锅炉车蒸汽热洗工艺研究及运行管理规范

锅炉车蒸汽热洗可行性分析及运行管理规范二〇一三年十月第七采油厂采油工艺研究所一、应用背景二、锅炉车热洗原理三、锅炉车热洗可行性分析四、锅炉车热洗操作及运行管理五、锅炉车热洗效果分析目录结蜡井存在分布范围广，各区块油井都存在不同程度的结蜡现象，结蜡严重的井所占的比列在不断的增加，甚至出现蜡块堵实油管的现象。具体表现为结蜡井数多、结蜡周期短、治理难度大的特点。一、结蜡的机理油层中原油处于高温、高压条件下，蜡完全溶解在原油中。原油从井底举升到井口的过程中，压力、温度随之下降，当压力、温度下降到析蜡点时，破坏了石蜡溶解在原油中的平衡条件，蜡晶微粒便开始在油流和管壁上结晶析出。原油的温度下降到析蜡点时，蜡晶微粒便开始在油流和管壁上析出聚集。应用背景二、主要治理措施2007年以来，随着结蜡井的不断增多，井筒清防蜡治理思路由传统的“以防为主，以清为辅”向“以清为主，以防为辅”转变，通过大力推广自能热洗工艺，逐步减少清蜡剂使用量。（1）周期自能热洗清蜡工艺：主要针对伴生气量丰富，3口油井以上有水源的丛式井组。该工艺操作简单、清蜡成本低、不污染油层、清蜡效果好。（2）井口投加清蜡剂：主要针对伴生气不足和偏远井组含水小于80%的油井井口投加清防蜡剂。该方法成本高，清防蜡效果不佳。（3）井下防蜡工具：要针对偏远结蜡井、下封隔器的油井使用。（4）常规热洗：作为一种补充手段，配合井口投加清蜡剂，对结蜡严重、位置集中的油井进行热力清蜡。应用背景三、锅炉车蒸汽热洗工艺应用背景目前我厂热洗清蜡采用常规热洗和自能热洗两种：常规热洗清蜡方法费用高、返排周期长；自能热洗操作简单、清蜡成本低、效果好。但是由于自能热洗机受到水源、燃气的限制，具备自能热洗条件油井所占比例有限，特别是部分侏罗系区块，没有套气或套气太小，无法满足自能热洗条件，同时常规热洗和投加清蜡剂成本高、效果不理想等因素。因此需要寻找一种适合侏罗系油井的高效清防蜡技术。应用背景一、应用背景二、锅炉车蒸汽热洗工作原理三、锅炉车蒸汽热洗可行性分析四、锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理五、锅炉车蒸汽热洗效果分析目录锅炉是由锅和炉两个主要部分组成的。“锅”是指水汽系统，“炉”是指燃烧系统，锅与炉结合起来就成了锅炉。锅炉的作用是将燃料在炉中燃烧放出的热量传递给锅中的水，使水变成具有一定压力和温度的热力蒸汽。表征锅炉基本特征的参数是指锅炉产生蒸汽的数量、质量和经济性锅炉车蒸汽热洗工作原理一、锅炉的基本特征锅炉车蒸汽热洗工作原理1、锅炉的蒸发量锅炉每小时产生蒸汽的数量，即为蒸发量，也称为锅炉的容量。蒸发量分为正常蒸发量和最大蒸发量，其中正常蒸发量是指锅炉在连续运行过程中，热效率最高时，每小时产生的蒸发量，又叫经济出力；最大蒸发量是指锅炉在连续运行时，每小时产生的最大蒸发量，也叫最大出力。但是为精确地表示锅炉产生蒸汽的数量，统一规定用额定蒸发量来反映锅炉产生蒸汽的数量。额定蒸汽量是指锅炉保持在规定的蒸发质量（压力、温度、干度）和一定的热效率下，长期连续运行时每小时产生的最大蒸汽量，目前我国的锅炉车蒸发气量单位采用t/h表示，而英美国家采用百万英热单位/小时，即每小时产生的热量表示蒸发量，符号为BTU,换算单位为1BTU=1055.06J。锅炉的蒸汽参数表明锅炉产生蒸汽的质量。对于生产过热蒸汽的锅炉，蒸汽参数用压力和温度表示；对于生产湿饱和蒸汽的锅炉，蒸汽参数用压力和干度表示。锅炉车蒸汽热洗工作原理2、锅炉的蒸汽参数锅炉的热效率是指锅炉输出热量和输入热量的比值，用η表示，即η=输出热量/输入热量*100%锅炉的热效率表明锅炉运行的经济程度3、锅炉的热效率锅炉按照水循环特性分有自然循环汽包锅炉、强制循环锅炉、复合循环锅炉。锅炉车蒸汽热洗工作原理二、锅炉的工作原理锅炉是由汽包、下降管、下联箱和上升管组成的闭合循环，在回路中，水在上升管中由于受炉内辐射热而产生蒸汽，根据水蒸汽的性质，水的重度大于汽水混合物的平均重度，水柱和汽水混合物的重度差推动工作介质运动，水沿着下降管向下运动，而汽水混合物沿着上升管向上运动，即自然循环汽包锅炉。