賈品元高智強周善興孫艷地劉繼云劉兵

（1.中國石油長慶油田分公司；2.滄州市天龍燃燒設備有限公司）

車載鍋爐油氣混燒燃燒器研發(fā)與應用

賈品元1高智強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。為了使熱洗車能夠適應特殊工況，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技術瓶頸，并在現(xiàn)場得到了成功應用?；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，當伴生氣不足時柴油進行補充。通過現(xiàn)場應用，油井伴生氣得到了有效利用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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，單獨利用井口伴生氣進行熱洗清蠟工作，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，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

采油井管壁常因為蠟質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，當伴生氣產(chǎn)量不足時，只能單獨使用柴油，伴生氣浪費掉，現(xiàn)采用混燒燃燒器可以充分利用伴生氣，伴生氣不足部分補充柴油。系統(tǒng)控制結構見圖1。

2 優(yōu)化措施

2.1 確定燃氣與燃油原則

燃燒器啟動后，根據(jù)供氣壓力首先調整燃氣量，使燃氣量相當于產(chǎn)氣量（表現(xiàn)為供氣壓力達到設定值）。在燃氣量調整時配風量和燃氣量同時動作，燃油量調整機構不動作。

燃氣量調整結束后，功率比調表按出口介質溫度調整燃油量，實現(xiàn)燃燒器功率調整。在燃油量調整時配風量和燃油量同時動作，燃氣量調整機構不動作。

2.2 兩種燃料調整的同時調整配風量

1）普通燃燒器只是燃燒一種燃料，燃油時燃油量和配風量同步調整，稱為燃油和配風聯(lián)動；燃氣時燃氣量和配風量同步調整，稱為燃氣和配風聯(lián)動。

2）混燒燃燒器需要同時燃燒兩種燃料，兩種燃料調整時均需要和配風量同時調整，需要增加一個機械和電子控制裝置，控制配風量同時和兩種燃料實施聯(lián)動。

2.3 按線性比例關系設定

1）配風量按直線關系標定。因為燃油量或燃氣量都需要和配風量同時調整，首先需要把配風量按直線關系標定。

2）燃油量、燃氣量的調整。計算出最大燃油、燃氣量，并且按調整點數(shù)，計算出各點的燃油量、燃氣量；各點之間燃油量、燃氣量的變化是相同的，具有線性關系。

3）現(xiàn)場調整?，F(xiàn)場調整的關鍵是測定燃氣量和產(chǎn)氣量平衡的點，據(jù)此設定供氣比調表的設定值；如果爐膛背壓和提供的數(shù)值不符，可以調整煙囪擋板使爐膛背壓和提供的數(shù)值符合，在爐膛背壓相同時，鼓風機產(chǎn)生的風量應該和試驗時相同；燃油壓力和燃氣壓力都是可以調整的，調整至試驗時的壓力，燃油量和燃氣量應該和試驗時相同；使用煙檢儀對各點的燃燒情況進行微調，保證燃燒效果符合標準要求。

3 技術難點及解決方法

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，有的風門調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)動機的風道上，因為距離太遠，以前研發(fā)的機械式聯(lián)動機構無法應用。為此，開發(fā)了電動式雙比調機構，通過可編程序控制器PLC的編程控制，解決了這個問題。加壓泵和油過濾器采用了小巧輕便型，方便安裝、維修。

3.2 熱洗清蠟車流動性大

熱洗清蠟車工作的井口不固定，有時的一個井場有多口井需要熱洗，井口與井口間的燃氣管道切換，井場的空間狹小，不方便熱洗清蠟車停靠。針對燃氣管道采用了高壓金屬軟管及快速插頭結構，工作完成后，高壓金屬軟管可盤圈放到車上，攜帶方便。

3.3 井口熱洗危險性高

熱洗清蠟車工作的場地離井口非常近，井口周圍可燃物質較多，燃燒器的安全性必須保證。在燃氣管道上加裝了阻火器，防止回火現(xiàn)象引發(fā)危險。

3.4 井口伴生氣雜質多

由于井口伴生氣直接從井口輸送上來，伴生氣里面雜質太多（含輕質油等雜質），燃燒的時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，并設有排污口，方便定期排污。

4 現(xiàn)場應用

4.1 應用情況

長慶油田采油五廠有洗井清蠟車13臺，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1臺洗井清蠟車上的鍋爐燃燒系統(tǒng)進行了改造，增加了燃用伴生氣功能。完成改造投入使用以來，該臺洗井清蠟車鍋爐燃燒系統(tǒng)運行良好，累計熱洗油井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，熱洗時間由原來的2 h提高到3～5 h，熱洗水溫保持在90℃，熱洗質量明顯提高。熱洗排液期過后抽油機載荷有所下降，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)濟效益分析

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

表1 改造前后單井次燃料耗量對比

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

投資回收期：按每臺油氣混燒燃燒器8.8萬元計算，投資回收期僅為4個多月。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，使用該燃燒器安全穩(wěn)定，節(jié)約成本，效益顯著。

5 結論

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

2）全自動油氣混燒燃燒器燃燒穩(wěn)定，操作安全，節(jié)能效果明顯。全自動油氣混燒燃燒器的研制填補了國內(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，可進一步推廣使用。

3）存在不足，因為熱洗車流動性大、安裝空間小、采用低壓直流電、風量調節(jié)板位置遠離燃燒器本體、增加運行記錄數(shù)據(jù)采集等特殊情況，所以還需要進一步完善解決。

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（礦場機械專業(yè)），從事油田設備管理工作，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。