活动式注汽站的设计与优化.doc

活动式注汽站的设计与优化摘要：活动式注汽站是为油田热力试采提供合格蒸汽、便于搬迁的注汽站，由于其设备大部分为轮式或撬座式，移动起来非常方便。新开发的稠油区块往往需要热力试采，以探明地下油层实际情况和含油品质，为后期开发积累原始数据。区块经多次试采后，方可估计出合适的注汽半径，与理论的注汽半径对比分析，能为后期建固定式注汽站提供实践依据，因此活动式注汽站广泛应用于油田稠油区块热力试采，同样，大型河流等地理位置的阻隔也需要活动式注汽站做为固定式注汽站的补充，一个稠油区块被一条宽百米的大河分开是常有的现象，河岸一侧的固定注汽站注汽管道如果敷设到对岸势必要架桥或顶管敷设，这些不但投资巨大，而且工期漫长，导致开采成本剧增。如果在对岸建活动式注汽站，一周内即可实现注汽，体现了活动式注汽站的优点，本文介绍了活动式注汽站内各专业的设计和局部的优化。关键词：活动式注汽站；注汽锅炉；排汽扩容器；排污降温池活动式注汽站为油田稠油试采提供合格蒸汽、便于搬迁的注汽站，主要设备包含拖车式注汽锅炉、水处理及除氧装置，附属设备包含排汽扩容器、水箱、原油罐、柴油罐、供油泵和卸油泵等。活动式注汽站由于它的可移动性，注汽锅炉适合用来开采浅薄散油层或对储量不明的区块热力试采，在稠油区块前期勘探过程中，热力试采探明油层起着非常重要的作用，同时在开采浅薄散油层有着对固定式注汽站明显的优势。1活动式注汽站的设计1.1 活动式注汽站的选址 活动式注汽站的一般布置在环境条件简陋的野外，需要考虑与周边村庄、河流、电线、水井、加油气站的间距。锅炉与注汽井的注汽半径越小注汽效率越高，这就要求保证安全间距条件下，注汽锅炉与注汽井口距离最小化，以井口为圆心用注汽半径做圆，确定注汽锅炉最佳位置。结合设计过的井楼油田和杨楼油田两个活动注汽站，一般征地60x40m一个长方形区域就能摆下站内设备。该区域内首先定注汽锅炉烟囱位置，其次与烟囱呈对角线位置布置柴油罐、原油罐等含油气设备，原油罐旁就近布置卸油泵供油泵所在的撬座，油罐对面布置水罐。锅炉对面布置值班房、厨房、维修工房、卫生间等活动板房。确定征地范围后，场地内铺设15cm厚毛石，提高地面承载力，确保雨雪天油罐车进站送油时不会陷入泥泞路。1.2 站内各专业设计热工专业：以杨楼油田YZ11等2口井热力试采工程为例，根据采油厂提供的注汽压力17MPa,注汽量200t/d,选取额定蒸发量Q=11.5t/h，额定工作压力18MPa的活动式注汽锅炉。对应选取水处理及除氧装置一套（水处理量G=11.5t/h; 供水压力=0.6MPa; 除氧器参数水处理量G=11.5t/h;工作压力：0.02MPa，温度：104出水含氧量：0.05 mg/L）。其次设计注汽锅炉的配套设备。为注汽锅炉设计储存燃料原油的2座40m3方形原油罐，考虑到为原油降粘罐内需装加热盘管。由于需要柴油助燃原油并为原油降粘，需要设计1座10m3椭圆形柴油罐贮存柴油。设计1座40m3方形水箱储备锅炉用水。油罐和水箱下采用撬块基础，即用槽钢和钢管焊制成的高约半米的钢结构。水箱油罐外设计液位计和爬梯人孔便于使用和检修。原油罐的原油需要油罐车送，需要设计卸油泵以从油罐车卸油口抽入原油罐，根据油罐高度和容量选用P=1.0MPa Q=25m3 /h 的卸油泵。燃烧器需要供油泵不停地供油，原油粘度高，供油泵容易停泵，设计选用2台P=2.5MPa、Q=5.9 m3/h的供油泵，一用一备。热工专业做为主办专业，需要委托配合专业设计，配套的专业分别为给排水、电气、通讯、土建、暖通、机械、总图。给排水专业：根据热工专业委托设计水源井、潜水泵、水箱及对应管道。注汽站一般地处荒郊野外，无法接自来水，就近的河流水量不稳定，且生物质含量高，过滤成本高，只有打水井取水，一般在水箱附近打井，为站提供工业和生活用水。水源井要与当地取水井保持距离或者错开取水层。根据曾经设计的井楼活动注汽站，已有水井就在站边十米范围内，该井为油田水电厂的取水井之一，是负责中心区几万群众生活用水。注汽站取水井是大流量井，约为20 m3/h,包含锅炉本体、水处理设备反洗、化盐设备用水及生活用水。水电厂的取水井同样也是大流量井。这就为打新井提出了问题，必须知道地质情况，不但要在距离上尽量远离该井，还要打的更深，取另外一个水层的水。根据地质专业勘察地层情况，在站征地范围内相对老水井对角线位置设计一座80米深水井。