过热注汽锅炉的试验与应用

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，其本身即为纯气体状态，具有更高的温度

2、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。主要流程简介：生水通过处理后，合格的软化

3、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7080%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

4、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ENERGY-EBR 9MNV 油气两用型产品。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、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

5、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

6、/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375，热效率88%。过热注汽锅炉座落于欢127西块，于2008年10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 m3，累计投注井57口，其中过热运行21口，饱和运行36口。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

7、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1534815.62.910033-3075-4732009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14:0

8、0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15:00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1

9、533313.1210030-232010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

10、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1 10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33-23147202421410.16 118463231550.27 12874939285 0.73 周期天数变长33-18165022871140.17 169673341080.200.46 周期天数变长34-211665213151390.79 1695912682

11、100.75 132261300320 0.98 周期天数变长33-2517551915063990.86 1799403252180.180.37 周期天数变长33-30137729341250.68 98683291270.330.47 周期天数变长22-12178513041420.1702 175824115481 0.07 周期天数变长28-1916523811850.05 2070142464160.12 150633221482 0.15 周期天数变长34-23101732391060.24 10203

12、41560.04 1287275149 0.06 周期天数变长33-161584427132560.45 1475174381660.300.23 生产周期变短33-13135059531890.71 1488118942040.600.37 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。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114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

13、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。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/m3，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

14、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给水温度测试25.7 7给水压力MPa测试15.7 8蒸汽温度测试330.4 9蒸汽压力MPa测试14.3 10蒸汽干度测试100.0 11给水焓kJ/kg查表122.4 12湿蒸汽焓kJ/kg查表2631.0 13蒸汽流量kg/h测

15、试15920.0 14燃油温度测试76.0 15燃油压力MPa测试0.6 16燃油密度kg/m3化验930.0 17燃油流量L/h测试1260.0 18燃油热值kJ/kg化验43478.0 19燃油带入热kJ/h计算171879.6 20燃油放热量kJ/h计算50947520.4 21锅炉输入热kJ/h计算51119400.0 22锅炉输出热kJ/h计算39937540.9 23锅炉表面温度测试49.0 24锅炉正平衡效率计算78.1 25环境温度测试-2.0 26排烟温度测试194.0 27排烟处CO含量 10-6测试25.0 28排烟处CO2含量测试9.5 29排烟处O2含量测试6.9 30过剩空气系数计算1.4 31排烟损失计算10.8 32散热损失计算8.0 33化学不完全燃烧损失计算0.0 34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喷头易堵的问题。目前过热注汽锅炉采用