過熱注汽鍋爐的試驗(yàn)與應(yīng)用

1、過熱注汽鍋爐的試驗(yàn)與應(yīng)用一、過熱鍋爐簡介隨著油田稠油開發(fā)的不斷深入，沿用注濕蒸汽的常規(guī)注汽方法已不能更好地滿足稠油采收率的提高和開采新技術(shù)發(fā)展的緊迫需要。稠油的高輪次開采主要是依靠蒸汽汽化潛熱加熱原油，蒸汽中的水分對原油產(chǎn)出無益，反而增加占據(jù)地層的孔隙體積，使采出液含水率上升，原油產(chǎn)量降低。為了大幅度提高稠油的采收率，要求注井的蒸汽品質(zhì)越高越好，當(dāng)以蒸汽過熱態(tài)為最佳。常規(guī)注汽使用的蒸汽為干度為75%左右的濕飽和蒸汽，所含的水分不但攜帶的熱量低，而且會(huì)使采出液含水率上升，導(dǎo)致原油產(chǎn)量和采收率降低，相比而言，過熱蒸汽是對干度為100%的干飽和蒸汽繼續(xù)加熱產(chǎn)生的，其本身即為純氣體狀態(tài)，具有更高的溫度

2、和壓力，攜帶有更多的熱量，對降低稠油粘度，提高原油產(chǎn)量和采收率具有更顯著的作用。中油八建公司生產(chǎn)制造的過熱注汽鍋爐，通過將濕飽和蒸汽經(jīng)過球形汽水分離器進(jìn)行汽液兩相徹底分離，將分離出的蒸汽通過過熱段繼續(xù)加熱至高過熱狀態(tài)，再將分離出的飽和水與過熱后的干蒸汽進(jìn)行汽化混合，產(chǎn)生出高品質(zhì)的過熱蒸汽，同時(shí)將產(chǎn)生的蒸汽全部利用注井，具有出口零分離、一次性注井、熱能利用率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)生產(chǎn)過程由程序控制全自動(dòng)進(jìn)行，保證注汽質(zhì)量，安全可靠。（一）、主要流程過熱注汽鍋爐的研發(fā)設(shè)計(jì)基于成熟的油田專用注汽鍋爐技術(shù)，采用的結(jié)構(gòu)部件均經(jīng)過油田實(shí)際使用的檢驗(yàn)，保證穩(wěn)定可靠。主要流程簡介：生水通過處理后，合格的軟化

3、水供到高壓泵入口端，水經(jīng)強(qiáng)制升壓后進(jìn)入水-水換熱器，經(jīng)預(yù)熱后的水進(jìn)入對流段，在這里吸收熱量后再進(jìn)入水-水換熱器作為熱源加熱給水，經(jīng)冷卻后進(jìn)入輻射段的入口，水在輻射段經(jīng)加熱汽化后達(dá)到7080%的蒸汽干度，然后進(jìn)入到球形汽水分離器進(jìn)行汽水分離，分離出的干蒸汽（干度99%以上）再進(jìn)入到過熱段，加熱后進(jìn)入噴水減溫器，與分離出的飽和水充分混合后注入井下。與常規(guī)注汽鍋爐相比，過熱注汽鍋爐把原來鍋爐對流段的光管段改變?yōu)檫^熱段，并在原流程的基礎(chǔ)上增設(shè)了汽水分離器裝置和噴水減溫裝置。通過增設(shè)的這些裝置，可以巧妙地把含有各種鹽分的水，在汽水分離裝置中分離，并通過噴水減溫裝置排出，讓汽水分離裝置中分離出的飽和蒸汽再

4、進(jìn)入過熱段受熱成為過熱蒸汽。過熱鍋爐使用的燃燒器為意大利愛諾基ENERGY-EBR 9MNV 油氣兩用型產(chǎn)品。以重油或稠油為燃料時(shí)采用介質(zhì)霧化，其額定出力、最大火焰長度、最大火焰直徑均滿足鍋爐設(shè)計(jì)負(fù)荷的要求，該燃燒器可以在燃燒過程中根據(jù)燃料結(jié)構(gòu)和組分適度調(diào)節(jié)爐膛火焰的長度和直徑，達(dá)到降低燃料單耗、節(jié)約燃料的效果。（二）、運(yùn)行過程中的安全保障措施控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，有效保證安全運(yùn)行。過熱注汽鍋爐實(shí)現(xiàn)了從啟動(dòng)、點(diǎn)火到運(yùn)行的全過程自動(dòng)控制。程控全過程包括從啟動(dòng)點(diǎn)火、水火跟蹤、輻射段出口蒸汽干度檢測、球型汽水分離器適時(shí)分離、液位保持、干度恒定、汽水混合等，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的全程在線。整機(jī)系統(tǒng)具備了過程監(jiān)

