1、過熱注汽鍋爐的試驗與應(yīng)用一、過熱鍋爐簡介隨著油田稠油開發(fā)的不斷深入，沿用注濕蒸汽的常規(guī)注汽方法已不能 更好地滿足稠油采收率的提高和開采新技術(shù)發(fā)展的緊迫需要。稠油的高輪 次開采主要是依靠蒸汽汽化潛熱加熱原油， 蒸汽中的水分對原油產(chǎn)出無益， 反而增加占據(jù)地層的孔隙體積，使采出液含水率上升，原油產(chǎn)量降低。為 了大幅度提高稠油的采收率，要求注井的蒸汽品質(zhì)越高越好，當(dāng)以蒸汽過 熱態(tài)為最佳。常規(guī)注汽使用的蒸汽為干度為 75%左右的濕飽和蒸汽，所含的水分不 但攜帶的熱量低，而且會使采出液含水率上升，導(dǎo)致原油產(chǎn)量和采收率降 低，相比而言，過熱蒸汽是對干度為 100%的干飽和蒸汽繼續(xù)加熱產(chǎn)生的， 其本身即為純氣

2、體狀態(tài)，具有更高的溫度和壓力，攜帶有更多的熱量，對 降低稠油粘度，提高原油產(chǎn)量和采收率具有更顯著的作用。中油八建公司生產(chǎn)制造的過熱注汽鍋爐，通過將濕飽和蒸汽經(jīng)過球形 汽水分離器進(jìn)行汽液兩相徹底分離，將分離出的蒸汽通過過熱段繼續(xù)加熱 至高過熱狀態(tài)，再將分離出的飽和水與過熱后的干蒸汽進(jìn)行汽化混合，產(chǎn) 生出高品質(zhì)的過熱蒸汽，同時將產(chǎn)生的蒸汽全部利用注井，具有出口零分 離、一次性注井、熱能利用率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。整個生產(chǎn)過程由程序 控制全自動進(jìn)行，保證注汽質(zhì)量，安全可靠。（一）、主要流程過熱注汽鍋爐的研發(fā)設(shè)計基于成熟的油田專用注汽鍋爐技術(shù)，采用的 結(jié)構(gòu)部件均經(jīng)過油田實際使用的檢驗，保證穩(wěn)定可靠主要流

3、程簡介：生水通過處理后，合格的軟化水供到高壓泵入口端， 水經(jīng)強(qiáng)制升壓后進(jìn)入水 -水換熱器， 經(jīng)預(yù)熱后的水進(jìn)入對流段， 在這里吸收 熱量后再進(jìn)入水 - 水換熱器作為熱源加熱給水，經(jīng)冷卻后進(jìn)入輻射段的入 口，水在輻射段經(jīng)加熱汽化后達(dá)到 70 80%的蒸汽干度，然后進(jìn)入到球形 汽水分離器進(jìn)行汽水分離，分離出的干蒸汽（干度99%以上）再進(jìn)入到過熱段，加熱后進(jìn)入噴水減溫器，與分離出的飽和水充分混合后注入井下。與常規(guī)注汽鍋爐相比，過熱注汽鍋爐把原來鍋爐對流段的光管段改變 為過熱段，并在原流程的基礎(chǔ)上增設(shè)了汽水分離器裝置和噴水減溫裝置。 通過增設(shè)的這些裝置，可以巧妙地把含有各種鹽分的水，在汽水分離裝置 中分

4、離，并通過噴水減溫裝置排出，讓汽水分離裝置中分離出的飽和蒸汽 再進(jìn)入過熱段受熱成為過熱蒸汽。過熱鍋爐使用的燃燒器為意大利愛諾基 ENERG Y-EBR 9MNV氣兩用型產(chǎn)品。以重油或稠油為燃料時采用介質(zhì)霧化，其額定出力、最大火焰長度、 最大火焰直徑均滿足鍋爐設(shè)計負(fù)荷的要求，該燃燒器可以在燃燒過程中根 據(jù)燃料結(jié)構(gòu)和組分適度調(diào)節(jié)爐膛火焰的長度和直徑，達(dá)到降低燃料單耗、 節(jié)約燃料的效果。（二）、運行過程中的安全保障措施 控制系統(tǒng)自動化程度高，有效保證安全運行。過熱注汽鍋爐實現(xiàn)了從啟動、點火到運行的全過程自動控制。程控全 過程包括從啟動點火、水火跟蹤、輻射段出口蒸汽干度檢測、球型汽水分 離器適時分離、

