王楠 王治遠(yuǎn)

【摘要】本文通過多功能余熱回收裝置在油田鉆井中的應(yīng)用情況，對裝置的研發(fā)、試驗(yàn)及應(yīng)用情況作了描述，并對其使用過程中的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較，同時(shí)通過設(shè)計(jì)研發(fā)新系列余熱回收裝置來解決當(dāng)前問題

【關(guān)鍵詞】多功能 柴油機(jī) 尾氣余熱 回收

目前我國大部分油田鉆井隊(duì)配備的動力設(shè)備為兩臺沃爾沃300-720kw柴油發(fā)電機(jī)，及三臺濟(jì)南柴油機(jī)廠生產(chǎn)的190柴油發(fā)動機(jī)，在運(yùn)行中排煙溫度一般在200℃到350℃之間，高溫?zé)煔庵苯优湃氪髿庠斐赡茉吹睦速M(fèi)和環(huán)境的污染。

在現(xiàn)場作業(yè)過程中，柴油機(jī)尾氣余熱沒有得到利用，而鉆井隊(duì)又根據(jù)生產(chǎn)情況安裝配套的加熱系統(tǒng)和井場清洗系統(tǒng)，造成資源的重復(fù)浪費(fèi)，不符合國家和石油行業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略。因此急需開展柴油機(jī)尾氣余熱回收利用技術(shù)的研究，解決能源浪費(fèi)、環(huán)保問題，降低鉆井運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1 熱水余熱回收裝置的開發(fā)

鑒于以上，在2010年1月研制了第一代柴油機(jī)熱水余熱回收裝置，并于2010年3月2日長慶油田第五項(xiàng)目部井隊(duì)進(jìn)行了試驗(yàn) 。工藝流程如下圖：

熱水余熱回收裝置安裝在柴油機(jī)出口處取代原消音器，用高壓橡膠軟管按照工藝流程圖連接熱水余熱回收裝置和水箱撬體。水箱撬體安裝三臺流量12.5m³/h、揚(yáng)程32m的循環(huán)泵。一臺進(jìn)行余熱回收水循環(huán)，一臺供柴油罐伴熱水循環(huán)；另一臺作為備用泵。水箱上安裝有電接點(diǎn)溫度計(jì)，用水箱溫度來控制循環(huán)泵的起、停以及水箱溫度的超溫報(bào)警。

現(xiàn)場有40m³柴油罐二套，柴油罐為未保溫的裸罐，柴油罐中各加入20 m³的0號柴油。現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)如下表1所示：

從以上的測試數(shù)據(jù)來看，利用回收的柴油機(jī)余熱對柴油罐中的柴油進(jìn)行加熱，在環(huán)境溫度為-7℃時(shí)，將柴油溫度升高了25℃，這就是說在環(huán)境溫度為-7℃時(shí)利用余熱回收裝置能夠正常使用0#柴油。通過了這次測試后，我們在2010年10月向川慶鉆探公司提供了15臺設(shè)備，通過一年的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行良好，給用戶帶來了良好的經(jīng)濟(jì)收益和社會效益。

2 汽、水多功能余熱回收裝置的開發(fā)

2011年我公司在向渤海鉆探公司推薦余熱回收裝置時(shí)，用戶提出裝置除正常提供熱水外，還要產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行現(xiàn)場清理以及解凍。通過多次試制，開發(fā)出了汽、水多功能余熱回收裝置，這是一種高效、節(jié)能產(chǎn)品，集消音、滅火、余熱回收等功能于一身，即可回收熱量，又可代替消音器。通過對柴油機(jī)（發(fā)電機(jī)）的高溫?zé)煔獾奶幚恚詹裼蜋C(jī)（發(fā)電機(jī)）煙氣的熱量，使排煙溫度降低到110℃。熱水余熱回收器可產(chǎn)生溫度65℃的熱水，蒸汽余熱回收器可產(chǎn)生溫度120℃的飽和蒸汽。

熱水循環(huán)泵把吸收煙氣熱量溫度升高的熱水通過橡膠軟管送到柴油罐給柴油伴熱，使0#柴油在冬季也能正常使用。

蒸汽給水泵把水箱的熱水送入蒸汽余熱回收器，產(chǎn)生溫度120℃的飽和蒸汽。進(jìn)行井場清洗。

2012年10月，在大慶鉆井現(xiàn)場井隊(duì)進(jìn)行了測試。其工藝流程如下圖：

現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)如下表2所示：

現(xiàn)場對蒸汽余熱回收器也進(jìn)行了測試，在水箱水溫達(dá)到30℃時(shí)，開啟多級泵，調(diào)節(jié)蒸汽余熱回收器前的閥門，使進(jìn)入蒸汽余熱回收器的水流量達(dá)到0.3m³/h。5分鐘時(shí)間，蒸汽噴槍噴出蒸汽，蒸汽可連續(xù)工作不間斷，在出口處測得蒸汽溫度為140℃，實(shí)測出口壓力0.5MPa。

整個(gè)余熱回收系統(tǒng)能正常穩(wěn)定運(yùn)行，能將排煙溫度從270℃降低到了115℃，節(jié)能減排效果非常明顯。柴油發(fā)動機(jī)的排煙溫度在250℃以上時(shí)，單臺熱水余熱回收裝置回收的熱量高于70kw。單臺余熱回收裝置在環(huán)境溫度-10℃時(shí)，可以保證柴油罐的柴油溫度不低于15℃。柴油發(fā)動機(jī)的排煙溫度在250℃以上時(shí)，可隨時(shí)、連續(xù)產(chǎn)生120℃以上溫度的蒸汽。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

鉆井隊(duì)在北方作業(yè)時(shí)，一般約5個(gè)月時(shí)間使用-20#柴油作為燃料。按照每個(gè)井隊(duì)月平均使用柴油150噸計(jì)算，5個(gè)月需要消耗-20#柴油750噸。如果充分利用余熱來給柴油罐伴熱可用0號柴油代替-20#柴油，價(jià)差按照500元/噸計(jì)算，則一個(gè)冬季可節(jié)省燃料費(fèi)37.5萬元，一個(gè)冬季節(jié)約柴油的費(fèi)用即可回收設(shè)備投資。蒸汽余熱回收使用效果等同于電蒸汽發(fā)生器和燃煤鍋爐，功率可以達(dá)到30kw。完全可以取代電蒸汽發(fā)生器和燃煤鍋爐，又節(jié)省了相當(dāng)一部分燃料費(fèi)用。

4 結(jié)束語

目前多功能余熱回收裝置已經(jīng)在大慶，大港，華北，新疆，內(nèi)蒙等多個(gè)地區(qū)的油田井隊(duì)上進(jìn)行了使用。節(jié)約了能源，降低冬季燃料成本；整個(gè)裝置屬非壓力容器且占地少易于操作，減少了使用單位的管理費(fèi)用及安全隱患，同時(shí)安全環(huán)保，減少了碳化物和有害氣體的排放，尤其適用于廣大北方油田地區(qū)，特別是冬季時(shí)間長且低溫低的內(nèi)蒙、東北以及新疆等地油田。

作者簡介

王楠，助理工程師，2002年6月畢業(yè)于中國石油管道學(xué)院焊接專業(yè)，目前在天津中油現(xiàn)代石油設(shè)備有限公司從事生產(chǎn)及工藝管理工作。