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类型德国海茵茨曼双燃料系统在井队应用试验.doc

  • 上传人:czsj190
  • 文档编号:6798044
  • 上传时间:2019-04-22
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    德国海茵茨曼双燃料系统在井队应用试验.doc
    资源描述:

    1、1德国海茵茨曼双燃料系统在钻井队应用试验一、 柴油/天然气双燃料系统的应用背景随着能源价格的不断上涨,在油气田钻探领域里,燃料费用已经占到钻井成本的 30%左右,如何降低钻井过程中的燃料成本,成为钻井行业的一项重大课题。利用天然气代替柴油的纯天然气发动机和柴油/ 天然气双燃料发动机代替柴油机作为钻井的主动力,已经被石油钻井所认识。用天然气完全代替柴油的纯天然气发动机,目前处于试验阶段。由于受天然气气源和一些技术问题的影响,以及采购成本的影响,短期内难以大量投入应用。油田钻井目前拥有大量的柴油发动机,对这部分柴油机进行改造,使其能够节省燃料费用,具有更大的现实意义。因此,利用柴油/ 天然气双燃料

    2、系统对原有柴油发动机进行改造,成为石油钻井节能减排的主要工作之一。塔里木油田引进德国海茵茨曼双燃料系统,对传统的柴油发动机进行改造,做了许多有益的尝试。二、 德国海茵茨曼双燃料系统简介德国海茵茨曼双燃料系统最大的优点在于对原柴油机机体几乎不进行任何 改 变 , 只 是 在 空 气 进 气 的 同 时 引 进 一 路 燃 气 , 通 过 控 制燃 气 来 实 现 对 柴油的替代 , 但是燃气不参与调速。 当 发生负载变化时(加载或减载, 首 先是 柴 油 迅 速 的 变 化 ( 加 油 或 减 油 ) 来 维 持 转 速 ,然 后 燃 气 控 制 器 根 据转 速和油门位置的变化,控制燃气阀门逐

    3、渐到 2MAP图中事先所设定的位置,在 燃 气 的 量 发 生 变 化 ( 增 加 或 减 少 ) 的同 时 , 调 速 器 也 在 控 制 油 泵 齿条 使柴油的量发生变化(减少或增加) ,使发动机维持在一个稳定的工作状态 , 所 以 发 动 机 的 动 态 特 性 仍 然为 柴 油 机 的 的 特 性 , 可 以 很 好 的 满 足 负 载频繁变 化的工况要求。1、系统图:2、燃气 MAP 图燃气阀在各个工况允许的最大开度是受到 MAP 图限制的。MAP 图各个坐标含义如下:X:转速;Y:柴油系统油门位置;3Z:燃气阀最大开度。三、 运行试验2011 年元月,我们对井队 4 号发动机进行了

    4、双燃料改造,同时安装了柴油流量计。在 3 号发动机上也安装了柴油流量计,以方便双燃料发动机与柴油发动机进行对比。以下是两台机子同时运行时的运行数据。运行点4*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.01.12 钻井深度:3515m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转速 (r/min) A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)09:00 14237 2642 64.3 9.1 900 468 473 448 445 444 452 526 450 388 4

    5、16 413 416 75 334211:00 14351 2706 57.5 7.5 780 468 460 447 448 438 458 486 371 314 333 331 340 75 352812:00 14384 2740 64.1 16.5 800 489 499 472 465 465 473 521 447 380 410 409 411 75 352813:00 14432 2778 61.0 16.0 800 431 440 420 417 411 419 498 380 297 329 303 311 75 368014:00 14478 2817 60.0 16.

    6、0 800 480 483 459 454 452 465 528 442 382 417 417 423 75 375915:00 14581 2845 51.0 1.5 750 317 302 304 285 297 320 458 335 256 301 300 322 75 3822小计6 小时 344 203 480柴油替代率:344(344+203)=62.9%5*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.01.13 钻井深度:3657 m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转速 (r/min) A1

    7、 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)11:00 14840 3066 55.0 14.0 840 425 419 407 406 407 425 524 418 358 376 381 390 75 420912:00 14887 3099 56.0 14.5 820 450 452 430 429 425 439 529 433 373 393 392 401 75 430413:00 14935 3135 39.8 1.0 790 220 219 210 196 187 219 402 200 125 206 183 233 75 43