5、液位保持、干度恒定、汽水混合等，實現(xiàn)設(shè)計參數(shù)的全程 在線。整機(jī)系統(tǒng)具備了過程監(jiān)測與控制、故障報警、故障診斷、歷史數(shù)據(jù) 查詢、歷史故障查詢、數(shù)據(jù)報表自動生成。過熱鍋爐在原有普通鍋爐 18 項報警的基礎(chǔ)上增設(shè)了 11 項報警，并且 按照安全等級分為一級報警和二級報警進(jìn)行設(shè)定。 一級報警 18 項，主要有： 輻射段出口溫度、壓力，過熱段出口溫度、壓力高報警等。一級報警后， 鍋爐自動滅火，保護(hù)鍋爐不超壓、不燒高，保證鍋爐安全運行。二級報警 11 項，主要有：過熱段入口流量低報警和分離器液位高低報警等。二級報 警后，不立即滅火，以警示操作人員立即進(jìn)行調(diào)整，如果十分鐘內(nèi)未將運 行參數(shù)調(diào)整到范圍之內(nèi)鍋爐將滅

6、火，這樣可以保證鍋爐過熱運行平穩(wěn)。二、過熱注汽鍋爐運行情況歡喜嶺采油廠熱注 45#站使用的 YZG23-17.2/380-D 型過熱注汽鍋爐， 為遼河油田第一臺過熱注汽鍋爐，也是國內(nèi)首臺過熱鍋爐。其由中國石油 天然氣第八建設(shè)有限公司建造，鍋爐的設(shè)計蒸發(fā)量為 23t/h ，工作壓力 17.2MPa蒸汽溫度375C，熱效率88%過熱注汽鍋爐座落于歡 127西塊，于 2008年 1 0月開始建設(shè)， 2009年 5 月建成，同年 6 月 10 日 13：00 啟爐小火烘爐，次日 12:00 正式啟用投 注，到目前累計注汽量91079 m,累計投注井57 口，其中過熱運行21 口， 飽和運行 36 口。

7、上述運行都是以原油作為燃料進(jìn)行的。通過 57 口井的實 際運行來看,該過熱鍋爐運行較為平穩(wěn),確實可以生產(chǎn)出過熱蒸汽,同時 也能夠保障過熱運行的安全。（一）實際運行情況統(tǒng)計過熱運行一覽表：（共 21 口井）井號投注時間運行狀況排量蒸汽出口參數(shù)溫度壓力過熱度干度73-4752009 年 6 月 11 日 12:00過熱16.534415.11.6100LH1022009 年 7 月 4 日 16:00過熱1833613.52.3100H733-202009 年 7 月 18 日 16:00過熱1835115.26.310022-1233-182009 年 8 月 1 日 10:00過熱153481

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

9、:00過熱1834414.62.310034-172010 年 5 月 23 日 11:00過熱1533613.61.6100LH42010 年 6 月 18 日 14:00過熱1533513.31.810034-162010 年 6 月 22 日 14:00過熱1533513.22.410026-262010 年 10 月 13 日 13:00過熱1533313.1210030-232010 年 10 月 20 日 14:00過熱15.533813.63.7100（二）過熱注汽鍋爐運行中存在的主要問題1、由于過熱注汽鍋爐水處理目前采用化學(xué)除氧， 隨著藥品在減溫噴頭處的 高溫析出，致使噴水減溫

10、器噴頭發(fā)生堵塞，從啟爐至今，因處理減溫器故障累計停爐5次2、過熱運行時，當(dāng)過熱度達(dá)到 6 C以上時，因噴水減溫器沖洗減溫噴頭前 后的蒸汽溫度差異較大，易造成鋼圈損壞，導(dǎo)致管線漏失，從啟爐至今， 因處理注汽管線漏失停爐15次。三、多輪次注汽井注汽效果分析在投注過熱運行的21 口油井（吞吐輪次在813周期）中，4 口井 周期未完，3 口井油井水淹，1 口井因井況問題轉(zhuǎn)大修，1 口井周期內(nèi)多次 防汽竄關(guān)井，1 口井防井間干擾封井，1 口油井為長停井復(fù)產(chǎn)，此11 口油 井無可對比性，剩余10 口油井對比情況如下：表110 口油井過熱注汽前后周期效果統(tǒng)計表井號上二周期上一周期本周期（過熱注汽）備注注汽量

11、排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比注汽量排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比注汽量排水期周期產(chǎn)油生產(chǎn)天數(shù)油汽比33-23147202421410.16118463231550.27128749392850.73周期天數(shù)變長33-18165022871140.17169673341080.20153817113260.46周期天數(shù)變長34-211665213151390.791695912682100.751322613003200.98周期天數(shù)變長33-2517551915063990.861799403252180.18182936713500.37周期天數(shù)變長33-30137729341250.6898

