蒸汽熱采項目在設(shè)計中出現(xiàn)的問題和解決方法

1、摘要摘要介紹了蒸汽熱采鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計及應注意的事項，其中包括注汽鍋爐，除氧器的選型，鍋爐給水系統(tǒng)的設(shè)計。同時，對高溫高壓蒸汽用管道、閥門、保溫及注汽采油樹提出了技術(shù)要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 注蒸汽鍋爐 高溫高壓 管閥選用蒸汽熱采項目在設(shè)計中出現(xiàn)的問題和解決方法蒸汽熱采項目在設(shè)計中出現(xiàn)的問題和解決方法該蒸汽熱采項目是蘇丹第一個熱采項目,系統(tǒng)規(guī)模為32t/h，設(shè)計壓力12MPa,設(shè)計溫度為325。采用汽包鍋爐，自然循環(huán)，全膜式壁，正壓燃燒的燃氣鍋爐，操作壓力為8MPa，操作溫度為305，保證一定的過熱度，滿足井口注蒸汽的干度要求。燃料燃料：采用油田伴生氣，供氣壓力0.5MPa。水源水源：自水源井，經(jīng)水

2、處理系統(tǒng)處理后,再經(jīng)緩沖罐和兩臺多級離心式鍋爐給水泵供給鍋爐。水質(zhì)指標滿足ASME汽包鍋爐水質(zhì)要求。儀表風系統(tǒng)：儀表風系統(tǒng)：站內(nèi)設(shè)置一套儀表風系統(tǒng)，供氣壓力0.70.9MPa?？刂疲嚎刂疲赫麄€注汽系統(tǒng)采用DCS控制，滿足業(yè)主的要求。 鍋爐爐型選擇應根據(jù)工程的實際情況選擇。對于蒸汽系統(tǒng)鍋爐，民用及電站一般采用汽包鍋爐（Drum-type），而在注蒸汽熱采工程中，國內(nèi)外普遍采用的是油田專用注汽鍋爐，鍋爐形式為直流鍋爐（Once-through）。本項目由國外設(shè)計院做基本設(shè)計，我公司做詳細設(shè)計。在爐型選擇上，我們經(jīng)過技術(shù)比較，及現(xiàn)場考察，提出了采用注蒸汽直流鍋爐代替基本設(shè)計所選用的汽包形式鍋爐，并向

3、業(yè)主提出技術(shù)澄清，但由于多方面原因，業(yè)主依然堅持采用基本設(shè)計所采用的汽包鍋爐。兩種爐型的結(jié)構(gòu)圖：注蒸汽鍋爐爐型對比注蒸汽鍋爐爐型對比直流鍋爐直流鍋爐汽包鍋爐汽包鍋爐適用于任何壓力使用壓力范圍低于直流（812Mpa小噸小噸位爐國內(nèi)外極少見位爐國內(nèi)外極少見）重量輕，金屬耗量小金屬耗量較直流多10%15%，(僅單個汽僅單個汽包直徑達包直徑達0.8mx6m，壁厚，壁厚80mm)制造、安裝及運輸方便制造周期較長，運輸體積大水容積小水容積大，蓄熱能力較高調(diào)節(jié)反應快，可迅速啟停調(diào)節(jié)反應慢工業(yè)、大型電力等高參數(shù)，大容量蒸汽需求場合民用、工業(yè)、電力以下是兩種爐型的對比：由上表可以看出，無論是適用性、經(jīng)濟性、操作

4、運行及維護方面，直流鍋爐均比汽包鍋爐更適合本次蒸汽熱采項目。因此，在以后的同類項目中，爐型選擇是著重注意的問題。根據(jù)ASME標準：12MPa壓力下汽包爐給水氧含量應不超過7ug/L。在本項目基本設(shè)計中，采用熱力除氧器，可確保給水中氧含量不超過7g/L，CO2含量幾乎為0。但是為了滿足鍋爐給水泵入口汽蝕余量要求，除氧器需要高位設(shè)置，一般設(shè)置在710米高的操作平臺上，利用高度產(chǎn)生的靜壓來改善給水泵入口的汽蝕性能。對于一個尺寸約6.0mx5.0mx5.5m的撬裝設(shè)備來說，采用710米高的鋼平臺造價高昂，操作、維護也較麻煩。優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計：詳細設(shè)計采用低位熱力除氧器，布置在0米層，采用消除汽蝕裝置與

5、給水加壓裝置消除汽蝕裝置與給水加壓裝置，保證鍋爐給水泵不發(fā)生汽蝕，大大降低了土建造價，安裝簡單快捷，便于維護保養(yǎng)。除氧器高位布置除氧器低位布置 鍋爐給水采用兩臺（一用一備）離心泵作為給水泵，給水泵出口總管設(shè)置流量控制閥。鍋爐給水采用兩臺（一用一備）離心泵作為給水泵，給水泵出口總管設(shè)置流量控制閥。離心泵離心泵為防止為防止氣蝕和氣蝕和過熱過熱，需泵保護系統(tǒng)即最小流量控制，需泵保護系統(tǒng)即最小流量控制，主要有以下四種形式：主要有以下四種形式：* 設(shè)置手動旁路閥設(shè)置手動旁路閥 誤差較大，一般不常使用或不單獨使用。* 設(shè)置旁路和限流孔板設(shè)置旁路和限流孔板 準確度較差， 壓差較大，易引起管線振動和噪聲，旁路

