过热注汽锅炉的试验与应用分析

1、过热注汽锅炉的试验与应用一、过热锅炉简介随着油田稠油开发的不断深入，沿用注湿蒸汽的常规注汽方法已不能 更好地满足稠油采收率的提高和开采新技术发展的紧迫需要。稠油的高轮 次开采主要是依靠蒸汽汽化潜热加热原油， 蒸汽中的水分对原油产出无益， 反而增加占据地层的孔隙体积，使采出液含水率上升，原油产量降低。为 了大幅度提高稠油的采收率，要求注井的蒸汽品质越高越好，当以蒸汽过 热态为最佳。常规注汽使用的蒸汽为干度为 75%左右的湿饱和蒸汽，所含的水分不 但携带的热量低，而且会使采出液含水率上升，导致原油产量和采收率降 低，相比而言，过热蒸汽是对干度为 100%的干饱和蒸汽继续加热产生的， 其本身即为纯气

2、体状态，具有更高的温度和压力，携带有更多的热量，对 降低稠油粘度，提高原油产量和采收率具有更显著的作用。中油八建公司生产制造的过热注汽锅炉，通过将湿饱和蒸汽经过球形 汽水分离器进行汽液两相彻底分离，将分离出的蒸汽通过过热段继续加热 至高过热状态，再将分离出的饱和水与过热后的干蒸汽进行汽化混合，产 生出高品质的过热蒸汽，同时将产生的蒸汽全部利用注井，具有出口零分 离、一次性注井、热能利用率高、节能环保的优点。整个生产过程由程序 控制全自动进行，保证注汽质量，安全可靠。（一）、主要流程过热注汽锅炉的研发设计基于成熟的油田专用注汽锅炉技术，采用的 结构部件均经过油田实际使用的检验，保证稳定可靠主要流

3、程简介：生水通过处理后，合格的软化水供到高压泵入口端， 水经强制升压后进入水 -水换热器， 经预热后的水进入对流段， 在这里吸收 热量后再进入水 - 水换热器作为热源加热给水，经冷却后进入辐射段的入 口，水在辐射段经加热汽化后达到 70 80%的蒸汽干度，然后进入到球形 汽水分离器进行汽水分离，分离出的干蒸汽（干度99%以上）再进入到过热段，加热后进入喷水减温器，与分离出的饱和水充分混合后注入井下。与常规注汽锅炉相比，过热注汽锅炉把原来锅炉对流段的光管段改变 为过热段，并在原流程的基础上增设了汽水分离器装置和喷水减温装置。 通过增设的这些装置，可以巧妙地把含有各种盐分的水，在汽水分离装置 中分

4、离，并通过喷水减温装置排出，让汽水分离装置中分离出的饱和蒸汽 再进入过热段受热成为过热蒸汽。过热锅炉使用的燃烧器为意大利爱诺基 ENERG Y-EBR 9MNV气两用型产品。以重油或稠油为燃料时采用介质雾化，其额定出力、最大火焰长度、 最大火焰直径均满足锅炉设计负荷的要求，该燃烧器可以在燃烧过程中根 据燃料结构和组分适度调节炉膛火焰的长度和直径，达到降低燃料单耗、 节约燃料的效果。（二）、运行过程中的安全保障措施 控制系统自动化程度高，有效保证安全运行。过热注汽锅炉实现了从启动、点火到运行的全过程自动控制。程控全 过程包括从启动点火、水火跟踪、辐射段出口蒸汽干度检测、球型汽水分 离器适时分离、

5、液位保持、干度恒定、汽水混合等，实现设计参数的全程 在线。整机系统具备了过程监测与控制、故障报警、故障诊断、历史数据 查询、历史故障查询、数据报表自动生成。过热锅炉在原有普通锅炉 18 项报警的基础上增设了 11 项报警，并且 按照安全等级分为一级报警和二级报警进行设定。 一级报警 18 项，主要有： 辐射段出口温度、压力，过热段出口温度、压力高报警等。一级报警后， 锅炉自动灭火，保护锅炉不超压、不烧高，保证锅炉安全运行。二级报警 11 项，主要有：过热段入口流量低报警和分离器液位高低报警等。二级报 警后，不立即灭火，以警示操作人员立即进行调整，如果十分钟内未将运 行参数调整到范围之内锅炉将灭

