CNG热洗清蜡车的设计与应用

张建华，张 伟，张 杰，张 振

（中国石油集团渤海石油装备制造有限公司石油机械厂，河北任丘 062550）

0 引言

华北油田公司拥有近百台清蜡车和热洗井设备，清蜡车底盘均采用柴油车，配置的锅炉和发电机也使用柴油。这些设备柴油消耗量大，排放较高，柴油使用管理上也存在缺陷，致使生产成本居高不下。

开发一种洗井清蜡设备，响应国家节能减排号召，降低生产成本，成为现实需求。设备载车发动机及车载锅炉、发电机均使用CNG（Compressed Natural Gas，压缩天然气），同时考虑现场实际情况，锅炉可使用油井伴生气，完全替代柴油燃料，可大大降低清蜡洗井和疏通管线的成本，实现清洁排放。设备研发以蒸汽清蜡车为基础，配以CNG 底盘车、CNG 储存与减压控制装置、油井伴生气收集系统、高效车载锅炉及燃烧控制系统，实现载车与上装设备的有机结合，保证设备安全可靠运行。

1 CNG 替代柴油的意义

使用CNG 替代柴油作为载车燃料，特别是作为台上设备燃料有以下三方面优势：一是能大大节约燃料消耗成本。天然气的热值为8500 kcal/Nm3，柴油热值为10 200 kcal/kg，柴油比重按0.85 kg/L，CNG 的价格按2.8 元/Nm3，0#柴油的价格按5.3 元/L，按计算产生同样热量，柴油与CNG 所需费用比达到了1.8∶1，排除使用中的各种因素，仍有很大的成本下降空间；二是天然气是清洁燃料，燃烧更加充分，燃烧尾气排放更环保；三是使用CNG比柴油更容易管理，非正常渠道流失少，也促进了成本降低。

因此，为响应国家提出的节能减排政策，降低洗井清蜡和疏通管线作业成本，以天然气替代柴油的技术方案于国于民、于公司都有利，是目前洗井清蜡设备发展的方向。

2 主要研究内容及关键技术

本项目针对油井和管线结蜡，特别是冷输条件下的单井管线结蜡问题，开发了一种热洗清蜡车，全车设备均使用天然气（CNG 和油井伴生气），降低了洗井清蜡作业成本，减少了设备排放。主要研究内容和关键技术如下：

（1）载车的选择和台上设备的合理布局设计。选择使用CNG 为燃料的成熟载货汽车底盘，载重量和载货空间能够满足车载锅炉、发电机、CNG 储存及减压控制系统、油井伴生气收集及控制系统等上装部件安装要求，布局设计美观合理、便于操作与维修。

（2）根据现场需求，开展CNG 储存与减压系统的设计与安全可靠的控制技术研究。进行汽车行驶和台上设备所需CNG 气瓶组、油井伴生气引入系统和减压控制系统的设计，载车燃料瓶组和上装燃料瓶组的互供系统设计，保证燃料储存与供给系统安全可靠运行。公司自行研制成功油井伴生气采集装置（图1）、杂质分离装置和降压稳压装置，废弃的油井伴生气得到充分利用。洗井清蜡时，用被洗井（或邻井）伴生气为燃料，燃料费为零。当套管伴生气不足时，可用天然气代替，大幅降低了燃料成本。

图1 伴生气采集装置

该设计实现了天然气与伴生气双模燃烧控制系统。全自动化控制燃烧系统操作简便，燃烧温度控制稳定；实现高温蒸汽和热水循环双介质加热，加热速度快，清蜡时间短；伴生气采集→净化→过滤一体化再利用车载系统，实现天然气与伴生气双模燃烧控制，可根据情况随时调节，并实现高温蒸汽和热水循环双介质加热，加热速度快，清蜡时间短。设备燃气流程见图2。

图2 设备燃气流程

（3）开展高效车载锅炉、燃烧和控制系统的设计与安全可靠的控制技术研究，保证锅炉及燃烧系统的安全、节能、高效。锅炉采用多重往复式烟排放系统，烟排放温度达到260 ℃左右时，接近烟排放最低温度；设备外壳使用100 mm 硅酸铝保温层，将加热主体热损失降至最低。

（4）产品适应性设计。考虑到野外洗井天气变化无常，本设备配有操作室，室内有空调、座椅、照明灯和用于洗井记录的桌式储藏柜；本车不仅可用于油井清蜡、解卡，也可用于输油管线的清洗、扫线、融油以及配合油井加药作业。

3 应用效果

试制一台新型CNG热洗清蜡车，在厂内对该车进行了整车调试试验，在水箱内注入清水，启动设备燃烧系统，水温迅速升高，起初加热温度为80 ℃，随着预热结束，设备炉体温度逐步提高到210 ℃，设备出口温度达到150 ℃，完全满足蒸汽洗井要求，整车设备运行状况良好，达到出厂验收标准。

2019 年12 月13 日开始在华北油田采油四厂别古庄工区进行了多口不同井况油井的洗井清蜡作业，选取京733、新京18、京22-17 等具有代表性的10 口井，使用效果优异。并于2020 年1月通过了华北石油公司的出厂验收，并得到用户的一致肯定和好评。CNG（天然气/伴生气）热洗清蜡车技术处于国内领先水平。

4 结语

该车型自2019 年形成第一台样车后，先后多次在华北油田进行试验，现场设备运行状况及效果受到使用单位的一致好评。另有5 台在制，单台平均价格125～150 万元，CNG（天然气/伴生气）热洗清蜡车在不到半年的市场开发推广过程中，取得了丰硕的成果，后续市场计划借助产品现场工业试验这一强有力的产品展示推动，继续开发辽河、长庆、新疆等油田市场。