关键词：稠油；热采；注汽锅炉；节能减排
引言
随着常规油气田的开发，油价的高企，现在越来越多的石油公司开始聚焦于非常规油气田的开发，稠油由于在我国分布面积广，它的开发和开采越来越多的收到关注。我国有丰富的稠油资源，据统计，探明和控制储量已达到16×108吨，是排在美国、加拿大和委内瑞拉之后的第四大稠油生产国。国内稠油资源主要分布在胜利、辽河、河南、新疆和内蒙古等油田和省市。[1]我国陆上稠油资源探明与控制储量预计可达约为40×108吨，约占石油总资源量的20%以上，而与其对应的是每年原油开采中稠油仅占比10%。其中很重要的原因就是稠油需要采用热采注汽锅炉，其能耗的多少直接影响到稠油开发的效益。
在油田开发中，稠油注汽锅炉是石油在开采过程中需要用到的锅炉，然而稠油注汽锅炉能耗量非常巨大，不仅会给环境产生不利影响，还会给石油公司带来巨大的消耗，因此，对稠油热采注汽锅炉节能减排技术进行研究已经迫在眉睫。[2]
1 稠油油田概况
B油田属于东部典型稠油油田，油层埋深470.6-580.9m，地层温度32.3-45.3℃。原油500℃时粘度为330.89-1200.36mPa.s，当温度800℃时，粘度降为76.32-187.36mPa.s。在较高注汽温度下，原油粘度降低，具有良好的流动性。该区块于八十年代后期年投入开发，初期以常规降压开采和蒸汽吞吐两种方式进行，九十年代后期转为注热蒸汽为主，目前油田的开采成本高企，主要原因在于热采注汽锅炉能耗占比过高。如何提高稠油开发效益，降低热采注汽锅炉能耗占比，是亟需解决的稠油开采开发难题。
2 热采注汽锅炉热损分析
注汽锅炉在正常运行的条件下，其能耗主要在以下三个方面：
（1）排烟热损失
据统计分析，注汽锅炉炉温处于较低温度时，其排烟热损失最高能占总热损的80%以上，成为影响锅炉效率的主要因素。如何减少排烟热损，是目前提高热采注汽锅炉的主要方向之一。
（2）炉体散热损失
由于注汽锅炉运行后，炉体温度一般为60~80℃，比环境温度20℃高很多，存在向环境散热。其热损主要以对流和辐射同时存在，散热损失的大小与炉体问题、环境、风速等有关。
（3）未完全燃烧热损失。
燃料燃烧时，由于送风量不足，燃料与空气没有充分混合，会导致部分可燃物没有燃尽就随烟道排出，这会造成未完全燃烧热损失。
经过研究分析，可以看出排烟热损失是影响热热采注汽锅炉热效率的主要因素，其次是炉体散热损失和不完全燃烧热损失。由此可知，如何提高热采注汽锅炉热效率，亦需要从这三方面开展工作。
3 热采注汽锅炉节能减排措施
通过上述的分析可以明显得知，导致热采注汽锅炉热损失的主要因素是排烟热损失、炉体散热热损失和不完全燃烧热损失，下面基于这三个方面开展节能减排措施研究，从而提高热采锅炉热效率。
3.1优化锅炉温度，降低排烟热损
根据研究发现，锅炉温度与排烟热损失呈现正相关性，如果能够有针对性的优化锅炉温度，从而降低排烟温度，即可明显降低排烟热损。
在《稠油热采注汽锅炉烟气余热利用设想》一文中，作者提出了多种余热利用方式，通过这些方式能够显著降低排烟热损进而有效提高锅炉效率。图1为其推荐采用实施的高压烟-水交换的节能减排方式，经过测算其可回收98%的热损。[4]
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图1 低压烟-水热交换余热利用原理图[4]
3.2加强保温，降低散热热损
有针对性的选用导热系数低、耐高温、经济可行的保温材料，对锅炉进行隔离，能够有效限制对流段、辐射段、过渡段的散热损失，有效提高锅炉效率。在保温层的外围利用铝箔板进行密封，能够有效加强保温效果，降低强制对流的出现。优化锅炉保温层的施工，避免直通缝的出现，能够有效降低热损失。
3.3优化燃烧参数，提高燃烧效率
前期的研究表明，锅炉是否充分燃烧，其最重要的参数是空气量与燃料量的比，这个比例称之为过剩空气系数，该数值应该在1.20~1.40之间。常规人工调整，常常由于燃料的不均质，导致锅炉燃烧的不充分。随着注汽锅炉自动控制技术的发展，计算机能够自动优化注汽锅炉的参数，精确的控制过剩空气系数，有效提高了燃烧效率，降低了未燃烧热损。
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注汽锅炉自动控制含氧量仪表结构图[5]
4 结论与认识
1、热采注汽锅炉主要的热损主要存在排烟热损失、炉体散热热损失和不完全燃烧热损失三个方面；
2、针对排烟热损失、炉体散热热损失和不完全燃烧热损失采取有针对性的措施，能够有效降低热采注汽锅炉的能耗，实现节能减排的目的。
参考文献
[1]贾学军. 高粘度稠油开采方法的现状与研究进展[J]. 石油天然气学报, 2008, 030(002):529-531,537.
[2] 李涛. 稠油热采注汽锅炉节能减排措施要点分析[J]. 现代工业经济和信息化, 2015, 5(18):29-30.
[3] 钱正斌, 钱正刚. 稠油热采注汽锅炉烟气余热利用设想[J]. 新疆石油科技, 1998, 008(004):20-24.
[4] 夏强. 注汽锅炉自动控制含氧量的应用[J]. 中国电子商务, 2013, 000(023):234.
Research and Application of Energy Saving and Emission Reduction Measures for Thermal Recovery Steam Injection Boiler
Dong Lumin
(Gudong Steam Injection Brigade, Steam Injection Technical Service Center, Sinopec Shengli Oilfield Branch, Dongying, Shandong, 257000)
Abstract: In order to improve the development effect of heavy oil fields and reduce the viscosity of crude oil, thermal recovery and steam injection are conventional production methods. Compared with the development of conventional oil fields, the energy consumption of steam injection boilers accounts for a relatively large amount of energy in heavy oil development. This paper analyzes and studies the reasons for the high energy consumption of heavy oil thermal recovery steam injection boilers, and summarizes on this basis Measures for energy saving and emission reduction of steam injection boilers are provided to provide a useful reference for energy saving and emission reduction of similar boilers.
Key words: heavy oil; thermal recovery; steam injection boiler; energy saving and emission reduction
作者简介：董禄敏，1991.07.05，女，本科，山东利津人，2014年毕业于中国石油大学（华东）热能与动力工程专业。
论文作者:董禄敏
论文发表刊物:《科学与技术》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：汽锅论文; 损失论文; 锅炉论文; 排烟论文; 节能论文; 温度论文; 余热论文; 《科学与技术》2020年第1期论文;