車載鍋爐油氣混燒燃燒器研發與應用

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中的重要工作，常規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，并在現場得到了成功應用。混燒燃燒器采用柴油與伴生氣混燒方式，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。通過現場應用，油井伴生氣得到了有效利用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

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，但存在產量多少不同，也不穩定，單獨利用井口伴生氣進行熱洗清蠟工作，部分井組伴生氣產量一般不能滿足需求。常規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，需要采用熱洗的辦法清除，這就需要車載鍋爐流動作業。以前燃燒器只能分別使用柴油或伴生氣作為燃料，當伴生氣產量不足時，只能單獨使用柴油，伴生氣浪費掉，現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。系統控制結構見圖1。

2 優化措施

2.1 確定燃氣與燃油原則

燃燒器啟動后，根據供氣壓力首先調整燃氣量，使燃氣量相當于產氣量（表現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，稱為燃油和配風聯動；燃氣時燃氣量和配風量同步調整，稱為燃氣和配風聯動。

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，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）現場調整。現場調整的關鍵是測定燃氣量和產氣量平衡的點，據此設定供氣比調表的設定值；如果爐膛背壓和提供的數值不符，可以調整煙囪擋板使爐膛背壓和提供的數值符合，在爐膛背壓相同時，鼓風機產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 熱洗清蠟車的內部空間狹小

由于所有熱洗清蠟車的內部空間非常狹小，車載燃燒器和普通燃燒器有很大的區別。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動機的風道上，因為距離太遠，以前研發的機械式聯動機構無法應用。為此，開發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，防止回火現象引發危險。

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象發生。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 經濟效益分析

根據近2年統計，伴生氣供應量可以滿足車載鍋爐滿負荷的70%需求。改造前后單井次數據對比見表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，每臺熱洗車年可節省柴油27.3 t，節約燃料成本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定，節約成本，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。它克服了伴生氣產量不穩，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定，操作安全，節能效果明顯。全自動油氣混燒燃燒器的研制填補了國內沒有油氣混燒燃燒器定型產品的空白，充分利用能源，節能環保，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、風量調節板位置遠離燃燒器本體、增加運行記錄數據采集等特殊情況，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年畢業于西安石油大學（礦場機械專業），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長慶產業園C座3#樓第五采油廠，710200。