6、火，这样可以保证锅炉过热运行平稳。二、过热注汽锅炉运行情况欢喜岭采油厂热注 45#站使用的 YZG23-17.2/380-D 型过热注汽锅炉， 为辽河油田第一台过热注汽锅炉，也是国内首台过热锅炉。其由中国石油 天然气第八建设有限公司建造，锅炉的设计蒸发量为 23t/h ，工作压力 17.2MPa蒸汽温度375C，热效率88%过热注汽锅炉座落于欢 127西块，于 2008年 1 0月开始建设， 2009年 5 月建成，同年 6 月 10 日 13：00 启炉小火烘炉，次日 12:00 正式启用投 注，到目前累计注汽量91079 m,累计投注井57 口，其中过热运行21 口， 饱和运行 36 口。

7、上述运行都是以原油作为燃料进行的。通过 57 口井的实 际运行来看,该过热锅炉运行较为平稳,确实可以生产出过热蒸汽,同时 也能够保障过热运行的安全。（一）实际运行情况统计过热运行一览表：（共 21 口井）井号投注时间运行状况排量蒸汽出口参数温度压力过热度干度73-4752009 年 6 月 11 日 12:00过热16.534415.11.6100LH1022009 年 7 月 4 日 16:00过热1833613.52.3100H733-202009 年 7 月 18 日 16:00过热1835115.26.310022-1233-182009 年 8 月 1 日 10:00过热153481

8、5.62.910033-3075-4732009 年 8 月 13 日 9:00过热1534414.82.210033-232009 年 9 月 3 日 16:00过热1634314.72.810034-2334-212009 年 9 月 10 日 14:00过热1535115.83.8100H242009 年 10 月 21 日 9:00过热1833813.6310025-1233-242009 年 11 月 5 日 16:00过热1534915.73.7100LH1022009 年 11 月 27 日 8:00过热1634514.92.610033-132010 年 5 月 13 日 15

9、:00过热1834414.62.310034-172010 年 5 月 23 日 11:00过热1533613.61.6100LH42010 年 6 月 18 日 14:00过热1533513.31.810034-162010 年 6 月 22 日 14:00过热1533513.22.410026-262010 年 10 月 13 日 13:00过热1533313.1210030-232010 年 10 月 20 日 14:00过热15.533813.63.7100（二）过热注汽锅炉运行中存在的主要问题1、由于过热注汽锅炉水处理目前采用化学除氧， 随着药品在减温喷头处的 高温析出，致使喷水减温

10、器喷头发生堵塞，从启炉至今，因处理减温器故障累计停炉5次2、过热运行时，当过热度达到 6 C以上时，因喷水减温器冲洗减温喷头前 后的蒸汽温度差异较大，易造成钢圈损坏，导致管线漏失，从启炉至今， 因处理注汽管线漏失停炉15次。三、多轮次注汽井注汽效果分析在投注过热运行的21 口油井（吞吐轮次在813周期）中，4 口井 周期未完，3 口井油井水淹，1 口井因井况问题转大修，1 口井周期内多次 防汽窜关井，1 口井防井间干扰封井，1 口油井为长停井复产，此11 口油 井无可对比性，剩余10 口油井对比情况如下：表110 口油井过热注汽前后周期效果统计表井号上二周期上一周期本周期（过热注汽）备注注汽量

11、排水期周期产油生产天数油汽比注汽量排水期周期产油生产天数油汽比注汽量排水期周期产油生产天数油汽比33-23147202421410.16118463231550.27128749392850.73周期天数变长33-18165022871140.17169673341080.20153817113260.46周期天数变长34-211665213151390.791695912682100.751322613003200.98周期天数变长33-2517551915063990.861799403252180.18182936713500.37周期天数变长33-30137729341250.6898

