孫厚?。ù髴c油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司）

井下作業(yè)隊使用的野外鍋爐為燃油蒸汽鍋爐，其型號為WNS0.5-0.7-YQ，使用柴油作為燃料，供水池內(nèi)的水進入野外鍋爐經(jīng)加熱后產(chǎn)生蒸汽。每口井施工過程中管、桿及下井工具的清洗，地面工具的清潔都要用到野外鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，野外鍋爐及其供水池安裝在可移動的板房內(nèi)。冬季氣溫較低，由于野外鍋爐供水池貼近板房墻面，供水池會出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，影響供水池的使用。為了解決凍堵問題，需要使用野外鍋爐產(chǎn)生的蒸汽間歇加熱供水池，柴油消耗量較大。

1 改造方案

針對供水池凍堵的問題，在供水池上設(shè)計、安裝電加熱裝置，裝置由電加熱管、溫度傳感器、智能溫控系統(tǒng)組成，電加熱管安裝在供水池底部，對供水池內(nèi)的水進行加熱。其基本工作原理是：通過智能溫控系統(tǒng)設(shè)定電加熱裝置工作溫度，電加熱裝置啟動后，電加熱管對供水池內(nèi)的水進行加熱，水溫由溫度傳感器測定后以電信號方式傳輸至智能溫控系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)檢測的水溫達(dá)到設(shè)定的最高水溫時，電加熱裝置自動停止工作；當(dāng)水溫降低，達(dá)到設(shè)定的最低水溫時，電加熱裝置自動啟動。如果水溫未達(dá)到設(shè)定的溫度參數(shù)，而電加熱管工作溫度已超過自身設(shè)定溫度時，電加熱裝置自動切斷工作電源，停止工作，保護電加熱管[1-3]。野外鍋爐供水池改造后電加熱流程示意圖見圖1。

圖1 野外鍋爐供水池改造后電加熱流程示意圖

2 電加熱裝置特點

電加熱裝置利用電流的焦耳效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成熱能用以加熱物體。電加熱管通電后產(chǎn)生熱能，通過輻射、對流和傳導(dǎo)等方式傳到被加熱物體上。電加熱管為內(nèi)嵌式，對野外鍋爐供水池外部結(jié)構(gòu)基本無影響。智能溫控系統(tǒng)為集成裝置，體積小、操作方便；如果不改變溫度，只需在首次使用前進行一次設(shè)定，后續(xù)使用只需操作“起、?！遍_關(guān)。電加熱裝置具有自動完成數(shù)據(jù)的檢測與采集、參數(shù)就地顯示及設(shè)定、緊急情況自動停機保護等功能，實現(xiàn)了使用過程中無人值守[4]。

2.1 電加熱管

電加熱管采用六角銅頭水箱專用加熱管，DN40，功率3 kW。共安裝3個，加熱3 min即可將供水池出口處的水溫從0℃升高到25℃。

2.2 溫度傳感器

溫度傳感器采用鎧裝熱電偶，與智能溫控系統(tǒng)配套使用，組成過程控制系統(tǒng)，其測溫范圍寬，性能穩(wěn)定，便于自動控制。溫度傳感器安裝在供水池出口處，及時準(zhǔn)確地測量水溫[5]。

2.3 智能溫控系統(tǒng)

智能溫控系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)方便，具有顯示精度高、控溫性能好、可靠性佳、讀數(shù)清晰、體積輕巧、安裝方便等優(yōu)點。PID調(diào)節(jié)形式，并增加超限報警輸出功能[6]。智能溫控儀顯示面板見圖2。其上部數(shù)字表示工作參數(shù)，下部數(shù)字表示設(shè)定參數(shù)。

圖2 智能溫控儀顯示面板

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 應(yīng)用效果

2015年11月，供水池改造完成后投入使用，經(jīng)過現(xiàn)場使用，電加熱裝置加熱穩(wěn)定、熱效率高、安全性強。冬季供水池未出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，可正常使用，無需使用野外鍋爐產(chǎn)生的蒸汽間歇加熱供水池，降低柴油消耗量。同時，由于進入野外鍋爐的供水溫度提高，經(jīng)野外鍋爐加熱產(chǎn)生蒸汽的時間縮短，柴油消耗量進一步降低。電加熱裝置現(xiàn)場應(yīng)用照片見圖3。圖中左側(cè)為安裝后的電加熱管，右側(cè)為電加熱裝置智能溫控系統(tǒng)。

圖3 電加熱裝置現(xiàn)場應(yīng)用照片

3.2 經(jīng)濟效益測算

1）野外鍋爐供水池改造后，無需使用野外鍋爐產(chǎn)生的蒸汽間歇加熱供水池。冬季施工時，每口井可減少蒸汽加熱供水池時間14 h，與改造前對比，節(jié)約柴油17.5 kg。

2）野外鍋爐供水池改造后，供水池內(nèi)的水溫提高。當(dāng)水進入野外鍋爐后，經(jīng)加熱產(chǎn)生蒸汽的時間縮短，每口井減少柴油消耗25.4 kg，但每口井需消耗電能320 kWh。

3）經(jīng)過計算，供水池改造后，冬季每施工1口井共減少柴油消耗42.9 kg，增加電能消耗320 kWh。柴油的平均價格為8.25元/kg，大慶油田生產(chǎn)用電價格為0.66元/kWh，每口井可節(jié)約費用142.7元。

4 結(jié)論

1）電加熱裝置結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，利用加熱管、自動控制技術(shù)的有機組合，在設(shè)定的溫度下自動停止和啟動，降低耗電量。

2）應(yīng)用電加熱裝置可解決野外鍋爐供水池凍堵的問題，冬季氣溫較低時供水池可正常使用，有效保障生產(chǎn)。

3）應(yīng)用電加熱裝置可加熱野外鍋爐供水池，降低野外鍋爐柴油消耗量，節(jié)約生產(chǎn)成本。同時，柴油耗量的下降不僅能減少各種廢氣的排放量，而且對大氣環(huán)境也起到一定的保護作用。