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井下蒸汽车“油改气”研发与应用
 

井下蒸汽车“油改气”研发与应用

摘要  井下作业传统蒸汽车使用燃烧柴油产生的热量加热水来进行井下作业。通过对青海油田井下作业公司蒸汽车“油改气”研发与应用。结果表明:蒸汽车可以由CNG代替柴油进行井下作业,且具有工作环境干净、工作效率高、节约作业成本等优点,并为油田CNG的应用提供一定的参考。

关键词  蒸汽车;改造;CNG

0引言

目前,青海油田井下作业主要使用燃油蒸汽车进行井下作业,每年消耗大量的柴油,使企业成本逐年上升。而天然气作为一种新型能源,价格较柴油低,在柴达木盆地储量丰富,随着油田开发力度的逐年加大,油田油井的数量也将会不断增多,油井服务也将随着增多,对蒸汽车的需求量也将随之增多。针对这种情况,研制开发燃气蒸汽车代替燃油蒸汽车,在油田生产中推广使用势在必行。

1 技术思路

保留原车的柴油机、减速器、鼓风机、水泵、水罐,为满足“油改气”需要,将原车的燃油锅炉替换成燃气锅炉;增加一组天然气储气钢瓶,增加一套天然气减压装置及流量监测装置;增加一套天然气燃烧装置,增加一套锅炉控制系统及电源系统。经“油改气”后的蒸汽车工作流程与原车一致,满足现场使用要求。

主要技术参数:

最高工作压力:6MPa

最大工作排量:1000L/h

最高工作温度:220

工作介质:清水

工作电源:24VDC

锅炉燃料:CNG

工作时间:≥4h

2 技术分析

蒸汽车“油改气”的研发,主要解决了由于成品油价格的上涨给油田井下作业带来成本过高的问题。蒸汽车“油改气”后提高了蒸汽车的单车工作效率,为岗位作业工作人员保障了良好的工作环境,减少因作业施工造成的环境污染。

2.1 结构

整套装置主要包括车载燃气锅炉、4方水罐、车载压缩天然气钢瓶、柴油机、减速器、鼓风机、水泵、天然气减压系统。整体装置长5.3米,宽2.4米。主体部分高度1.9米。

平面结构布置图

2.2 工作原理

水源来自尾部4方水罐,车载4100柴油发动机为陶瓷柱塞泵提供动力。水经陶瓷柱塞泵流进燃气锅炉进行加热。经过加热的蒸汽进入分液包进行分流,锅炉自动控制柜所需参数在分液包采集,工作蒸汽流入1寸高压胶管进行施工作业。

车载24VDC电瓶提供电源。通过逆变变压器为燃烧器、车载锅炉控制系统提供电源。可燃气体保护器、探测仪、温度变送器、压力变送器等信号电源接入车载控制柜。

20MPa压缩天然气通过三级减压阀减压后,为燃烧器提供37KPa的天然气。

2.3关键技术

一是压缩天然气的应用,替代柴油作为主要燃料。通过计算及现场试验确定所需压缩天然气的用量,统计用量配置压缩天然气钢瓶的数量,为整套装置提供气源。

二是立式车载燃气锅炉的应用。立式车载燃气锅炉是蒸汽车上的主要部件,做为产生蒸汽的重要部件,它是由内盘管,外盘管和平盘管三部分组成,所用的盘管规格为φ28×3,盘管的材质为20g,工作时每小时可以产生1000kg,最高温度为220℃的蒸汽。炉体的外壳和内壳之间有50mm的隔热矿棉板,确保了蒸汽发生器工作时炉体表面温度不高于40℃。

三是该系统采用车载DC24V电瓶供电,通过逆变变压器来实现控制柜、燃烧器,可燃气体保护器的供电要求。

四是控制系统采用手动、自动两种模式,在自动模式下,燃烧器根据出水温度自动控制燃烧器启动、停止和大小火转换。系统具备:停炉温度、小火温度、启炉温度、大火温度、水温高限、出水压力等参数。同时具有水温超高和压力超高报警,当水温、压力超高和燃烧器熄火故障后,燃烧器停止运行并蜂鸣器报警。

3 现场实际应用对比

天然气蒸汽车于20107月改造完毕,经过近1年时间的使用,现场效果良好,经技术人员现场测绘,工作效率相当于原柴油设备的两倍,设备现场工作效率及燃料费用对比:

燃料类型

油管数量(根)

蒸汽温度(°C

蒸汽压力(MPa)

水泵转速(r/min)

工作时间(h)

燃料消耗

柴油

130

140~150

0.3

1450~1500

5.1

91.8L

天然气

130

150~160

0.5

1450~1500

2.4

72 m3

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