    8、9514:00 14976 3164 57.6 16.5 830 477 476 448 449 447 460 532 447 384 414 414 432 75 448115:00 15021 3196 54.6 11.4 840 437 431 424 418 439 414 523 426 336 381 385 400 75 456816:00 15073 3234 57.0 15.0 830 416 423 405 409 415 431 522 426 358 386 392 401 75 468017:00 15119 3268 42.1 1.4 800 148 151 13

    9、7 128 153 179 346 200 99 165 146 194 75 476418:00 15164 3300 58.6 14.3 800 426 457 446 442 434 457 535 442 371 407 409 421 75 484719:00 15206 3333 61.2 18.6 820 498 498 480 472 469 481 536 469 400 436 438 444 75 493320:00 15250 3373 63.1 7.4 780 440 436 427 419 416 430 535 440 375 406 407 420 75 502

    10、921:00 15279 3395 54.3 8.8 800 419 411 420 407 400 424 523 417 344 380 377 395 75 5103小计10 小时 439 329 894柴油替代率:439(439+329)=57.1%6*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.01.19 钻井深度:4400m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)15:00 18577

    11、 6250 67.6 20.3 900 77 440 431 433 421 414 425 562 455 388 440 435 443 74 1250816:00 18625 6305 67.8 21.9 880 80 449 442 439 427 420 427 569 460 396 444 442 444 75 1260517:00 18627 6357 57.7 16.1 860 76 433 427 428 415 410 415 560 439 389 433 429 444 75 1270518:00 18724 6406 68.2 21.0 860 88 475 474

    12、 466 457 455 451 596 488 422 463 465 459 75 1280319:00 18773 6462 69.3 20.5 890 80 470 473 459 450 447 439 592 485 410 457 456 451 74 1288620:00 18815 6512 51.8 7.9 900 70 355 333 342 355 342 345 483 371 311 365 361 380 70 1296321:00 18840 6540 43.4 2.4 830 75 212 173 208 195 195 213 386 238 176 256

    13、 223 261 75 1306422:00 18866 6570 51.2 6.7 860 75 390 370 371 361 349 364 490 360 314 352 347 372 75 1317423:00 18919 6620 42.0 1.7 800 80 241 231 246 234 230 248 425 282 227 293 261 282 75 13261小计8 小时 342 370 753柴油替代率:342(342+370)=48%7*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.23 钻井深度:4800m排温 3 号柴油机

    14、时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)14:20 20708 10790 62.2 19.6 860 80 465 448 441 423 422 418 561 502 433 472 457 464 75 1964515:00 20754 10820 61.5 19.1 860 78 453 437 431 416 413 415 558 491 432 465 455 464 74 1970916:00 20804 10863 57.8

    15、17.8 850 76 443 422 417 409 402 409 552 480 420 447 443 455 75 1979517:00 20804 10863 57.0 15.0 850 75 416 390 391 393 376 392 549 463 396 421 423 447 75 1986118:00 20903 10939 60.4 18.4 870 80 450 430 422 411 410 413 552 482 421 446 447 453 76 1997319:00 20944 10972 47.4 3.7 810 75 228 183 211 200

    16、198 215 445 318 188 294 265 300 73 2006220:00 20997 11013 56.7 9.1 790 77 443 425 424 385 375 380 531 447 381 404 397 411 75 2014121:00 21039 11053 61.3 18.9 860 76 452 435 426 414 414 415 547 479 420 449 441 449 75 2021322:00 21097 11096 59.3 17.5 860 75 430 412 408 400 400 406 550 484 427 458 451

    17、462 74 2031223:00 21118 11114 41.7 1.7 830 75 112 69 93 92 102 111 385 198 92 136 113 173 70 2046200:00 21130 11122 41.4 1.5 850 75 118 71 96 93 103 113 385 197 92 138 121 176 75 20627小计9 小时 40分422 332 985柴油替代率:422(422+332)=56%8*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.24 钻井深度:4900m排温 3 号柴油机时间 气量 (立

    18、方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)10:00 21455 11393 59.8 17.9 860 76 424 403 400 391 386 393 547 476 420 439 437 447 74 2185611:00 21512 11436 63.2 20.1 830 76 451 443 431 419 414 417 548 495 436 462 450 460 74 2193012:00 21566 11477 59.7 17.5 840

