注汽鍋爐在油田開采中的應(yīng)用

潘立生

（新疆油田公司工程技術(shù)公司，新疆克拉瑪依834000）

注汽鍋爐在油田開采中的應(yīng)用

潘立生

（新疆油田公司工程技術(shù)公司，新疆克拉瑪依834000）

在當(dāng)前的石油開采過程中，尤其是稠油開采，注汽鍋爐是必要的設(shè)備之一，但是其消耗的能量也比較大。論文從注汽鍋爐的能耗特點出發(fā)，分析了目前注汽鍋爐在稠油開采中的新技術(shù)，旨在提高技能技術(shù)在注汽鍋爐中的應(yīng)用，增加油田的開采效率，促進石油企業(yè)的發(fā)展。

注汽鍋爐；稠油；應(yīng)用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.086

1 引言

所謂的注汽鍋爐就是利用燃料燃燒，將產(chǎn)生的濕蒸汽注入稠油井中，進而提升稠油開采效率的一種設(shè)備。其系統(tǒng)流程如圖1所示。目前，在稠油開采的過程中，注汽鍋爐被廣泛應(yīng)用。但是操作注汽鍋爐時危險性高，加上注汽鍋爐本身消耗的能源多，因此力求做到注汽鍋爐的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低污染、低安全事故極為重要。

2 注汽鍋爐的能耗特點分析

2.1 鍋爐的排煙損失

注汽鍋爐的排煙溫度因燃料的不同而不同，但是都相對較高。當(dāng)原油作為注汽鍋爐的燃料時，其排煙溫度≤240℃，當(dāng)天然氣作為注汽鍋爐的燃料時，其排煙溫度≤180℃。鍋爐燃燒的很大一部分熱量都被煙氣帶走，使得很大一部分熱量被損耗，這部分熱損失對環(huán)境也造成了一定影響。經(jīng)過統(tǒng)計，排煙熱損失占到了注汽鍋爐燃燒總熱量的1/2以上。由于這部分損失主要取決于排煙溫度和排煙體積，因此減少熱損失的直接途徑就是降低排煙溫度，并減少排煙體積。

2.2 燃料的未完全燃燒熱損失

注汽鍋爐的燃料未完全燃燒損失直接影響著燃燒產(chǎn)熱量，燃燒損失主要是由于燃料與空氣的不合理配比，氧氣的量決定了燃燒的可消耗燃料量[1]。氧氣少了，燃燒不充分，浪費燃料；氧氣過多，燃料少了，兩者都會因為爐體中可燃燒物質(zhì)的空間被多余氣體占據(jù)，進而無法產(chǎn)生最大的熱量。計算出氧氣與燃料的配比可以提高燃料利用率，進而提高產(chǎn)熱量，把燃料燃燒需要的氧氣按比例配置是最優(yōu)方案。燃料的未完全燃燒不但與燃料和氧氣配比有關(guān)，還與燃料的揮發(fā)性質(zhì)有關(guān)，揮發(fā)性越高，越不利于與氧氣的混合，從而降低燃燒率。另外，鍋爐的形狀，越趨近于圓形，越有利于充分混合燃燒。燃燒爐體以偏長為宜，可使燃料燃燒時間長，避免大部分熱量都隨著廢氣的排放而損失。

2.3 鍋爐的散熱損失

鍋爐散熱也是熱量損失的一個很大部分。因油田開采環(huán)境中無法對鍋爐進行充分的保溫處理，再加上爐內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致熱量流失嚴重，尤其是偏北方地區(qū)，環(huán)境溫度非常低[2]。針對這一情況，直接將爐體進行多層真空防護，以降低熱傳導(dǎo)率，并在表層敷以保溫材料，以減少熱量損失。

3 稠油開采燃燒技術(shù)

3.1 富氧燃燒技術(shù)

富氧燃燒技術(shù)又稱作空氣分離技術(shù)或煙氣再循環(huán)技術(shù)。增加空氣中氧氣的濃度，將其增加到21%以上，來代替燃燒爐所需的氧化劑，從而提高燃料燃燒率，目前富氧燃燒技術(shù)在油田已被普遍應(yīng)用。富氧氣體主要是油田自產(chǎn)，利用半透膜技術(shù)，通過壓縮推動空氣通過半透膜，利用氧氣比氮氣通過速度高的原理，來控制通過半透膜空氣速度來制出氧氣濃度21%以上的空氣，供給燃燒爐。采用富氧燃燒原理，使燃料燃燒更加充分，從而增加了燃燒產(chǎn)生的熱量。另外，降低了廢氣中燃料的含量，也可降低廢氣二次處理的費用，從而降低了原油開采的成本。

3.2 蓄熱燃燒技術(shù)

“極限”回收煙氣余熱技術(shù)即蓄熱燃燒。采用這種工作方式，2個成對安裝的燃燒器只需更替性地工作即可，即一個工作，另一個靠吸收煙氣熱量來進行預(yù)熱，這樣2個即可同時起到作用。高溫?zé)煔馔ㄟ^對流傳熱的方式給蓄熱體，煙氣放熱后成為低溫?zé)煔饨?jīng)換向閥排出；然后通過切換，使常溫空氣由相反方向進入燃燒器，蓄熱體再以對流換熱為主的方式將熱量快速傳給空氣，此過程中蓄熱體被冷卻，空氣被預(yù)熱，可以預(yù)熱到1000℃以上。預(yù)熱后的空氣進入爐膛后，由于高速噴射，形成低壓區(qū)，抽吸周圍低速或靜止的燃燒產(chǎn)物形成一股含氧濃度大大低于21%的貧氧高溫氣流。蓄熱燃燒技術(shù)在油田注汽鍋爐應(yīng)用面非常廣，但是因為油田開采屬于國家的管控項目，所以其中的技術(shù)保密性非常高，很少能得到公布允許。這種技術(shù)目前在鋼鐵冶煉方面的應(yīng)用已得到廣泛推廣。蓄熱式燃燒器工作原理如圖2所示。

Application of Steam Injection Boiler in Oil Field Exploitation

PAN Li-sheng
(Xinjiang Oil Field Engineering&Technology Company,Karamay 834000,China)

In the current oil production process,especially heavy oil production,steam injection boiler is one of the necessary equipment.But its energy consumption is also relatively high.From the energy consumption characteristics of the steam injection boiler,this article analyses the new technology in exploitation process of heavy oil，aiming to improve the application of the new technology in the steam injection boiler,and to increase the oil drilling efficiency, as well as to promote the development of the petroleum enterprises.

steam injection boiler;heavy oil;application

TE9

B

1007-9467（2016）08-0158-02

潘立生(1978～)，男，黑龍江大慶人，工程師，從事油田注汽鍋爐、壓力容器設(shè)計研究。