[01014773]中深井高凝油/低粘度稠油电热采集产品-HEH特种电缆与HE381特种变频器

清华大学从2000年3月开始，研究以稠油采集井筒电加热为主要应用领域的特种变频器，已完成的工作和取得的成果主要有：先后对辽河、胜利、大港和南阳油田的稠油分布、稠油采集现状、稠油电热采供电设备和稠油井加热电缆等进行了实地考察，并通过其他渠道获得了较多相关信息。运用热传导、热对流和热辐射等理论，对稠油热采井筒温度场的分布和井筒底部至井口动态温度变化规律等进行深入分析研究，提出了提高电加热效率和节省电能的多种方法，并用计算机进行多次仿真计算，取得了多项理论成果，而且取得了批量工业应用成果。独创了特种高效电加热方法(需采用“HEH特种电缆”)。在同等条件下，选用HE381特种变频器与HEH电缆配套，可节省电能35％以上(与工频均匀电加热相比)。运用现代电力电子技术、电脑技术、模拟电子技术、数字电子技术和电工技术，完成了稠油采集井筒电加热特种变频器硬件电路和软件程序等设计理论与技术的研究，并在批量工业应用的HE381特种变频器的实施中得到验证。深入分析了硅钢片、铁氧体和非晶态等磁性材料的优缺点，深入研究了大功率非晶态铁芯变压器可能出现偏移饱和的原因，提出了预防初始磁偏饱和与累积磁偏饱和的方法，取得了相关理论研究成果，并在批量工业应用的HE381特种变频器的实施中得到验证。在上述基础上，课题组与某油田企业合作，于2001年9月完成了HE381特种变频器的研制工作，并在油田的油井工业采油现场进行多次运行测试。HE381特种变频器于2001年秋开始批量生产，并在油田实施工业应用，效果良好，其性能具有国内最先进水平。技术指标：(1)基本技术指标：型号：HE381：交流工频输入电源：三相380V；最大输出功率100W；出口油温自动控制精度：±1℃；允许长期运行的环境温度：-25-+45℃；出口油温自动控制范围：40-100℃；输出方式：单相；输出与交流输入电源线之间耐压：≥5000V；变频器的效率：＞95％。型号：HE3811：交流工频输入电源：三相380V；最大输出功率150W；出口油温自动控制精度：±1℃；允许长期运行的环境温度：-25-+45℃；出口油温自动控制范围：20-100℃；输出方式：单相；输出与交流输入电源线之间耐压：≥5000V；变频器的效率：＞96％。(2)其他性能指标：①输出频率fout在100Hz至2000Hz范围内；②输出电压在1kV至3kV范围内：③输出端与各输入端电隔离(绝缘)，耐压不低于5kV。油温传感器输入端与三相交流电源输入端电隔离，耐压不低于2kV。具有闭环温控功能，可自动调节出口油温，其油温控制在用户设定值Tset±1℃范围内，Tset可设定在20℃至100℃范围内。④具有自动和手动两种工作模式。正常工作条件下，用户可选用自动工作模式。首次安装调试时，可选用手动工作模式。⑤应用HE3811特种变频器与HEH电缆配套实施井筒电加热，平均省电可达35％以上(与fout≤400Hz的均匀电加热相比)，已批量生产的HE381特种变频器与配套电缆之井筒电加热，在辽宁和河南多次现场对比测试，已证实了课题组独创的高效电加热理论与实施方法之效果。应用说明：俄罗斯、中国、加拿大、美国、委内瑞拉和印度尼西亚等国已探明大量稠油矿藏，并有多位石油专家指出，全世界的稠油矿藏与稀油矿藏储量相当，或者稠油储量更多。中国已探明的石油矿藏中稠油成份较多，有的凝固点超过40℃，常规方法不能采集。经过多年研究，国内外稠油采集技术可分为化学方法、物理方法和生物方法三大类。前者污染环境问题尚未解决，后者尚未达工业应用水平，目前稠油采集主要采用物理方法降粘，除加柴油或煤油等稀释降粘外，已实施工业应用并确有成效的物理方法是井筒电加热，即给深入油井的特种电缆输入合适的电流，使井筒中的稠油加热升温降粘，减小摩阻，达到稠油采集条件。(1)基本用途：HE381特种变频器与HEH特种电缆配套实施井筒电加热，可作为唯一降粘措施实现中深井高凝油或中深井低粘度稠油采集，它不需要注高压过热蒸汽(中深井注蒸汽代价大，而且注蒸汽和焖井期间不能采油)或加化学降粘剂(化学降粘剂较贵，污染环境，而且很难治理)。这种高效井筒电加热方法，既不污染环境，又可实现稠油高效(节电可达35％，甚至更多)采集。HE381特种变频器及其配套电缆今年已在一口1800m深低粘度稠油井实施工业应用，取得了很好的效果(与当地正在试用的工频电加热设备相比，省电25％以上)。此油井完井后数月不能采油，安装HE381特种变频器及其配套电缆后，电加热功率45kW，出口油温46℃，日产原油约7吨。(2)其他应用领域HEH特种电缆和HE381特种变频器的技术成果，经过改进(已完成原理设计)，尚可应用于沙漠稠油电热采、海洋稠油电热采领域。效益分析：中国在辽河流域、渤海、大港、冀东、胜利、河北、河南、江苏和新疆等地探明/开发了相当规模的稠油，据悉已完井深度超过1200m的低粘度稠油井和高凝油井之数量超过2000口。随着国民经济的进一步发展，中国工农业、国防和人民日常生活对石油的需求将不断增加，稠油开采的规模将不断加大，其开采步伐将日趋加快。按目前国内市场行情估算，每台HE381变频器的器材成本(批量生产，输出变压器和机柜自行加工)约1.6万元，售价约6万元。与之配套的HEH特种电缆，每米器材成本约15元。每套售价12万至20万元，销售1000套，可获毛利亿元左右。出口前景好。稠油电热采成套设备(包括前面所述特种变频器和HEH特种电缆)是“高技术”与“劳动力密集”相结合的产品，而且中国稠油热采具有世界先进水平。随着全世界稀油资源日趋减少和全球石油需求日趋旺盛，加速稠油开采己成趋势。因此该产品出口前景好，大有可为。合作方式：技术转让。