    19、75 430 412 402 399 391 402 553 479 427 444 440 454 75 2201213:00 21623 11523 67.1 21.2 860 80 474 471 456 446 443 439 556 519 448 481 474 476 75 2208314:00 21693 11579 59.0 16.9 830 80 467 463 454 442 439 436 559 517 445 486 476 480 75 2217415:00 21755 11626 61.3 18.8 840 77 453 433 414 414 410 411

    20、560 496 434 467 455 471 75 2226216:00 21783 11653 56.8 1.0 750 77 304 259 286 268 268 279 500 384 317 362 346 359 75 2231717:00 21800 11690 48.9 4.2 810 75 241 201 215 208 210 218 471 345 270 326 304 321 70 2234818:00 21815 11720 36.6 1.0 850 75 124 103 114 112 101 117 344 218 147 184 186 212 75 223

    21、79小计8 小时 360 327 523柴油替代率:360(360+327)=52.4%9*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.25 钻井深度:5000m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)10:00 22328 12165 59.2 17.6 880 75 413 398 394 385 378 385 485 457 415 438 434 446 75 2303111:00

    22、 22379 12210 57.7 16.1 860 75 434 418 414 410 397 411 458 418 385 404 403 413 75 2308312:00 22429 12241 49.1 4.6 820 70 380 343 354 362 363 369 436 388 334 333 371 374 73 2315313:00 22477 12276 57.2 15.5 870 76 391 389 389 377 398 389 480 444 406 430 430 445 74 2322115:00 22583 12360 62.3 19.5 860 7

    23、7 451 436 430 419 419 419 517 491 442 473 469 481 75 2338016:00 22650 12407 61.6 19.0 860 80 453 436 432 420 418 420 521 493 444 474 468 482 75 2347417:00 22695 12444 58.5 16.9 860 75 421 400 400 399 391 404 496 467 425 451 452 465 74 2354618:00 22748 12482 57.7 16.3 860 76 407 393 389 393 382 397 4

    24、94 460 419 445 447 464 74 2362419:00 22790 12516 54.7 12.0 900 76 348 321 338 328 324 347 462 418 366 405 409 437 75 23687小计9 小时 462 351 656柴油替代率:462(462+351)=56.8%10*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.26 钻井深度:5050m排 温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1

    25、B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)10:10 23425 13025 58.1 16.9 880 75 401 383 385 378 371 381 490 459 425 441 444 455 75 2517811:00 23472 13058 59.7 17.8 870 76 413 392 393 384 378 389 494 464 427 445 446 454 74 2520912:00 23534 13104 68.4 21.0 850 78 467 459 449 427 423 421 529 468 427 450 451 469 75 253191

    26、3:00 23583 13139 64.5 21.1 850 80 456 441 438 428 425 423 523 505 452 488 482 486 75 2542214:00 23642 13184 62.5 19.7 850 80 451 432 427 415 414 415 519 496 449 479 473 483 75 2551715:00 23704 13232 71.7 11.7 790 80 444 427 427 411 411 404 534 510 445 490 482 488 75 2561416:00 23737 13277 49.5 3.6 7

    27、90 76 219 195 205 192 201 196 419 345 309 356 336 353 74 25710小计5 小时 50分312 252 532柴油替代率:312(312+252)=55.3%11*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.27 钻井深度:5100m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)10:00 24450 13914 64.0 20.8 850

    28、76 448 433 432 421 416 421 481 491 450 479 474 479 74 2713011:00 24512 13985 65.7 21.4 840 80 472 469 458 451 445 454 473 480 441 468 464 463 74 2720812:00 24579 14031 61.3 18.7 840 78 451 432 426 420 412 423 477 474 449 470 466 477 75 2730013:00 24635 14047 61.6 18.6 850 77 446 428 422 418 410 421

    29、474 478 447 475 470 476 73 2739714:00 24698 14115 59.4 17.3 840 77 436 417 411 412 399 416 466 459 433 459 457 471 76 2749515:00 24747 14160 52.1 5.5 790 70 233 206 218 213 225 236 408 404 361 402 398 411 70 2760016:00 24796 14198 59.2 17.1 840 77 427 409 421 407 393 410 458 455 428 455 451 466 75 2

    30、768218:00 24889 14270 35.6 1.0 850 70 146 132 144 113 118 118 180 147 115 139 136 117 70 2785819:00 24937 14309 59.6 17.5 840 75 409 375 397 369 366 374 405 389 325 392 378 396 75 27958小计9 小时 487 395 828柴油替代率:487(487+395)=55.2%12*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.1.28 钻井深度:5200M排温 3 号柴油机时间 气量 (

