车载锅炉油气混烧燃烧器研发与应用.pdf

技 术 应用 ，T e c h n o l o g y＆Ap p l i c a ti o n 车载锅炉油气混烧燃烧器研发与应用 贾品元 高智强 周善 兴 孙艳地 刘 继云 。 刘 兵 。 1 ． 中国石油长 庆油 田分公司 ；2 ． 沧州市天龙燃烧设备有 限公 司 摘要 油井热洗是 采油作业中的重要 工作 ，常规热洗车只能以柴油作燃料 ，而油井伴生气 不能得到利用 ，造成很 大的浪 费。为了使热洗车 能够适应特殊 工况，研发 了车载锅 炉油气混烧 燃烧 器，解 决了混烧燃烧器多项技术瓶颈，并在现场得到 了成功应用。混烧燃烧 器采用柴油与 伴 生 气混 烧 方式 ，燃料 以 伴 生 气为 主 、 柴油 为辅 ， 当伴 生 气 不足 时柴 油进 行 补充 。通 过 现 场应 用 ，油井 伴生 气得 到 了有 效 利用 ，取得 了良好 的经济 效益 和社 会效 益 。 关键 词 热洗 车 油 气混烧 燃 烧 器伴 生 气 D 0I 1 0． 3 9 6 9 ／i ． i s s n． 2 0 9 5 - 1 4 9 3． 2 0 1 5 ． 0 0 7． 0 0 7 长 庆 油 田采 油 厂各 油 井 基 本 都 有 井 口伴 生 气 ， 但存在产量多少不 同，也不稳定 ，单独利用井 口伴 生气进行热洗清蜡工作 ，部分井组伴生气产量一般 不能满足需求。常规热洗清蜡车配套 的燃烧器是以 柴油为单燃料 ，这样就需烧掉大量柴油才能达到热 洗 车 洗井 所需 要 的温度 ，成本 也 很高 。在热 洗 工作 中，井 口伴生气无法得到有效利用 ，存在极大的浪 费 ，研发一种混烧燃烧器是解决此类 问题的有效途 径 和 方法 。 1 控制原理 采 油井管壁常 因为蜡质 的析 出影响正常作业 ， 需要 采用 热洗 的办法 清 除 ，这 就需 要 车 载锅 炉 流 动 作业 。以前燃烧器只能分别使用柴油或伴生气作为 燃料 ，当伴生气产量不足时 ，只能单独使用柴油 ， 伴 生气 浪 费掉 ，现采 用混 烧 燃 烧器 可 以充分 利 用伴 生 气 ，伴 生气 不 足 部分 补 充柴 油 。 系统 控制 结 构 见 图 1 。 2 优 化 措 施 2 ． 1 确 定 燃气 与 燃油原 则 燃烧 器启动后 ，根据供 气压力 首先调 整燃气 量 ，使燃气量相当于产气量 表现为供气压力达到 设定值 。在燃气量调整时配风量和燃气量 同时动 第一作者简介 贾 品元 ，工程师 ，2 0 0 9 年毕业 于西安石油大学 矿 场 机械专业 ，从事油 田设 备管 理工作 ，E ma i l j P Y c q p e t r o c h i n a ． C O IT I ． c n ，地址 陕西省西 安市高 陵县 崇皇乡长 庆产业 园 C座 3 样 楼第 五采 油厂 ，7 1 0 2 0 0 。 作 ，燃 油量 调 整机 构不 动作 。 燃气量调整结束后 ，功率 比调表按出口介质温 度调整燃油量 ，实现燃烧器功率调整 。在燃油量调 整 时配 风 量 和燃 油量 同时 动作 ，燃 气 量调 整 机构 不 动 作 。 2 ． 2两种 燃料 调整 的 同 时调整 配风 量 1 普 通 燃 烧 器 只 是 燃 烧 一 种 燃 料 ，燃 油 时燃 油 量 和配 风量 同步调 整 ，称 为 燃油 和配 风联 动 ；燃 气 时 燃 气 量 和 配 风 量 同 步 调 整 ，称 为 燃 气 和 配 风 联 动 。 2 混 烧 燃 烧 器 需 要 同时 燃 烧 两 种 燃 料 ，两种 燃料 调 整 时均 需要 和 配 风量 同 时调 整 ，需要 增 加一 个机械和电子控制装置 ，控制配风量同时和两种燃 料实施联动。 2 ． 3 按 线性 比例关 系设 定 1 配 风 量 按 直 线 关 系 标 定 。 因为燃 油量 或燃 气 量 都 需要 和 配风 量 同 时调 整 ，首先 需 要把 配 风量 按直 线关 系 标定 。 2 燃 油 量 、燃 气 量 的 调 整 。计 算 出 最 大 燃 油 、燃气量 ，并且按调整点数 ，计算 出各点的燃油 量 、燃气量 ；各点之间燃油量 、燃气量的变化是相 同 的 ，具有 线 性关 系 。 3 现 场 调 整 。现 场 调 整 的关 键 是 测 定 燃 气 量 和产气量平衡 的点 ，据此设 定供气 比调 表的设定 值 ；如果炉膛背压和提供的数值不符 ，可以调整烟 囱挡板使炉膛背压和提供的数值符合 ，在炉膛背压 相 同时 ，鼓 风机 产生 的风量 应该 和试验 时 相 同 ；燃 I 2 13 J 5 年第7 期石油石化节能 }1 5 ■ ■ 油压力 和燃气压力都是可 以调整的 ，调整至试验时 的压力 ，燃油量和燃气量应该和试验时相同；使用 烟检 仪 对各 点 的燃 烧情 况进 行微 调 ，保 证 燃烧 效 果 符合标 准 要求 。 3 技术难点及解决方 法 3 ． 