12、683291270.33133056242620.47周期天數(shù)變長22-12178513041420.1718082130940.021758241154810.07周期天數(shù)變長28-1916523811850.052070142464160.121506332214820.15周期天數(shù)變長34-23101732391060.241020341560.0412872751490.06周期天數(shù)變長33-161584427132560.451475174381660.30150083471220.23生產(chǎn)周期變短33-13135059531890.711488118942040.601500356

13、21230.37生產(chǎn)周期變短10 口油井采用過熱注汽后，在注汽量不變的情況下，油井周期產(chǎn)油、油汽比較常規(guī)注汽有所上升，平均排水期有所下降。累注汽變化趨勢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產(chǎn)油變化趨勢OOOOOOO OOOOOOO OOOOOOO 7 6 5 4 3 2 16574228上二周期上一周期5565末周期周期油氣比例如：歡127-33-18井該井上二周期注汽量1650噸，排水期2天，周期產(chǎn)油287噸，生產(chǎn)天 數(shù)1

14、14天，周期油汽比0.17； 上一周期注汽量1696噸，排水期7天，周期 產(chǎn)油334噸，生產(chǎn)天數(shù)108天，周期油汽比0.20;采用過熱注汽后，周期 注汽量1538噸，排水期1天，周期產(chǎn)油711噸，生產(chǎn)天數(shù)326天，周期油 汽比0.46。33-18井上二周期生產(chǎn)曲線日產(chǎn)液 日產(chǎn)油 含水)噸( 量 產(chǎn) 日1009080706050403020100%(水含日期33-18井上一周期生產(chǎn)曲線日產(chǎn)液日產(chǎn)油 含水%( 水 含日期33-18井末周期生產(chǎn)曲線含水日產(chǎn)液日產(chǎn)油日期%( 水 含四、節(jié)能降耗方面1. 注汽單耗方面經(jīng)計算統(tǒng)計，過熱注汽鍋爐自投產(chǎn)以來，過熱運行時的實際平均單耗 為60.49kg/m3;飽

15、和運行時的平均單耗為 55.58kg/m3，相比采油廠單耗指 標(biāo)低4.92 kg/m 3,累計節(jié)約燃料油約280噸。截止到目前，該過熱鍋爐的利用率僅為47.5%,若將其利用率增加至80%每年預(yù)計可以節(jié)約燃料油 230噸。2. 鍋爐熱效率方面我廠技術(shù)監(jiān)督部門參照GB/T10180-2003工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程和SY/T6422-2008石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定標(biāo)準(zhǔn)對中油天然氣第八建設(shè)有限公司生產(chǎn)的過熱注汽鍋爐進(jìn)行了現(xiàn)場測試，實測該注汽 鍋爐熱效率為78.1%,于出廠設(shè)計的88%相差較大。序號名稱單位數(shù)據(jù)來源具體數(shù)據(jù)1設(shè)備名稱過熱注汽鍋爐2設(shè)備型號YZG23-17.2/380-D3設(shè)備生產(chǎn)

16、廠家中國石油天然氣第八建設(shè)有限公司4檢測地點歡喜嶺采油廠熱注作業(yè)一區(qū)45#號站5檢測日期2011 .3.26給水溫度C測試25.77給水壓力MPa測試15.78蒸汽溫度C測試330.49蒸汽壓力MPa測試：14.310蒸汽干度%測試100.011給水焓kJ/kg查表122.412濕蒸汽焓kJ/kg查表2631.013蒸汽流量kg/h測試15920.014燃油溫度C測試76.015燃油壓力MPa測試：0.616燃油密度kg/m3化驗930.017燃油流量L/h測試1260.018燃油熱值kJ/kg化驗43478.019燃油帶入熱kJ/h計算171879.620燃油放熱量kJ/h計算50947520.421鍋爐輸入熱kJ/h計算n51119400.022鍋爐輸出熱kJ/h計算39937540.923鍋爐表面溫度C測試49.024鍋爐正平衡效率%計算78.125環(huán)境溫度C測試-2.026排煙溫度C測試194.027排煙處CO含量10-6測試25.028排煙處CO2含量%測試9.529排煙處02含量%測試6.930過剩空氣系數(shù)計算1.431排煙損失%計算10.832散熱損失%計算8.033化學(xué)不完全燃燒損失%計算:0.034鍋爐反平衡效率%計算81.2五、下一步建議1、采用真空除氧裝置解決噴水減溫器