CNG熱洗清蠟車(chē)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張建華，張 偉，張 杰，張 振

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司石油機(jī)械廠，河北任丘 062550）

0 引言

華北油田公司擁有近百臺(tái)清蠟車(chē)和熱洗井設(shè)備，清蠟車(chē)底盤(pán)均采用柴油車(chē)，配置的鍋爐和發(fā)電機(jī)也使用柴油。這些設(shè)備柴油消耗量大，排放較高，柴油使用管理上也存在缺陷，致使生產(chǎn)成本居高不下。

開(kāi)發(fā)一種洗井清蠟設(shè)備，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，降低生產(chǎn)成本，成為現(xiàn)實(shí)需求。設(shè)備載車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)載鍋爐、發(fā)電機(jī)均使用CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣），同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，鍋爐可使用油井伴生氣，完全替代柴油燃料，可大大降低清蠟洗井和疏通管線的成本，實(shí)現(xiàn)清潔排放。設(shè)備研發(fā)以蒸汽清蠟車(chē)為基礎(chǔ)，配以CNG 底盤(pán)車(chē)、CNG 儲(chǔ)存與減壓控制裝置、油井伴生氣收集系統(tǒng)、高效車(chē)載鍋爐及燃燒控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)載車(chē)與上裝設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

1 CNG 替代柴油的意義

使用CNG 替代柴油作為載車(chē)燃料，特別是作為臺(tái)上設(shè)備燃料有以下三方面優(yōu)勢(shì)：一是能大大節(jié)約燃料消耗成本。天然氣的熱值為8500 kcal/Nm3，柴油熱值為10 200 kcal/kg，柴油比重按0.85 kg/L，CNG 的價(jià)格按2.8 元/Nm3，0#柴油的價(jià)格按5.3 元/L，按計(jì)算產(chǎn)生同樣熱量，柴油與CNG 所需費(fèi)用比達(dá)到了1.8∶1，排除使用中的各種因素，仍有很大的成本下降空間；二是天然氣是清潔燃料，燃燒更加充分，燃燒尾氣排放更環(huán)保；三是使用CNG比柴油更容易管理，非正常渠道流失少，也促進(jìn)了成本降低。

因此，為響應(yīng)國(guó)家提出的節(jié)能減排政策，降低洗井清蠟和疏通管線作業(yè)成本，以天然氣替代柴油的技術(shù)方案于國(guó)于民、于公司都有利，是目前洗井清蠟設(shè)備發(fā)展的方向。

2 主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目針對(duì)油井和管線結(jié)蠟，特別是冷輸條件下的單井管線結(jié)蠟問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種熱洗清蠟車(chē)，全車(chē)設(shè)備均使用天然氣（CNG 和油井伴生氣），降低了洗井清蠟作業(yè)成本，減少了設(shè)備排放。主要研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）載車(chē)的選擇和臺(tái)上設(shè)備的合理布局設(shè)計(jì)。選擇使用CNG 為燃料的成熟載貨汽車(chē)底盤(pán)，載重量和載貨空間能夠滿足車(chē)載鍋爐、發(fā)電機(jī)、CNG 儲(chǔ)存及減壓控制系統(tǒng)、油井伴生氣收集及控制系統(tǒng)等上裝部件安裝要求，布局設(shè)計(jì)美觀合理、便于操作與維修。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求，開(kāi)展CNG 儲(chǔ)存與減壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安全可靠的控制技術(shù)研究。進(jìn)行汽車(chē)行駛和臺(tái)上設(shè)備所需CNG 氣瓶組、油井伴生氣引入系統(tǒng)和減壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，載車(chē)燃料瓶組和上裝燃料瓶組的互供系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證燃料儲(chǔ)存與供給系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。公司自行研制成功油井伴生氣采集裝置（圖1）、雜質(zhì)分離裝置和降壓穩(wěn)壓裝置，廢棄的油井伴生氣得到充分利用。洗井清蠟時(shí)，用被洗井（或鄰井）伴生氣為燃料，燃料費(fèi)為零。當(dāng)套管伴生氣不足時(shí)，可用天然氣代替，大幅降低了燃料成本。

圖1 伴生氣采集裝置

該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了天然氣與伴生氣雙模燃燒控制系統(tǒng)。全自動(dòng)化控制燃燒系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，燃燒溫度控制穩(wěn)定；實(shí)現(xiàn)高溫蒸汽和熱水循環(huán)雙介質(zhì)加熱，加熱速度快，清蠟時(shí)間短；伴生氣采集→凈化→過(guò)濾一體化再利用車(chē)載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)天然氣與伴生氣雙模燃燒控制，可根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)高溫蒸汽和熱水循環(huán)雙介質(zhì)加熱，加熱速度快，清蠟時(shí)間短。設(shè)備燃?xì)饬鞒桃?jiàn)圖2。

圖2 設(shè)備燃?xì)饬鞒?/p>

（3）開(kāi)展高效車(chē)載鍋爐、燃燒和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安全可靠的控制技術(shù)研究，保證鍋爐及燃燒系統(tǒng)的安全、節(jié)能、高效。鍋爐采用多重往復(fù)式煙排放系統(tǒng)，煙排放溫度達(dá)到260 ℃左右時(shí)，接近煙排放最低溫度；設(shè)備外殼使用100 mm 硅酸鋁保溫層，將加熱主體熱損失降至最低。

（4）產(chǎn)品適應(yīng)性設(shè)計(jì)。考慮到野外洗井天氣變化無(wú)常，本設(shè)備配有操作室，室內(nèi)有空調(diào)、座椅、照明燈和用于洗井記錄的桌式儲(chǔ)藏柜；本車(chē)不僅可用于油井清蠟、解卡，也可用于輸油管線的清洗、掃線、融油以及配合油井加藥作業(yè)。

3 應(yīng)用效果

試制一臺(tái)新型CNG熱洗清蠟車(chē)，在廠內(nèi)對(duì)該車(chē)進(jìn)行了整車(chē)調(diào)試試驗(yàn)，在水箱內(nèi)注入清水，啟動(dòng)設(shè)備燃燒系統(tǒng)，水溫迅速升高，起初加熱溫度為80 ℃，隨著預(yù)熱結(jié)束，設(shè)備爐體溫度逐步提高到210 ℃，設(shè)備出口溫度達(dá)到150 ℃，完全滿足蒸汽洗井要求，整車(chē)設(shè)備運(yùn)行狀況良好，達(dá)到出廠驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2019 年12 月13 日開(kāi)始在華北油田采油四廠別古莊工區(qū)進(jìn)行了多口不同井況油井的洗井清蠟作業(yè)，選取京733、新京18、京22-17 等具有代表性的10 口井，使用效果優(yōu)異。并于2020 年1月通過(guò)了華北石油公司的出廠驗(yàn)收，并得到用戶的一致肯定和好評(píng)。CNG（天然氣/伴生氣）熱洗清蠟車(chē)技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)語(yǔ)

該車(chē)型自2019 年形成第一臺(tái)樣車(chē)后，先后多次在華北油田進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況及效果受到使用單位的一致好評(píng)。另有5 臺(tái)在制，單臺(tái)平均價(jià)格125～150 萬(wàn)元，CNG（天然氣/伴生氣）熱洗清蠟車(chē)在不到半年的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)推廣過(guò)程中，取得了豐碩的成果，后續(xù)市場(chǎng)計(jì)劃借助產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)這一強(qiáng)有力的產(chǎn)品展示推動(dòng)，繼續(xù)開(kāi)發(fā)遼河、長(zhǎng)慶、新疆等油田市場(chǎng)。