1、自然循环汽包锅炉锅炉车蒸汽热洗工作原理汽水重度与压力变化的关系根据水蒸气性质，锅炉压力愈高，汽水重度差就愈低，在其他条件不变的情况下，随着锅炉压力提高，自然循环愈加困难和不可靠，当达到临界点时，自然循环则无法建立，因此需要依靠外来能源建立循环流动，即强制循环锅炉，此锅炉又分为多次强制循环锅炉和一次循环锅炉两种，其中前者与自然循环锅炉基本相同，只是在下降管的汇总管道上加个循环泵。2、强制循环锅炉锅炉车蒸汽热洗工作原理3、直流锅炉一次循环锅炉即为直流锅炉，该锅炉蒸发受热面中工质流动全部依靠水泵的压头来实现，给水在给水泵的压头的作用下，顺序依次通过加热、蒸发、过热各个受热面。随着水沿锅炉汽水通道，水被加热、蒸发、过热，最后达到所要求的蒸汽参数，在锅炉的所有受热面中工质均为强制流动。直流锅炉工作原理示意图1—加热区2—蒸发区3—过热区出口4、直流锅炉的优点锅炉车蒸汽热洗工作原理为直流锅炉与自然循环汽包锅炉的工作原理不同，相应的在结构和运行方式上就有一系列的特点，与自然循环汽包锅炉相比有一些优缺点（1）、适应于任何压力按照其工作原理，直流锅炉原则上可以适用于任何压力，但在比较低压力下工作稳定性差，直流锅炉更适合于高压或超高压以上环境，（2）、质量轻直流锅炉无沉重的汽包，受热面全部由管径不大的管子所构成，钢材消耗量少，相应的质量轻。锅炉车蒸汽热洗工作原理（3）、制造、安装及运输方便由于直流锅炉全部强制流动，因而蒸发受热面可以自由布置，不受自然循环所必须的下降管、上升管直立布置的限制，（4）、可快速启停汽包锅炉启停缓慢的原因在于厚壁汽包的存在，快速启停将引起汽包弯曲、变形和过热的温度应力。直流锅炉的受热面全部由管子组成，因而受热面的加热和冷却容易达到均匀，且弯曲的管子本身也能吸收受热后的膨胀伸长量，故直流锅炉可以快速启停，也是由于直流锅炉的金属质量和储水量都较小，使之能快速启停。5、直流锅炉的缺点锅炉车蒸汽热洗工作原理（1）、要求给水品质高由于没有汽包，因而无法向汽包锅炉那样进行排污和炉内处理，直流锅炉的给水在受热面中一次蒸发完毕，给水中的盐分没有别的去路，所有的盐分豆浆只在锅炉受热面上或随汽注入井中。因而直流锅炉队给水品质的要求较高。（2）、水泵消耗功率较大在直流锅炉中，由于工质完全是依靠给水泵压头流经各受热面，并且具有较大的质量流速值，因而水阻力大，致使给水泵压头高、消耗功率大。（3）、自动调节和控制系统复杂由于直流锅炉全由小管径管子组成，管壁薄，所以工质和金属的蓄热能力较小，引起的压力反应较敏感，又由于直流锅炉的加热、蒸发、过热区段之间没有固定的分界线，无论给水和燃料的扰动，都会导致各区段界线的移动和出口状态参数的变动，为达到良好的静态和动态调节性，直流锅炉需采用较复杂的自动调节系统。锅炉锅炉本体设备锅炉辅助设备水汽系统：辐射段、对流段、给水预热器燃烧系统：燃烧器、炉壳、衬炉燃烧设备：油过滤器、油加热器供仪用风设备：空压机、干燥器锅炉附件：安全阀、压力调节器、截止阀动力电器系统：空开、启动器、电动机仪表与自控系统：压力表、温度表、调节器、报警等三、锅炉的基本组成锅炉车蒸汽热洗工作原理锅炉车蒸汽热洗工作原理锅炉车热洗工作原理示意图锅炉车蒸汽热洗工作原理增压泵止回阀止回阀采油井口接头蒸汽软管锅炉车压力表锅炉车热洗工作原理实物图一、应用背景二、锅炉车蒸汽热洗工作原理三、锅炉车蒸汽热洗可行性分析四、锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理五、锅炉车蒸汽热洗效果分析目录一、锅炉车热洗油井安全性锅炉车额定工作压力6MPa，最高工作温度280℃；热洗压力0.1MPa，温度小于150℃，完全在锅炉车正常运行范围内，并且锅炉车有专人操作，安全风险较小。锅炉车蒸汽热洗可行性分析二、锅炉车热洗油井有效性锅炉车热洗清蜡与投加清蜡剂方式相比，清蜡效果较好，避免了员工现场的井口加药操作，降低了员工劳动强度，更加适应于目前无人值守的数字化运行管理模式。锅炉车蒸汽热洗可行性分析三、锅炉车热洗油井适应性自能热洗工艺受到水源、燃气的限制，应用范围受到限制，特别是对于结蜡严重的侏罗系区块无法大面积开展，井筒清蜡效果较差。