注汽锅炉在油田开采中的应用

潘立生

（新疆油田公司工程技术公司，新疆克拉玛依834000）

注汽锅炉在油田开采中的应用

潘立生

（新疆油田公司工程技术公司，新疆克拉玛依834000）

在当前的石油开采过程中，尤其是稠油开采，注汽锅炉是必要的设备之一，但是其消耗的能量也比较大。论文从注汽锅炉的能耗特点出发，分析了目前注汽锅炉在稠油开采中的新技术，旨在提高技能技术在注汽锅炉中的应用，增加油田的开采效率，促进石油企业的发展。

注汽锅炉；稠油；应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.086

1 引言

所谓的注汽锅炉就是利用燃料燃烧，将产生的湿蒸汽注入稠油井中，进而提升稠油开采效率的一种设备。其系统流程如图1所示。目前，在稠油开采的过程中，注汽锅炉被广泛应用。但是操作注汽锅炉时危险性高，加上注汽锅炉本身消耗的能源多，因此力求做到注汽锅炉的高产、优质、低耗、低污染、低安全事故极为重要。

2 注汽锅炉的能耗特点分析

2.1 锅炉的排烟损失

注汽锅炉的排烟温度因燃料的不同而不同，但是都相对较高。当原油作为注汽锅炉的燃料时，其排烟温度≤240℃，当天然气作为注汽锅炉的燃料时，其排烟温度≤180℃。锅炉燃烧的很大一部分热量都被烟气带走，使得很大一部分热量被损耗，这部分热损失对环境也造成了一定影响。经过统计，排烟热损失占到了注汽锅炉燃烧总热量的1/2以上。由于这部分损失主要取决于排烟温度和排烟体积，因此减少热损失的直接途径就是降低排烟温度，并减少排烟体积。

2.2 燃料的未完全燃烧热损失

注汽锅炉的燃料未完全燃烧损失直接影响着燃烧产热量，燃烧损失主要是由于燃料与空气的不合理配比，氧气的量决定了燃烧的可消耗燃料量[1]。氧气少了，燃烧不充分，浪费燃料；氧气过多，燃料少了，两者都会因为炉体中可燃烧物质的空间被多余气体占据，进而无法产生最大的热量。计算出氧气与燃料的配比可以提高燃料利用率，进而提高产热量，把燃料燃烧需要的氧气按比例配置是最优方案。燃料的未完全燃烧不但与燃料和氧气配比有关，还与燃料的挥发性质有关，挥发性越高，越不利于与氧气的混合，从而降低燃烧率。另外，锅炉的形状，越趋近于圆形，越有利于充分混合燃烧。燃烧炉体以偏长为宜，可使燃料燃烧时间长，避免大部分热量都随着废气的排放而损失。

2.3 锅炉的散热损失

锅炉散热也是热量损失的一个很大部分。因油田开采环境中无法对锅炉进行充分的保温处理，再加上炉内外温差较大，导致热量流失严重，尤其是偏北方地区，环境温度非常低[2]。针对这一情况，直接将炉体进行多层真空防护，以降低热传导率，并在表层敷以保温材料，以减少热量损失。

3 稠油开采燃烧技术

3.1 富氧燃烧技术

富氧燃烧技术又称作空气分离技术或烟气再循环技术。增加空气中氧气的浓度，将其增加到21%以上，来代替燃烧炉所需的氧化剂，从而提高燃料燃烧率，目前富氧燃烧技术在油田已被普遍应用。富氧气体主要是油田自产，利用半透膜技术，通过压缩推动空气通过半透膜，利用氧气比氮气通过速度高的原理，来控制通过半透膜空气速度来制出氧气浓度21%以上的空气，供给燃烧炉。采用富氧燃烧原理，使燃料燃烧更加充分，从而增加了燃烧产生的热量。另外，降低了废气中燃料的含量，也可降低废气二次处理的费用，从而降低了原油开采的成本。

3.2 蓄热燃烧技术

“极限”回收烟气余热技术即蓄热燃烧。采用这种工作方式，2个成对安装的燃烧器只需更替性地工作即可，即一个工作，另一个靠吸收烟气热量来进行预热，这样2个即可同时起到作用。高温烟气通过对流传热的方式给蓄热体，烟气放热后成为低温烟气经换向阀排出；然后通过切换，使常温空气由相反方向进入燃烧器，蓄热体再以对流换热为主的方式将热量快速传给空气，此过程中蓄热体被冷却，空气被预热，可以预热到1000℃以上。预热后的空气进入炉膛后，由于高速喷射，形成低压区，抽吸周围低速或静止的燃烧产物形成一股含氧浓度大大低于21%的贫氧高温气流。蓄热燃烧技术在油田注汽锅炉应用面非常广，但是因为油田开采属于国家的管控项目，所以其中的技术保密性非常高，很少能得到公布允许。这种技术目前在钢铁冶炼方面的应用已得到广泛推广。蓄热式燃烧器工作原理如图2所示。

Application of Steam Injection Boiler in Oil Field Exploitation

PAN Li-sheng
(Xinjiang Oil Field Engineering&Technology Company,Karamay 834000,China)

In the current oil production process,especially heavy oil production,steam injection boiler is one of the necessary equipment.But its energy consumption is also relatively high.From the energy consumption characteristics of the steam injection boiler,this article analyses the new technology in exploitation process of heavy oil，aiming to improve the application of the new technology in the steam injection boiler,and to increase the oil drilling efficiency, as well as to promote the development of the petroleum enterprises.

steam injection boiler;heavy oil;application

TE9

B

1007-9467（2016）08-0158-02

潘立生(1978～)，男，黑龙江大庆人，工程师，从事油田注汽锅炉、压力容器设计研究。