張建華，張 偉，張 杰，張 振

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司石油機械廠，河北任丘 062550）

0 引言

華北油田公司擁有近百臺清蠟車和熱洗井設(shè)備，清蠟車底盤均采用柴油車，配置的鍋爐和發(fā)電機也使用柴油。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。

開發(fā)一種洗井清蠟設(shè)備，響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，降低生產(chǎn)成本，成為現(xiàn)實需求。設(shè)備載車發(fā)動機及車載鍋爐、發(fā)電機均使用CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣），同時考慮現(xiàn)場實際情況，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，實現(xiàn)清潔排放。設(shè)備研發(fā)以蒸汽清蠟車為基礎(chǔ)，配以CNG 底盤車、CNG 儲存與減壓控制裝置、油井伴生氣收集系統(tǒng)、高效車載鍋爐及燃燒控制系統(tǒng)，實現(xiàn)載車與上裝設(shè)備的有機結(jié)合，保證設(shè)備安全可靠運行。

1 CNG 替代柴油的意義

使用CNG 替代柴油作為載車燃料，特別是作為臺上設(shè)備燃料有以下三方面優(yōu)勢：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 的價格按2.8 元/Nm3，0#柴油的價格按5.3 元/L，按計算產(chǎn)生同樣熱量，柴油與CNG 所需費用比達到了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，也促進了成本降低。

因此，為響應(yīng)國家提出的節(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 主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

本項目針對油井和管線結(jié)蠟，特別是冷輸條件下的單井管線結(jié)蠟問題，開發(fā)了一種熱洗清蠟車，全車設(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。主要研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）載車的選擇和臺上設(shè)備的合理布局設(shè)計。選擇使用CNG 為燃料的成熟載貨汽車底盤，載重量和載貨空間能夠滿足車載鍋爐、發(fā)電機、CNG 儲存及減壓控制系統(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)計美觀合理、便于操作與維修。

（2）根據(jù)現(xiàn)場需求，開展CNG 儲存與減壓系統(tǒng)的設(shè)計與安全可靠的控制技術(shù)研究。進行汽車行駛和臺上設(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，載車燃料瓶組和上裝燃料瓶組的互供系統(tǒng)設(shè)計，保證燃料儲存與供給系統(tǒng)安全可靠運行。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，用被洗井（或鄰井）伴生氣為燃料，燃料費為零。當(dāng)套管伴生氣不足時，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)計實現(xiàn)了天然氣與伴生氣雙模燃燒控制系統(tǒng)。全自動化控制燃燒系統(tǒng)操作簡便，燃燒溫度控制穩(wěn)定；實現(xiàn)高溫蒸汽和熱水循環(huán)雙介質(zhì)加熱，加熱速度快，清蠟時間短；伴生氣采集→凈化→過濾一體化再利用車載系統(tǒng)，實現(xiàn)天然氣與伴生氣雙模燃燒控制，可根據(jù)情況隨時調(diào)節(jié)，并實現(xiàn)高溫蒸汽和熱水循環(huán)雙介質(zhì)加熱，加熱速度快，清蠟時間短。設(shè)備燃氣流程見圖2。

圖2 設(shè)備燃氣流程

（3）開展高效車載鍋爐、燃燒和控制系統(tǒng)的設(shè)計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)，煙排放溫度達到260 ℃左右時，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?？紤]到野外洗井天氣變化無常，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藏柜；本車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

試制一臺新型CNG熱洗清蠟車，在廠內(nèi)對該車進行了整車調(diào)試試驗，在水箱內(nèi)注入清水，啟動設(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)備出口溫度達到150 ℃，完全滿足蒸汽洗井要求，整車設(shè)備運行狀況良好，達到出廠驗收標(biāo)準(zhǔn)。

2019 年12 月13 日開始在華北油田采油四廠別古莊工區(qū)進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月通過了華北石油公司的出廠驗收，并得到用戶的一致肯定和好評。CNG（天然氣/伴生氣）熱洗清蠟車技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)語

該車型自2019 年形成第一臺樣車后，先后多次在華北油田進行試驗，現(xiàn)場設(shè)備運行狀況及效果受到使用單位的一致好評。另有5 臺在制，單臺平均價格125～150 萬元，CNG（天然氣/伴生氣）熱洗清蠟車在不到半年的市場開發(fā)推廣過程中，取得了豐碩的成果，后續(xù)市場計劃借助產(chǎn)品現(xiàn)場工業(yè)試驗這一強有力的產(chǎn)品展示推動，繼續(xù)開發(fā)遼河、長慶、新疆等油田市場。