采集温度补偿装置进口水温、压力、流量、出口水温和单井回油温度、流量、含水、压力等生产参数，通过视频实时浏览现场生产画面，并具有管线泄漏报警功能。
点对点无线通讯系统是指实现网内任意两个用户之间的信息交换。该系统主要由下位eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端等组成；上位由人机界面显示、参数设定、报表生成、故障报警等组成。可适用于采集油水井、计量间实时生产数据的小带宽低速远距离通讯和站与站之间的高速大带宽5G通讯。
该系统具有投资少、运维成本低、不再发生后期通讯费用、充分利用已建成投用的测控系统、按多层级管理的权限设立客户端等特点，是一种适用于石油工业现场非常实用的操作平台和管理平台。
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端是一种基于先进的扩频技术的无线数据传输终端，利用无线网络为用户提供无线数据传输功能。
模块采用源自军用战术通信系统的调制技术设计，完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距通信问题。相较传统调制技术，eStar-3000/3500系列模块在抑制同频干扰的性能方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。另外，模块集成了可调功率放大器，并可获得超过-148dBm的接收灵敏度，链路预算达到了行业领先水平，针对应用于远距离传输且对可靠性要求极高的场合，该方案是不二之选。
该eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端采用高性能的工业级方案，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于[email protected]；提供1或3路电机电流实时数据采集并实现远程无线传输功能。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：采用高性能工业级芯片；低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；金属外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用；宽电源输入。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：WDT(监视定时器)看门狗设计，保证系统稳定；RS232/RS485/RS422接口内置15KV ESD保护；电源接口内置反相保护和过压保护。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用；提供标准RS232和标准RS485接口，可直接连接串口设备；智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态；使用方便，灵活，多种工作模式选择。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：支持无线扩频短距离数据传输功能，具有自组网能力；具备中继路由和终端设备功能；网络容量大：典型个数300个；发送模式灵活：可选择广播发送或目标地址发送模式。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端无线参数如下表1所示：
表1 eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端无线参数
项目
内容
通信标准及频段
产品系列支持全球各地多种频段(433MHz)
室内/市区通信距离
eStar-3000:7km eStar-3500:7km
户外/视距通信距离
eStar-3000:30km eStar-3500:30km
发射功率
eStar-3000:20dBm eStar-3500:30dBm
通信理论速率
6级可调(0.3、0.6、1.0、1.8、3.1、5.5Kbps)
灵敏度
-140dBm
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端接口类型如下表2所示：
表2 eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端接口类型
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端功耗如下表3所示：
表3 eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端功耗
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端物理特性如下表4所示：
表4 eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端物理特性
项目
内容
外壳
金属外壳，保护等级IP30
外形尺寸
160x80x22mm(不包括天线和安装件)
重量
约500g
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端其它参数如下表5所示：
表5 eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端其它参数
项目
内容
工作温度
-40～+85C°(-40～+185℉)
储存温度
-40～+125C°(-40～+257℉)
相对湿度
95％(无凝结)
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端天线接口为SMA阴头插座。将配套天线的SMA阳头旋到数传终端天线接口上，并确保旋紧，以免影响信号质量。
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端采用工业级端子接口，优选使用的电源线材和数据线材为28-16AWG。
为了适应复杂的应用环境，提高系统的工作稳定性，采用了先进的电源技术。可采用标准配置的12VDC/0.5A电源适配器给数据采集数传终端供电，也可以直接用直流9～36V电源给数据采集终端供电。
在对数据采集终端进行配置前，需要通过出厂配置的RS232串口线或RS232-485转换线把终端和用于配置的PC连接起来。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端的参数配置方式有两种：
通过配置软件Config：所有的配置都通过软件界面的相应条目进行配置，这种配置方式只适合于方便用PC机进行配置的情况。通过配置软件配置F8L10T参数。
在串口通信设置栏内显示当前打开串口的串口参数，请在此项配置中选择正确的值，同时打开串口。串口通信设置栏内的右边按钮若显示为“关闭串口”，表明串口已经打开，否则请打开串口。
设备上电后，配置软件点击“加载参数”，自动载入设备中的当前配置参数，显示在参数区域中，至此可以开始配置eStar3000/3500中所有参数。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端参数详细设置如下：
串口配置
可配置通信串口的波特率，数据位，校验位，停止位。
默认值：波特率115200bps，数据位8位，无校验，停止位1位。
工作频率
模块数据传输的工作频率，不同的硬件模块可工作的频段不同，大致分为低频段(525MHz以下)。典型的工作频段为410M～441MHz，1000KHz为一个信道。不同应用地区有不同的频段限制，以及不同信道的干扰因素，误码率不同，因此需要根据实际情况调整此值。
低频段硬件模块的默认值为433。
空中速率
数据在空中的速率选择，可分为6个等级，等级越高速率越高，相同相同条件下，速率越高，则传输距离越近。因此需要根据实际应用环境调整此值。
注：一旦速率确定，那么所有的设备必须为同一速率，否则不能通信。
默认值：3级。
发射功率
不带PA的硬件模块可设置5～20dBm的发射功率。带PA的硬件模块的发射功率固定为30dBm。
默认值：20
中继地址
当节点间传输距离过远时使用，该参数设置成中继节点的ID，中继节点会帮助本节点将数据转发给最终目的节点。
默认值：1000
休眠模式
当设备处于低功耗模式，可设置为NONE(不休眠)、TIME定时休眠)和DEEP(深度休眠)。定时休眠时，需要配置“唤醒时间”和“休眠时间”；深度休眠时，只能通过IO1脚唤醒。
默认值：NONE
定时休眠模式下的唤醒时间，指保持设备唤醒的时间，单位ms，当设备唤醒超这个时间则会进入休眠。
定时休眠模式下的休眠时间，指保持设备休眠的时间，单位ms，当设备休眠超这个时间则会唤醒，处于正常工作状态。
调试等级
调试等级控制模块的日志显示，可分为三个调试等级，其中：
1、不输出任何日志信息。
2、输出关键日志信息。
3、输出详细日志信息。
4、默认值：1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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