車載鍋爐油氣混燒燃燒器研發(fā)與應(yīng)用

賈品元高智強(qiáng)周善興孫艷地劉繼云劉兵

（1.中國石油長慶油田分公司；2.滄州市天龍燃燒設(shè)備有限公司）

車載鍋爐油氣混燒燃燒器研發(fā)與應(yīng)用

賈品元1高智強(qiáng)1周善興1孫艷地2劉繼云2劉兵2

（1.中國石油長慶油田分公司；2.滄州市天龍燃燒設(shè)備有限公司）

油井熱洗是采油作業(yè)中的重要工作，常規(guī)熱洗車只能以柴油作燃料，而油井伴生氣不能得到利用，造成很大的浪費(fèi)。為了使熱洗車能夠適應(yīng)特殊工況，研發(fā)了車載鍋爐油氣混燒燃燒器，解決了混燒燃燒器多項(xiàng)技術(shù)瓶頸，并在現(xiàn)場(chǎng)得到了成功應(yīng)用?；鞜紵鞑捎貌裼团c伴生氣混燒方式，燃料以伴生氣為主、柴油為輔，當(dāng)伴生氣不足時(shí)柴油進(jìn)行補(bǔ)充。通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，油井伴生氣得到了有效利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

熱洗車 油氣混燒燃燒器 伴生氣

長慶油田采油廠各油井基本都有井口伴生氣，但存在產(chǎn)量多少不同，也不穩(wěn)定，單獨(dú)利用井口伴生氣進(jìn)行熱洗清蠟工作，部分井組伴生氣產(chǎn)量一般不能滿足需求。常規(guī)熱洗清蠟車配套的燃燒器是以柴油為單燃料，這樣就需燒掉大量柴油才能達(dá)到熱洗車洗井所需要的溫度，成本也很高。在熱洗工作中，井口伴生氣無法得到有效利用，存在極大的浪費(fèi)，研發(fā)一種混燒燃燒器是解決此類問題的有效途徑和方法。

1 控制原理

采油井管壁常因?yàn)橄炠|(zhì)的析出影響正常作業(yè)，需要采用熱洗的辦法清除，這就需要車載鍋爐流動(dòng)作業(yè)。以前燃燒器只能分別使用柴油或伴生氣作為燃料，當(dāng)伴生氣產(chǎn)量不足時(shí)，只能單獨(dú)使用柴油，伴生氣浪費(fèi)掉，現(xiàn)采用混燒燃燒器可以充分利用伴生氣，伴生氣不足部分補(bǔ)充柴油。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)見圖1。

2 優(yōu)化措施

2.1 確定燃?xì)馀c燃油原則

燃燒器啟動(dòng)后，根據(jù)供氣壓力首先調(diào)整燃?xì)饬?，使燃?xì)饬肯喈?dāng)于產(chǎn)氣量（表現(xiàn)為供氣壓力達(dá)到設(shè)定值）。在燃?xì)饬空{(diào)整時(shí)配風(fēng)量和燃?xì)饬客瑫r(shí)動(dòng)作，燃油量調(diào)整機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。

燃?xì)饬空{(diào)整結(jié)束后，功率比調(diào)表按出口介質(zhì)溫度調(diào)整燃油量，實(shí)現(xiàn)燃燒器功率調(diào)整。在燃油量調(diào)整時(shí)配風(fēng)量和燃油量同時(shí)動(dòng)作，燃?xì)饬空{(diào)整機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。

2.2 兩種燃料調(diào)整的同時(shí)調(diào)整配風(fēng)量

1）普通燃燒器只是燃燒一種燃料，燃油時(shí)燃油量和配風(fēng)量同步調(diào)整，稱為燃油和配風(fēng)聯(lián)動(dòng)；燃?xì)鈺r(shí)燃?xì)饬亢团滹L(fēng)量同步調(diào)整，稱為燃?xì)夂团滹L(fēng)聯(lián)動(dòng)。

2）混燒燃燒器需要同時(shí)燃燒兩種燃料，兩種燃料調(diào)整時(shí)均需要和配風(fēng)量同時(shí)調(diào)整，需要增加一個(gè)機(jī)械和電子控制裝置，控制配風(fēng)量同時(shí)和兩種燃料實(shí)施聯(lián)動(dòng)。

2.3 按線性比例關(guān)系設(shè)定

1）配風(fēng)量按直線關(guān)系標(biāo)定。因?yàn)槿加土炕蛉細(xì)饬慷夹枰团滹L(fēng)量同時(shí)調(diào)整，首先需要把配風(fēng)量按直線關(guān)系標(biāo)定。

2）燃油量、燃?xì)饬康恼{(diào)整。計(jì)算出最大燃油、燃?xì)饬?，并且按調(diào)整點(diǎn)數(shù)，計(jì)算出各點(diǎn)的燃油量、燃?xì)饬浚桓鼽c(diǎn)之間燃油量、燃?xì)饬康淖兓窍嗤模哂芯€性關(guān)系。

3）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整的關(guān)鍵是測(cè)定燃?xì)饬亢彤a(chǎn)氣量平衡的點(diǎn)，據(jù)此設(shè)定供氣比調(diào)表的設(shè)定值；如果爐膛背壓和提供的數(shù)值不符，可以調(diào)整煙囪擋板使?fàn)t膛背壓和提供的數(shù)值符合，在爐膛背壓相同時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量應(yīng)該和試驗(yàn)時(shí)相同；燃油壓力和燃?xì)鈮毫Χ际强梢哉{(diào)整的，調(diào)整至試驗(yàn)時(shí)的壓力，燃油量和燃?xì)饬繎?yīng)該和試驗(yàn)時(shí)相同；使用煙檢儀對(duì)各點(diǎn)的燃燒情況進(jìn)行微調(diào)，保證燃燒效果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 技術(shù)難點(diǎn)及解決方法