5、測與控制、故障報(bào)警、故障診斷、歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史故障查詢、數(shù)據(jù)報(bào)表自動(dòng)生成。過熱鍋爐在原有普通鍋爐18項(xiàng)報(bào)警的基礎(chǔ)上增設(shè)了11項(xiàng)報(bào)警，并且按照安全等級分為一級報(bào)警和二級報(bào)警進(jìn)行設(shè)定。一級報(bào)警18項(xiàng)，主要有：輻射段出口溫度、壓力，過熱段出口溫度、壓力高報(bào)警等。一級報(bào)警后，鍋爐自動(dòng)滅火，保護(hù)鍋爐不超壓、不燒高，保證鍋爐安全運(yùn)行。二級報(bào)警11項(xiàng)，主要有：過熱段入口流量低報(bào)警和分離器液位高低報(bào)警等。二級報(bào)警后，不立即滅火，以警示操作人員立即進(jìn)行調(diào)整，如果十分鐘內(nèi)未將運(yùn)行參數(shù)調(diào)整到范圍之內(nèi)鍋爐將滅火，這樣可以保證鍋爐過熱運(yùn)行平穩(wěn)。二、過熱注汽鍋爐運(yùn)行情況歡喜嶺采油廠熱注45#站使用的YZG23-17.2

6、/380-D型過熱注汽鍋爐，為遼河油田第一臺(tái)過熱注汽鍋爐，也是國內(nèi)首臺(tái)過熱鍋爐。其由中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司建造，鍋爐的設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為23t/h，工作壓力17.2MPa，蒸汽溫度375，熱效率88%。過熱注汽鍋爐座落于歡127西塊，于2008年10月開始建設(shè)，2009年5月建成，同年6月10日13：00啟爐小火烘爐，次日12:00正式啟用投注，到目前累計(jì)注汽量91079 m3，累計(jì)投注井57口，其中過熱運(yùn)行21口，飽和運(yùn)行36口。上述運(yùn)行都是以原油作為燃料進(jìn)行的。通過57口井的實(shí)際運(yùn)行來看，該過熱鍋爐運(yùn)行較為平穩(wěn)，確實(shí)可以生產(chǎn)出過熱蒸汽，同時(shí)也能夠保障過熱運(yùn)行的安全。（一）實(shí)際運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

7、過熱運(yùn)行一覽表：（共21口井）井號投注時(shí)間運(yùn)行狀況排量蒸汽出口參數(shù)溫度壓力過熱度干度73-4752009年6月11日12:00過熱16.534415.11.6100LH1022009年7月4日16:00過熱1833613.52.3100H733-202009年7月18日16:00過熱1835115.26.310022-1233-182009年8月1日10:00過熱1534815.62.910033-3075-4732009年8月13日9:00過熱1534414.82.210033-232009年9月3日16:00過熱1634314.72.810034-2334-212009年9月10日14:0

8、0過熱1535115.83.8100H242009年10月21日9:00過熱1833813.6310025-1233-242009年11月5日16:00過熱1534915.73.7100LH1022009年11月27日8:00過熱1634514.92.610033-132010年5月13日15:00過熱1834414.62.310034-172010年5月23日11:00過熱1533613.61.6100LH42010年6月18日14:00過熱1533513.31.810034-162010年6月22日14:00過熱1533513.22.410026-262010年10月13日13:00過熱1

9、533313.1210030-232010年10月20日14:00過熱15.533813.63.7100（二）過熱注汽鍋爐運(yùn)行中存在的主要問題1、由于過熱注汽鍋爐水處理目前采用化學(xué)除氧，隨著藥品在減溫噴頭處的高溫析出，致使噴水減溫器噴頭發(fā)生堵塞，從啟爐至今，因處理減溫器故障累計(jì)停爐5次。2、過熱運(yùn)行時(shí)，當(dāng)過熱度達(dá)到6以上時(shí)，因噴水減溫器沖洗減溫噴頭前后的蒸汽溫度差異較大，易造成鋼圈損壞，導(dǎo)致管線漏失，從啟爐至今，因處理注汽管線漏失停爐15次。三、多輪次注汽井注汽效果分析在投注過熱運(yùn)行的21口油井（吞吐輪次在813周期）中， 4口井周期未完，3口井油井水淹，1口井因井況問題轉(zhuǎn)大修，1口井周期內(nèi)多