锅炉车热洗不受现场油井自身条件限制，可对所有油井实现热洗，特别是能有效解决侏罗系区块油井结蜡严重的问题。同时对结蜡较严重的自能热洗机清蜡效果差的三叠系油井也可以采取锅炉车蒸汽热洗，两种清蜡工艺叠合使用，解决结蜡严重油井。——侏罗系加药制度：（1）产液量Q≥5m3的油井，按照30L/(5天•次)进行投加。（2）3m3≤产液量Q＜5m3的油井，按照25L/(5天•次)进行投加。（3）产液量Q＜3m3的油井，按照20L/(5天•次)进行投加。——清蜡剂费用：按平均加药量150L/月计算，单井费用：150L*9.88元/L=1482元/（口•月）。清蜡剂单价：9880元/吨四、锅炉车热洗油井经济性锅炉车蒸汽热洗可行性分析1、清蜡剂费用锅炉车蒸汽热洗可行性分析2、锅炉车蒸汽热洗费用锅炉车每炉水结算800元，侏罗系油井计划30-60天热洗一次，用水量根据油井的动液面情况进行确定，以500m为节点。（1）油井动液面≤500m，使用1锅炉车水，费用800元，即800元/1.0=800元/（口•月）。若采取锅炉车热洗不加药的方式每口油井每月节约1482-800=682元，节约率高达54%，即800/1482*100%=54%。（2）1000m油井动液面500m：使用2锅炉车水，费用1067元，即1600元/1.5=1067元/（口•月）。若采取锅炉车热洗不加药的方式每口井节约1482*1.5-1600=623元，节约率为28%，即623/2223*100%=28%。锅炉车蒸汽热洗可行性分析3、锅炉车蒸汽热洗费用锅炉车每炉水结算800元，侏罗系油井计划30-60天热洗一次，用水量根据油井的动液面情况进行确定，以500m为节点。（3）油井动液面1000m：使用3锅炉车水，费用2400元，即2400元/2.0=1200元/（口•月）。若采取锅炉车热洗不加药的方式每口油井每月节约1482*2-2400=564元，节约率为19%，即564/2694*100%=19%。一、应用背景二、锅炉车蒸汽热洗工作原理三、锅炉车蒸汽热洗可行性分析四、锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理五、锅炉车蒸汽热洗效果分析目录1）检查锅炉车停放位置，要求距离井口不得小于5米。2）检查锅炉车设备外观状况，各部位的连接螺栓有无松动现象，水泵内有无机油，各压力表、温度表是否完好。3）检查待热洗井生产状况，要求出油管线畅通，采油树不刺不漏，闸门开关灵活。4）做好工具准备工作，要求8Kg灭火器2个，25Kg灭火器1个，24寸、36寸管钳各一把、钳形电流表、纸、笔等。5）检查锅炉车水箱水位，检查有无漏水现象，同时向水箱内加入400mlZG-558阻垢剂。锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理一、锅炉车热洗清蜡操作步骤1、热洗前准备1）关闭待热洗油井供气闸门，打开套气闸门放空，直至套压为零。2）管线连接：用耐高温橡胶软管将锅炉车出口与压力表和单流阀装置连接在一起，单流阀再与采油树套气闸门连接在一起，保证管路不刺漏。3）测抽油机上下行电流及最大、最小载荷并做好记录。4）启动锅炉车开始热洗。先启动柴油发电机开始发电，待发电机运行平稳后启动供水泵开始向炉膛打水，井口有水流出后点燃锅炉开始加热。以上步骤由锅炉车专职操作人员操作，作业区和井区员工不参与具体操作。锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理2、热洗操作程序1）每15分钟巡检一次热洗流程，检查有无异响、漏水、漏气现象；水箱中水量是否充足，并做好记录。2）检查炉膛燃烧情况，锅炉车出口温度要求稳定在130-150℃范围之内。3）现场查看高压软管、压力表的波动情况。4)热洗过程中若出现抽油机震动、载荷明显上升的现象，立即停止热洗，加大抽油机冲次加强抽汲，避免卡泵。锅炉车蒸汽热洗操作及运行管理3、热洗过程中巡回检查1)当水箱内清水快要用完时，熄火停止加热，然后停供水泵，防止炉