1 热 洗清 蜡车 的 内部空 间狭 小 由于所 有热 洗 清蜡 车 的 内部空 间 非常 狭小 ，车 载燃 烧 器 和普通 燃 烧器 有很 大 的 区别 。 比如 ，有 的 风门调整挡板就不能像普通燃烧器一样 ，和燃烧器 整 体 安 装 ，而是 安 装 在 靠 近 柴油 发 动 机 的 风道 上 ， 因为距 离 太远 ，以前 研发 的机械 式联 动 机构 无法 应 用 。为此 ，开 发 了 电动式 双 比调 机构 ，通过 可编 程 序 控 制器 P L C的编 程 控制 ，解 决 了这 个 问题 。加 压 泵 和 油 过 滤 器 采 用 了 小 巧 轻 便 型 ，方 便 安 装 、 维 修 。 3 ． 2热 洗清蜡 车 流动 性大 热洗 清蜡 车 工作 的井 口不 固定 ，有 时 的一 个 井 场有 多 口井 需要 热 洗 ，井 口与井 口间 的燃气 管 道 切 换 ，井场 的空间狭小 ，不方便热洗清蜡车停靠 。针 对 燃 气 管 道 采 用 了 高 压 金 属 软 管 及 快 速 插 头 结 构 ，工作完成后 ，高压金属软管可盘圈放 到车上 ， 携带 方便 。 3 ． 3井 口热 洗危 险性 高 热洗 清 蜡 车工 作 的场 地离 井 口非 常 近 ，井 口周 围可燃 物 质较 多 ，燃 烧器 的安 全 性必 须 保证 。在 燃 气 管道上 加 装 了阻火 器 ，防止 回火 现象 引发 危 险 。 3 ． 4井 口伴生 气杂 质 多 由于井 口伴生气直接从井 口输送上来 ，伴生气 里 面 杂 质 太 多 含 轻 质 油 等 杂质 ，燃 烧 的 时候 就 有 熄火 或 者爆 燃 的现 象发 生 。 由此加 装 了油 气分 离 装置 ，固定在车上 ，可分离伴 生气中的杂质 ，并设 有排 污 口，方 便定 期排 污 。 4 现场应用 4 ． 1 应 用情 况 长 庆 油 田采 油 五 厂 有 洗 井 清 蜡 车 1 3台 ，车 载 锅 炉 均 以 柴 油 为 原 料 。 每 洗 1口井 锅 炉燃 用 柴 油 1 3 0 k g ，单 台车 每 年 平 均 洗 井 3 0 0口 ，每 年 消 耗 柴 油 约 3 9 0 0 0 k g 。2 0 1 1 年 1 0 月 ，该 厂对 1 台洗 井清 蜡 车 上 的锅炉 燃 烧 系统 进行 了改造 ，增 加 了燃 用伴 生 气功能 。完成改造投入使用以来 ，该 台洗井清蜡车 锅 炉 燃 烧 系统 运 行 良好 ，累计 热 洗 油井 1 1 3 井 次 ， 其 中使用伴 生气热洗 1 0 2 井次 ，使用柴油热洗 1 1 井 1 6 l W WW． s y s h d n ． c o r n 次 部分油井因油层不 同无伴生气 。因使用伴生 气代替柴油 ，可以不考虑伴生气 的成本 ，热洗时间 由原 来 的 2 h提 高 到 3 ～ 5 h ，热 洗 水 温 保 持 在 9 0℃ ，热洗质量 明显提 高。热洗排液 期过后 抽油 机 载荷 有所 下 降 ，减少 了原燃 油燃 烧 器高 压油 泵 故 障率 较高 的 问题 。 4 ． 2 经 济效 益分 析 根据近 2 年统计 ，伴生气供应量可以满足车载 锅炉满负荷的 7 0 ％需求 。改造前后单井次数据对比 见 表 1 。 表 1 改造前 后单井次燃料耗量对比 注 柴油价 为8 ． 0 6 5 元／ L 9 ． 3 8 元／ k g ；伴生气价为 1 ． 0 兀／ m 。 每洗 1 口井可节约成本 7 4 5 元 ，按单 台热洗车 年 平 均 3 0 0 井 次 计 算 ，每 台热 洗 车 年 可 节 省 柴 油 2 7 ． 3 t ，节 约燃 料成 本 2 5 ． 6 万 元 。 投资 回收期 按每台油气混烧燃烧器 8 ． 8 万元 计算 ，投 资回收期仅为 4 个多月 。自2 0 1 0年以来 ， 用 于长 庆油 田采油 一 厂 、采 油五 厂 的车 载锅 炉 油气 混烧燃 烧器有 3 0 余 台 ，使 用该燃烧 器安全 稳定 ， 节 约成 本 ，效 益 显著 。 5 结 论 1 全 自动油气混烧燃烧器适用于油 田有伴生 气 的场合 。它克服了伴生气产量不稳 ，空燃 比难以 确定的难题 ，达到了充分利用伴生气的 目的。 2 全 自动油气混烧燃烧器燃烧稳定 ，操作安 全 ，节能效果 明显。全 自动油气混烧燃烧器的研制 填 补 了 国 内没 有 油 气 混烧 燃 烧 器 定 型 产 品 的 空 白 ， 充分利用能源 ，节能环保 ，可进一步推广使用。 3 存在不足 ，因为热洗 车流动性大 、安装空 间小 、采用 低压 直 流 电 、风量 调节 板 位 置远 离燃 烧 器本体 、增加运行记录数据采集等特殊情况 ，所 以 还需 要进 一 步完 善解决 。 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 5 2 O