10、次防汽竄關(guān)井，1口井防井間干擾封井，1口油井為長停井復(fù)產(chǎn)，此11口油井無可對比性，剩余10口油井對比情況如下：表1 10口油井過熱注汽前后周期效果統(tǒng)計(jì)表井號上二周期上一周期本周期（過熱注汽）備注注汽量排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比注汽量排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比注汽量排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比33-23147202421410.16 118463231550.27 12874939285 0.73 周期天數(shù)變長33-18165022871140.17 169673341080.200.46 周期天數(shù)變長34-211665213151390.79 1695912682

11、100.75 132261300320 0.98 周期天數(shù)變長33-2517551915063990.86 1799403252180.180.37 周期天數(shù)變長33-30137729341250.68 98683291270.330.47 周期天數(shù)變長22-12178513041420.1702 175824115481 0.07 周期天數(shù)變長28-1916523811850.05 2070142464160.12 150633221482 0.15 周期天數(shù)變長34-23101732391060.24 10203

12、41560.04 1287275149 0.06 周期天數(shù)變長33-161584427132560.45 1475174381660.300.23 生產(chǎn)周期變短33-13135059531890.71 1488118942040.600.37 生產(chǎn)周期變短10口油井采用過熱注汽后，在注汽量不變的情況下，油井周期產(chǎn)油、油汽比較常規(guī)注汽有所上升，平均排水期有所下降。例如：歡127-33-18井該井上二周期注汽量1650噸，排水期2天，周期產(chǎn)油287噸，生產(chǎn)天數(shù)114天，周期油汽比0.17；上一周期注汽量1696噸，排水期7天，周期產(chǎn)油334噸，生

13、產(chǎn)天數(shù)108天，周期油汽比0.20；采用過熱注汽后，周期注汽量1538噸，排水期1天，周期產(chǎn)油711噸，生產(chǎn)天數(shù)326天，周期油汽比0.46。四、節(jié)能降耗方面1.注汽單耗方面經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，過熱注汽鍋爐自投產(chǎn)以來，過熱運(yùn)行時(shí)的實(shí)際平均單耗為60.49kg/m3；飽和運(yùn)行時(shí)的平均單耗為55.58kg/m3，相比采油廠單耗指標(biāo)低4.92 kg/m3，累計(jì)節(jié)約燃料油約280噸。截止到目前，該過熱鍋爐的利用率僅為47.5%，若將其利用率增加至80%，每年預(yù)計(jì)可以節(jié)約燃料油230噸。2.鍋爐熱效率方面我廠技術(shù)監(jiān)督部門參照GB/T10180-2003 工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程和SY/T6422-2008 石油

14、企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定標(biāo)準(zhǔn)對中油天然氣第八建設(shè)有限公司生產(chǎn)的過熱注汽鍋爐進(jìn)行了現(xiàn)場測試，實(shí)測該注汽鍋爐熱效率為78.1%，于出廠設(shè)計(jì)的88%相差較大。序號名 稱單 位數(shù)據(jù)來源具體數(shù)據(jù)1設(shè)備名稱過熱注汽鍋爐2設(shè)備型號YZG23-17.2/380-D3設(shè)備生產(chǎn)廠家中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司4檢測地點(diǎn)歡喜嶺采油廠熱注作業(yè)一區(qū)45#號站5檢測日期2011 .3.26給水溫度測試25.7 7給水壓力MPa測試15.7 8蒸汽溫度測試330.4 9蒸汽壓力MPa測試14.3 10蒸汽干度測試100.0 11給水焓kJ/kg查表122.4 12濕蒸汽焓kJ/kg查表2631.0 13蒸汽流量kg/h測

15、試15920.0 14燃油溫度測試76.0 15燃油壓力MPa測試0.6 16燃油密度kg/m3化驗(yàn)930.0 17燃油流量L/h測試1260.0 18燃油熱值kJ/kg化驗(yàn)43478.0 19燃油帶入熱kJ/h計(jì)算171879.6 20燃油放熱量kJ/h計(jì)算50947520.4 21鍋爐輸入熱kJ/h計(jì)算51119400.0 22鍋爐輸出熱kJ/h計(jì)算39937540.9 23鍋爐表面溫度測試49.0 24鍋爐正平衡效率計(jì)算78.1 25環(huán)境溫度測試-2.0 26排煙溫度測試194.0 27排煙處CO含量 10-6測試25.0 28排煙處CO2含量測試9.5 29排煙處O2含量測試6.9 30過?？諝庀禂?shù)計(jì)算1.4 31排煙損失計(jì)算10.8 32散熱損失計(jì)算8.0 33化學(xué)不完全燃燒損失計(jì)算0.0 34鍋爐反平衡效率計(jì)算81.2 五、下一步建議1、采用真空除氧裝置解決噴水減溫器噴頭易堵的問題。目前過熱注汽鍋爐采用