水井上对应设计潜水泵接至水箱。泵与水箱水位设计成自动控制系统，当水位低于2/3时泵自动启动并上水至9/10水位处停泵。站内设备用水：锅炉本体用水11.5t/h；水处理设备反洗5t/h；化盐设备用水3t/h，站内其他用水：化验室用水，考虑站内生活用水，在生活水箱上留1个水龙头，供水压力均为0.2MPa。考虑活动注汽站内消防措施，设灭火器材和消防砂池。电气专业：根据周边环境情况，从防火、防雷等安全专业角度，完成活动注汽站内的照明设计,泵、注汽锅炉等设备的工业用电设计。各活动辅助房内部需要照明供电：（1）注汽站值班室、工具房、维修工房、配电室、药品库房、化验室、活动厕所等。完成站内如下电气设备的供电设计：锅炉本体控制柜用电（含燃烧器）：380V、180kW x 1台；2）水处理装置（含除氧器）控制柜用电：380V、43kW x 1台；（3）化盐装置用电：380V、3kW x 1台；（4）油泵撬座：380V、33kW 1台（5）站内其他设备用电，例如：给排水等专业设备。对站内1座9米高钢制烟囱设计避雷，对其他设备考虑接地防雷措施。如果新建注汽站附近有国家电网或农村电网，与当地供电公司协商后可以使用的，可以考虑就地引接，省去从较远的油田内部电网引接的费用。比如，井楼活动式注汽站旁就是地方电网的电线杆，考虑与地方协商就进引接，不再从较远的油田电网变压器引接。通讯专业：为活动注汽站值班室内设计通信设施，完成注汽站与上级单位的联系。土建专业：考虑到注汽锅炉自重大和工作时的震动需加固地面，超出锅炉边缘各1米挖半米深基坑（16x3.2x0.5m）并用碎石填实。砖混结构砌筑3m3排污降温池1座(1.8x 1.5 x 1.2m).暖通专业：从注汽锅炉0.3MPa低压蒸汽管引接供暖支管为化验室、值班室、控制室、值班房、厨房、维修工房、卫生间提供汽暖暖气，每个房间设计双温空调，确保冬季蒸汽不够生产使用时，停汽改用空调供暖。同时对以上房间考虑机械通风。机械专业：设计排汽扩容器1台，用于锅炉泄压，具体要求如下：该排汽扩容器为立式、独立支撑，直径2400mm，罐体高度2500mm。泄压介质说明：饱和蒸汽，排汽扩容器进口蒸汽压力18 MPa，蒸汽温度360，蒸汽最大速度：5m/s，蒸汽最大流量：11.5t/h，干度70%。考虑以下各项各一个：蒸汽进口（考虑DN125）、排凝结水口（考虑DN65）、排气口、压力表、温度计，以上各项不保温；对蒸汽进口、排凝结水口配法兰等配件；排汽扩容器内壁、蒸汽进口对侧加垫板。排汽扩容器支撑腿高，考虑预留安装截止阀、管道弯头的空间。机械专业做完以上各项初步设计后委托土建专业设计设备基础。总图专业：根据周边环境情况，从防火、安全、消防、运输、站内排水等专业角度，完成活动注汽站内场地、道路、注汽锅炉等设备的平面布置，并考虑管道布置空间。为热工专业新建设施的合理布置：站内主要设备：注汽锅炉、水处理装置（含除氧器）、化盐装置、油泵撬座、10m3柴油罐、40m3原油罐、 3m3排污降温池（砖混）、排汽扩容器各一座，40m3矩形水箱1座。合理布置以下站内活动辅助用房：注汽站值班室、工具房、维修工房、配电室、药品库房、化验室、活动厕所各一间。站内主要设备重量：注汽锅炉70t、水处理装置（含除氧器）35t、化盐装置13t、油泵撬座5t、10m3柴油罐15t、40m3原油罐46t、 3m3排污降温池5t、排汽扩容器8t、1座40m3矩形水箱34t。设计新建活动注汽站的场地建设，满足各专业设备和附属设备等设施的承重要求。2 活动式注汽站的优化2.1 3m3排污降温池优化现场排污降温池为砖混砌筑，需要在地面挖基坑，垒砌池壁，注汽站搬迁后，剩下一个池子不但影响土地复耕，而且池子废弃也是一种浪费。经过和注汽工程部人员交流，认为改用钢板焊制一座3m3排污降温池，外壁做加强级防腐，上部设吊耳，搬迁时，可以吊装走，不但节约投资，而且不会影响土地复耕。2.2 排汽扩容器基础优化现场扩容器的基础为现场预制，每次搬迁都要新做，老基础留在征地上，一方面是老基础占地，影响土地复耕，另一方面是每次搬到新站都要新做基础造成浪费。建议在已有设计的基础上增加钢结构和配筋，新做吊耳，优化后基础能满足吊装要求，这样每次搬迁就能把撬块基础随车运走，到新站后吊装至基坑内夯实即可投入新一轮使用。3 结语活动式注汽站经过多年的设计、施工和运行，配套技术日趋成熟，运行良好，