12、683291270.33133056242620.47周期天数变长22-12178513041420.1718082130940.021758241154810.07周期天数变长28-1916523811850.052070142464160.121506332214820.15周期天数变长34-23101732391060.241020341560.0412872751490.06周期天数变长33-161584427132560.451475174381660.30150083471220.23生产周期变短33-13135059531890.711488118942040.601500356

13、21230.37生产周期变短10 口油井采用过热注汽后，在注汽量不变的情况下，油井周期产油、油汽比较常规注汽有所上升，平均排水期有所下降。累注汽变化趋势18000120001000080002000上二周期上一周期末周期160001400060004000周期平均排水期13.6上二周期上一周期6 4 2 0 8 6 41 1 1 1丿天期水排均平末周期周期累产油变化趋势OOOOOOO OOOOOOO OOOOOOO 7 6 5 4 3 2 16574228上二周期上一周期5565末周期周期油气比例如：欢127-33-18井该井上二周期注汽量1650吨，排水期2天，周期产油287吨，生产天 数1

14、14天，周期油汽比0.17； 上一周期注汽量1696吨，排水期7天，周期 产油334吨，生产天数108天，周期油汽比0.20;采用过热注汽后，周期 注汽量1538吨，排水期1天，周期产油711吨，生产天数326天，周期油 汽比0.46。33-18井上二周期生产曲线日产液 日产油 含水)吨( 量 产 日1009080706050403020100%(水含日期33-18井上一周期生产曲线日产液日产油 含水%( 水 含日期33-18井末周期生产曲线含水日产液日产油日期%( 水 含四、节能降耗方面1. 注汽单耗方面经计算统计，过热注汽锅炉自投产以来，过热运行时的实际平均单耗 为60.49kg/m3;饱

15、和运行时的平均单耗为 55.58kg/m3，相比采油厂单耗指 标低4.92 kg/m 3,累计节约燃料油约280吨。截止到目前，该过热锅炉的利用率仅为47.5%,若将其利用率增加至80%每年预计可以节约燃料油 230吨。2. 锅炉热效率方面我厂技术监督部门参照GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程和SY/T6422-2008石油企业节能产品节能效果测定标准对中油天然气第八建设有限公司生产的过热注汽锅炉进行了现场测试，实测该注汽 锅炉热效率为78.1%,于出厂设计的88%相差较大。序号名称单位数据来源具体数据1设备名称过热注汽锅炉2设备型号YZG23-17.2/380-D3设备生产

16、厂家中国石油天然气第八建设有限公司4检测地点欢喜岭采油厂热注作业一区45#号站5检测日期2011 .3.26给水温度C测试25.77给水压力MPa测试15.78蒸汽温度C测试330.49蒸汽压力MPa测试：14.310蒸汽干度%测试100.011给水焓kJ/kg查表122.412湿蒸汽焓kJ/kg查表2631.013蒸汽流量kg/h测试15920.014燃油温度C测试76.015燃油压力MPa测试：0.616燃油密度kg/m3化验930.017燃油流量L/h测试1260.018燃油热值kJ/kg化验43478.019燃油带入热kJ/h计算171879.620燃油放热量kJ/h计算50947520.421锅炉输入热kJ/h计算n51119400.022锅炉输出热kJ/h计算39937540.923锅炉表面温度C测试49.024锅炉正平衡效率%计算78.125环境温度C测试-2.026排烟温度C测试194.027排烟处CO含量10-6测试25.028排烟处CO2含量%测试9.529排烟处02含量%测试6.930过剩空气系数计算1.431排烟损失%计算10.832散热损失%计算8.033化学不完全燃烧损失%计算:0.034锅炉反平衡效率%计算81.2五、下一步建议1、采用真空除氧装置解决喷水减温器