胜利油田单井注氮车外置水冷系统及自动化设置应用研究

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1、胜利油田单井注氮车外置水冷系统及自动化设置应用研究　　摘要：在胜利油田各个采油厂，因为油井后期采油工艺的需要，需对不同的采油井进行注氮气的操作。专用注氮车的设备在使用时，高温环境下设备自身所带的发动机散热系统不能正常工作，导致停机和延迟施工。本文根据油田野外工作实际，对注氮车水冷系统进行了研究，并就相关无人值守的自动化设置进行研究，确保系统的正常工作和方便使用。　　关键词：采油作业；注氮；水冷系统；自动控制；研究　　在油田的生产中，为稳定原油产量，各采油厂普遍采用特殊采油工艺。注氮是三次采油工艺的有效方法之一。在实际使用中

2、，油井注氮车自带卡特C18发动机经常会因自带散热器不能满足散热要求，温度过高出现报警而导致停车现象。一般采用动力冷却方式有水冷和风冷两种方式。为达到增大散热器的散热量，满足高温条件下发动机的正常工作要求，设计了外置水冷散热改造方案：在不动原有散热器和中冷器组合结构的基础上，串联一个新的撬装式的水散热器，使发动机产生的高温水先通过新的外置水冷循环散热器进行散热，降温后的水再进入发动机自带水箱散热器二次散热，使水温进一步降低，满足发动机在高温气候条件下的需求。散热器采用撬装的方式，在散热器的底部连接撬装底座，通过该底座与汽车的

3、托盘连接紧固。散热器风扇所需电机采用防爆电机，功率7.5KW，380V交流电源，配插座。散热器采用吹风冷却方式，吹风的方向为车身的垂直方向。在新水箱的出水口加一离心水泵，目的是要克服管线的沿程水阻力。本外置水冷系统由不锈钢管线、压力表、温度表、球阀、散热器、风机、水泵、智能控制柜等组成，配备了水泵损坏状态下的报警系统，报警灯通过控制柜连接在井场的值班室内。　　1外置水冷系统的位置选择　　位置选择的原则是简单方便，不影响注氮车的整体外观。考虑到注氮车的托盘上有一大的油箱，施工时，需要将该油箱向后整体移动40公分的距离，这样，

4、在油箱前方有1米左右的空间可用来安放新的撬装式水冷散热器。　　2水冷系统散热量核算　　对系统的散热量进行了核算如下：⑴参数及性能要求：环境温度：40℃；水流量25m3/h；空气流速：6m/s；空气流量：5.7m3/s；⑵散热器结构参数.散热管数目n177根.散热管长度L1060mm；散热器散热面积A；95m2；Q….散热器散热量；K散热系数；t温差；CPa=1kJ/kg℃；空气的比热容；Ca空气的流量；CPw=4.2kJ/kg℃水的比热容Cw水的流量⑶散热器散热量计算。①空气通过散热器芯体带走的热量：根据试验可知，在风速6

5、m/s的条件下，空气通过该散热器后，换热效率约为44.5%，即空气的温升=（进水温度-进气温度）*44.5%空气通过散热器芯体带走的热量即是散热器的散热量为：散热器散热量Q=空气比热*空气流量*空气密度*空气温升水温降△t水=散热器散热量/（空气比热*空气流量空气密度）参数：空气密度：1.12kg/m3；空气比热CPa=1kJ/kg.℃；水比热CPw=4.2kJ/kg℃；空气流量Ca=5.7m3/s=6.348kg/s；水流量Cw=25m3/h=6.9kg/s；在空气温度40℃条件下，散热器的散热效果如下表所示：　　3散热

6、器的安装与固定　　散热器采用撬装的方式，在散热器的底部连接撬装底座，通过该底座与汽车的托盘连接紧固。散热器风扇所需电机采用防爆电机，功率7.5KW，380V交流电源，配插座。散热器采用吹风冷却方式，吹风的方向为车身的垂直方向。在新水箱的出水口加一离心水泵，克服管线的沿程水阻力。因为散热器是要给注氮车的发动机进行散热，其散发的热量要考虑到你、不能影响设备的其他部件性能。　　4管线的布置方式：从发动机和自带水箱的高温进水管上（控制闸门前端）开孔，焊上弯管，方向向上，从顶棚上打孔，引出管线到撬装水箱上进水口，出水口连一小水泵，加

7、大水的扬程和压力，回水管线通过顶棚连接到控制闸门后部的高温进水管，让水进入发动机自带散热器，二次散热。新增加的水控制闸门都放在新散热器端，在发动机和自带水箱之间只焊接弯管，尽量少占空间，便于发动机和其他部件的维修维护。　　5无人值守时的自动控制系统　　（1）散热器风扇电机的温控自动开停。在新散热器的上水室部位接一温控传感器，感应高温上水室的温度变化，当水的温度低于设定值后，自动切断电源，停止该串联散热的工作，让发动机自带散热器自行工作。（2）离心水泵的控制。在水泵上接停机报警装置，该装置的终端接在井场值班室内，采用鸣叫方式

8、，提请值班人员注意。在水泵的前后端，都设置上阀门，当值班人员发现水泵报警后，可到现场关闭水泵的前后阀门，并将水泵拆卸掉，检查水泵的故障原因。当水泵拆卸掉后，撬装式水箱通过旁通线路继续和发动机自带水箱进行串联，用发动机水泵将发动机产生的高温水泵人水箱，二级散热，保障设备的正常运作。（3）管路水温、水压的可