3.1 熱洗清蠟車的內(nèi)部空間狹小

由于所有熱洗清蠟車的內(nèi)部空間非常狹小，車載燃燒器和普通燃燒器有很大的區(qū)別。比如，有的風(fēng)門調(diào)整擋板就不能像普通燃燒器一樣，和燃燒器整體安裝，而是安裝在靠近柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)道上，因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，以前研發(fā)的機(jī)械式聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法應(yīng)用。為此，開發(fā)了電動(dòng)式雙比調(diào)機(jī)構(gòu)，通過可編程序控制器PLC的編程控制，解決了這個(gè)問題。加壓泵和油過濾器采用了小巧輕便型，方便安裝、維修。

3.2 熱洗清蠟車流動(dòng)性大

熱洗清蠟車工作的井口不固定，有時(shí)的一個(gè)井場(chǎng)有多口井需要熱洗，井口與井口間的燃?xì)夤艿狼袚Q，井場(chǎng)的空間狹小，不方便熱洗清蠟車?？?。針對(duì)燃?xì)夤艿啦捎昧烁邏航饘佘浌芗翱焖俨孱^結(jié)構(gòu)，工作完成后，高壓金屬軟管可盤圈放到車上，攜帶方便。

3.3 井口熱洗危險(xiǎn)性高

熱洗清蠟車工作的場(chǎng)地離井口非常近，井口周圍可燃物質(zhì)較多，燃燒器的安全性必須保證。在燃?xì)夤艿郎霞友b了阻火器，防止回火現(xiàn)象引發(fā)危險(xiǎn)。

3.4 井口伴生氣雜質(zhì)多

由于井口伴生氣直接從井口輸送上來，伴生氣里面雜質(zhì)太多（含輕質(zhì)油等雜質(zhì)），燃燒的時(shí)候就有熄火或者爆燃的現(xiàn)象發(fā)生。由此加裝了油氣分離裝置，固定在車上，可分離伴生氣中的雜質(zhì)，并設(shè)有排污口，方便定期排污。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 應(yīng)用情況

長慶油田采油五廠有洗井清蠟車13臺(tái)，車載鍋爐均以柴油為原料。每洗1口井鍋爐燃用柴油130 kg，單臺(tái)車每年平均洗井300口，每年消耗柴油約39 000 kg。2011年10月，該廠對(duì)1臺(tái)洗井清蠟車上的鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加了燃用伴生氣功能。完成改造投入使用以來，該臺(tái)洗井清蠟車鍋爐燃燒系統(tǒng)運(yùn)行良好，累計(jì)熱洗油井113井次，其中使用伴生氣熱洗102井次，使用柴油熱洗11井次（部分油井因油層不同無伴生氣）。因使用伴生氣代替柴油，可以不考慮伴生氣的成本，熱洗時(shí)間由原來的2 h提高到3～5 h，熱洗水溫保持在90℃，熱洗質(zhì)量明顯提高。熱洗排液期過后抽油機(jī)載荷有所下降，減少了原燃油燃燒器高壓油泵故障率較高的問題。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)近2年統(tǒng)計(jì)，伴生氣供應(yīng)量可以滿足車載鍋爐滿負(fù)荷的70%需求。改造前后單井次數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

表1 改造前后單井次燃料耗量對(duì)比

每洗1口井可節(jié)約成本745元，按單臺(tái)熱洗車年平均300井次計(jì)算，每臺(tái)熱洗車年可節(jié)省柴油27.3 t，節(jié)約燃料成本25.6萬元。

投資回收期：按每臺(tái)油氣混燒燃燒器8.8萬元計(jì)算，投資回收期僅為4個(gè)多月。自2010年以來，用于長慶油田采油一廠、采油五廠的車載鍋爐油氣混燒燃燒器有30余臺(tái)，使用該燃燒器安全穩(wěn)定，節(jié)約成本，效益顯著。

5 結(jié)論

1）全自動(dòng)油氣混燒燃燒器適用于油田有伴生氣的場(chǎng)合。它克服了伴生氣產(chǎn)量不穩(wěn)，空燃比難以確定的難題，達(dá)到了充分利用伴生氣的目的。

2）全自動(dòng)油氣混燒燃燒器燃燒穩(wěn)定，操作安全，節(jié)能效果明顯。全自動(dòng)油氣混燒燃燒器的研制填補(bǔ)了國內(nèi)沒有油氣混燒燃燒器定型產(chǎn)品的空白，充分利用能源，節(jié)能環(huán)保，可進(jìn)一步推廣使用。

3）存在不足，因?yàn)闊嵯窜嚵鲃?dòng)性大、安裝空間小、采用低壓直流電、風(fēng)量調(diào)節(jié)板位置遠(yuǎn)離燃燒器本體、增加運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)采集等特殊情況，所以還需要進(jìn)一步完善解決。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.007

2015-05-20）

賈品元，工程師，2009年畢業(yè)于西安石油大學(xué)（礦場(chǎng)機(jī)械專業(yè)），從事油田設(shè)備管理工作，E-mail：jpy_cq@petrochina. com.cn，地址：陜西省西安市高陵縣崇皇鄉(xiāng)長慶產(chǎn)業(yè)園C座3#樓第五采油廠，710200。