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）

车载锅炉油气混烧燃烧器研发与应用

贾品元1高智强1周善兴1孙艳地2刘继云2刘兵2

（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）

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。

热洗车 油气混烧燃烧器 伴生气

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PLC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13台，车载锅炉均以柴油为原料。每洗1口井锅炉燃用柴油130 kg，单台车每年平均洗井300口，每年消耗柴油约39 000 kg。2011年10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113井次，其中使用伴生气热洗102井次，使用柴油热洗11井次（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90℃，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70%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

每洗1口井可节约成本745元，按单台热洗车年平均300井次计算，每台热洗车年可节省柴油27.3 t，节约燃料成本25.6万元。

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2010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30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。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.007

2015-05-20）

贾品元，工程师，2009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-mail：jpy_cq@petrochina. com.cn，地址：陕西省西安市高陵县崇皇乡长庆产业园C座3#楼第五采油厂，710200。