6、流量增大了泵的能力和操作費用。* 設(shè)置旁路自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置旁路自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng) 造價昂貴，維護費用高。旁通閥開啟瞬間，降壓劇烈，水流湍急，導致旁路系統(tǒng)汽穴腐蝕。* 設(shè)置自動再循環(huán)閥設(shè)置自動再循環(huán)閥具有流量感知、止回，旁通控制和多級降壓四種功能，簡化旁通回流系統(tǒng)，主路止回閥，開啟與旁通由機械聯(lián)動，隨時可保證泵需要的回流量，對泵可提供即時保護。圖-1設(shè)置旁路自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖-2帶有自動再循環(huán)閥的給水系統(tǒng)圖 本項目采用帶自動再循環(huán)閥的給水系統(tǒng)：系統(tǒng)簡單，旁通多級減壓，減少了突然降壓帶來的汽蝕，整個系統(tǒng)安裝維護費用低。在閥的選型中應注意，對于高壓給水,應選擇高壓型多級減壓式旁路，可消除高速流動介

7、質(zhì)產(chǎn)生的噪聲，防止氣蝕和閃蒸對閥門元件的破壞。由于鍋爐及燃燒系統(tǒng)均由廠家提供，在采購技術(shù)書中一定要明確供貨范圍及相關(guān)的技術(shù)要求，同時也要滿足業(yè)主的相關(guān)要求。鍋爐為撬裝結(jié)構(gòu)，附全自動燃燒器，根據(jù)業(yè)主要求燃燒器采用進口全自動燃燒器，并能實現(xiàn)遠程控制。燃燒器采用比例調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比應大于6:1，并且能滿足鍋爐110%負荷要求。燃燒器應能適應業(yè)主提供的燃料氣的組分要求。燃燒器應為低氮型，氮氧化物排放濃度不高于200 mg/Nm3。燃燒器入口燃氣壓力0.5Mpa，鍋爐供貨范圍應包括燃氣調(diào)壓、計量、燃氣調(diào)壓、計量、安全閥、吹掃、發(fā)散及安全閥、吹掃、發(fā)散及燃氣檢漏等燃氣檢漏等裝置裝置。燃燒器應具有燃氣閥組的檢漏

8、、點火、熄火保護、燃氣壓力保護、風壓保護、負荷調(diào)節(jié)等過程全部自動控制的功能。中石化江漢石油工程設(shè)計有限公司中石化江漢石油工程設(shè)計有限公司 在設(shè)計過程中，基本設(shè)計中對鍋爐設(shè)備是否帶“S”鋼印，即蒸汽動力鍋爐ASME認證，并未做具體要求，在技術(shù)規(guī)格書和采購文件中也未提及，在定標前，我們就鍋爐是否帶“S”鋼印及時與監(jiān)理、業(yè)主溝通，并最終根據(jù)業(yè)主的要求加蓋“S”鋼印，壓力容器均需蓋“U”鋼印。經(jīng)了解，對于本項目鍋爐設(shè)備是否帶鋼印，價格相差大約在3050萬左右，這個也是我們在做國外項目中需要注意的問題，應在項目的投標階段加以明確，以免造成較大的經(jīng)濟損失。ASMEASME鋼印鋼印密封材料耐溫耐壓圖表密封材

9、料耐溫耐壓圖表 在以往油氣田地面工程設(shè)計中，使用溫度最高也就是導熱油，設(shè)計溫度大約200左右，閥門密封一般采用PTFE，VITON，PEEK等非金屬密封材料。軟密封最高使用溫度不超過260。 在蒸汽熱采項目中,應采用金屬制閥座材料, 即硬密封閥門，密封面堆焊13Cr或STL。同時閥門采用增強柔性石墨填料，使用溫度可達425，滿足輸送高壓蒸汽的要求。 閥門壓力等級根據(jù)閥門壓力等級根據(jù)ASME16.5 ASME16.5 標準鋼制標準鋼制閥門壓力閥門壓力- -溫度等級表選用溫度等級表選用1500#1500#等級等級，端面采用RTJ形式或直接焊接形式，內(nèi)漏應滿足API598閥門的檢查和試驗規(guī)定。 管道

10、直接與鋼結(jié)構(gòu)接觸產(chǎn)生熱橋問題，熱損失較大，易引起人員燙傷，干度（蒸汽含水量）不能保證。保溫管托，底部采用PTFE摩擦副，保證管道系統(tǒng)的安全性，無熱橋問題，保溫效果好。工作管與支座焊接 對于注氣管線,根據(jù)資料顯示注氣管線熱損失占整個系統(tǒng)熱損失25%,在稠油熱采工程中，保證注蒸汽干度是非常重要的,應盡量降低管線熱損失,提高管線保溫效果。保溫材料選擇硅酸鈣，厚度可按材料導熱系數(shù)計算或根據(jù)業(yè)主保溫規(guī)格書選取。管道支座采用保溫支座。保溫材料保溫材料保溫支座與普通支座比較保溫支座與普通支座比較 、 溫度類別適用溫度范圍溫度類別適用溫度范圍K-5082U-18121L-4682V2121P-2982X-18176（熱采）R449Y-18343 （熱采）S-1866Z Z-18-18380 380 （熱采）（熱采）T-1882考慮采油樹耐高溫的問題,針對本項目,井口轉(zhuǎn)置和采油樹應滿足下表要求,除設(shè)計符合API 6A規(guī)范要求外,工作壓力應滿足3000PSI,溫度級別應根據(jù)溫度范圍按下表選用:現(xiàn)有的采油樹作為注蒸汽井應考慮得問題：現(xiàn)有的采油樹作為注蒸汽井應考慮得問題：耐壓：耐壓：不成問題,工作壓力一般為2135Mpa,耐溫：耐溫：一般不超過120, 蒸汽溫度325。對業(yè)主的建議對業(yè)主的建議：考慮耐高溫問題，井口轉(zhuǎn)置和采油樹應滿足下表要求,除設(shè)計符合API 6A規(guī)范要求外,工作壓力應滿足3000PSI