    31、立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)17:00 25376 15528 45.4 1.0 750 60 129 88 111 111 111 139 238 203 130 218 148 242 70 2965818:00 25393 15555 99.2 1.0 850 80 488 508 472 445 454 433 490 520 381 502 500 491 72 2967819:00 25434 15639 84.3 13.4 810 8

    32、0 474 456 455 450 453 459 498 502 471 496 494 490 76 2975220:00 25485 15678 63.7 20.7 920 75 444 429 426 414 410 415 486 494 449 488 490 484 75 2984521:00 25548 15740 67.5 21.1 880 80 479 451 458 451 449 444 499 524 462 509 502 485 75 2993422:00 25594 15778 61.9 19.3 890 79 446 422 421 415 407 416 4

    33、88 492 454 492 489 486 75 3000223:00 25649 15820 57.2 15.3 840 75 404 380 379 383 370 390 472 467 443 464 462 478 74 30105小计6 小时 273 292 447柴油替代率:273(273+292)=48.4%13*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.2.1 钻井深度:5500排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L)油门 开度()蝶阀 开度()转速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B

    34、3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)11:00 27247 17220 51.2 6.7 820 74 252 218 242 223 239 242 399 373 349 382 377 384 76 3509612:00 27277 17247 52.3 12.6 840 75 341 309 344 320 321 331 436 413 387 421 416 429 75 3520513:00 27317 17272 53.6 14.6 830 75 370 347 361 356 352 364 452 435 400 434 430 434 75 3529914:00

    35、27360 17299 53.6 14.6 830 75 377 348 367 354 351 364 454 435 404 437 429 448 75 3540315:00 27400 17325 53.3 14.5 830 75 373 340 363 350 348 360 450 431 404 433 428 443 75 35504小计4 小时 153 105 408柴油替代率:153(153+105)=59.3%14*队 双 燃 料 发 动 机 运 行 记 录 ( 四 号 机 )日期:2011.2.2 钻井深度:5550m排温 3 号柴油机时间 气量 (立方) 柴油量 (L

    36、)油门 开度()蝶阀 开度()转 速(r/min)水温 () A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 水温 ()柴油量(L)10:00 27750 17620 57.1 14.9 830 77 407 386 375 386 373 387 456 444 417 438 433 451 74 3645911:00 27797 17655 57.2 15.1 840 75 403 378 374 383 371 389 460 443 420 438 440 454 73 3652912:00 27845 17688 57.5 15.3 820 76 410 3

    37、83 378 388 374 390 467 455 426 445 448 463 74 3660213:00 27888 17726 57.0 14.7 830 77 401 384 374 386 375 389 464 452 418 446 448 455 75 3680114:00 27935 17759 57.6 15.8 840 76 409 390 384 394 380 398 471 456 422 451 457 462 75 3678015:00 27980 17793 56.4 13.3 860 75 390 367 367 375 363 383 463 447

    38、410 441 444 461 75 3688416:00 28028 17828 57.2 15.3 860 77 403 380 376 388 373 392 468 459 419 450 457 469 75 36996小计6 小时 278 208 537柴油替代率:278(278+208)=57.2%15四、 经济效益分析从实际记录的数据看,安装了德国海茵茨曼双燃料系统的四号机,柴油的平均替代率在 5060%之间,我们按 52%的替代率计算,假设每月的柴油消耗量为 180 吨,0柴油送到现场的价格为 8200 元/吨,天然气现场价为 2.60 元/立方,则:纯柴油时:每月柴油费用:

    39、1808200=1476000 元使用双燃料时:每月柴油费用:180(100-52)%8200=708,480 元天然气费用:18010000.8552%2.60=286,306 元燃料费用总合:708480+286306=994,786 元节约燃料费用:1476000-994786=481,214 元燃料费用综合节约率:481,2141476000=32.6%五、结论1、 利用德国海茵茨曼双燃料系统改造的双燃料发动机,完全适应钻井的要求。柴油的替代率在 50%以上,有非常好的经济效益。2、 利用海茵茨曼双燃料系统的排温显示,还可以了解发动机各缸的燃烧情况,帮助判断发动机的故障。3、 在同等负荷下,双燃料发动机的排烟明显好于柴油发动机,即天然气代替部分柴油有利于改善发动机气缸内的燃烧。

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    本文标题:德国海茵茨曼双燃料系统在井队应用试验.doc
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