溼蒸汽等幹度分配器的製作方法
2023-06-10 22:42:01 3
專利名稱：溼蒸汽等幹度分配器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是蒸汽輸配領域，是一種溼蒸汽等幹度分配器。
背景技術：
在石油開採領域中，稠油熱採是一種高耗能的產業，節能潛力很大。在稠油熱採中，由注汽爐產生溼蒸汽，通過蒸汽管線把溼蒸汽注入到採油井下，使稠油軟化、粘性下降、 流動性增大，便於採油機採油。為了提高稠油熱採的經濟性，注汽爐所產的溼蒸汽其蒸汽幹度控制在75%左右，若蒸汽幹度低於70%則稠油熱採的經濟性就下降，若蒸汽幹度高於 80%則注汽爐的使用壽命會迅速縮短。含有氣相水蒸氣和液相水的混合物稱為溼蒸汽，它是氣液兩相流流體，其中氣相干飽和蒸汽的質量與溼蒸汽質量之比被定義為溼蒸汽幹度， 簡稱為蒸汽幹度。蒸汽幹度是水蒸氣的重要品質參數，在稠油熱採中蒸汽幹度對採油的經濟性有著重要的影響。稠油熱採中，通常採用一個注汽爐向多個採油井注汽，這就需要設置蒸汽分配器將一路溼蒸汽分配成多路溼蒸汽。稠油熱採的技術性和經濟性均要求，蒸汽分配器各出口的溼蒸汽其蒸汽幹度應相同，即等幹度分配。若蒸汽分配器各出口的蒸汽幹度不同，則蒸汽分配器的性能就不佳，從而導致稠油熱採的經濟性大幅下降。
公開號為CN101067475A的專利「蒸汽分配器和對稱分汽管線及其使用方法」，提出了一種蒸汽分配器，它的結構為一個四通容器，該容器左側有進汽噴嘴、上側和下側各有一個出汽噴嘴、右側有被堵頭封閉的出汽管，溼蒸汽經進汽噴嘴流入四通容器後，與右側出汽管堵頭碰撞，使溼蒸汽在四通容器內混合均勻。四通容器上側出汽噴嘴與上分汽管線連接，四通容器下側出汽噴嘴與下分汽管線連接，在上分汽管線和下分汽管線上，均依次裝有節流噴嘴、壓力表和流量調節閥，上分汽管線和下分汽管線是對稱管線，通過對上分汽管線和下分汽管線上的流量調節閥調節，使上分汽管線和下分汽管線上的壓力表的壓力相同， 則有上分汽管線流量和下分汽管線流量相同，從而就有上分汽管線入口和下分汽管線入口的蒸汽幹度相同。
雖然公開號為CN101067475A的專利「蒸汽分配器和對稱分汽管線及其使用方法」，其蒸汽分配器和對稱分汽管線對溼蒸汽等幹度分配有一定的作用和效果，但存在著如下四個技術缺陷，一是，因為溼蒸汽是氣液兩相流，其流態複雜、流態隨機波動大，氣液相互吸引力弱、從而在蒸汽分配器內溼蒸汽進行氣液均勻混合的難度很大，所以四通容器內溼蒸汽難於達到混合均勻的效果，這在理論分析和反覆實驗中都證明了這一點，特別是若上分汽管線和下分汽管線不對稱，會使上分汽管線入口和下分汽管線入口的蒸汽幹度差別較大，這點也被理論分析和反覆實驗所證實；二是，不能直接進行多路溼蒸汽等幹度分配，若需要多路溼蒸汽等幹度分配，就需要設置多個蒸汽分配器以及多路的對稱分汽管線，這導致設備費和工程安裝費大幅增加；三是，通過對上分汽管線和下分汽管線上的流量調節閥調節，使上分汽管線和下分汽管線上的壓力表壓力相同、流量相同，這一調節措施在工程實施中其調節工作量大、調節精度不高，尤其是注汽爐溼蒸汽壓力的變化、採油井下背壓的變化，都會導致流量調節閥調節好後的狀態失效；四是，通過對上分汽管線和下分汽管線上的流量調節閥的調節使上分汽管線與下分汽管線同流量，來保證上分汽管線入口和下分汽管線入口的蒸汽幹度相同，這樣的做法又限制了各採油井對溼蒸汽流量有差別化的技術需求。
由於現有技術的蒸汽分配器和對稱分汽管線及其使用方法，存在著四通容器等幹度分配的精度不高、可靠性不高、流量調節閥調節操作的工作量大、調節操作的難度大、不能滿足多個採油井流量差別化供汽的技術需求，所以克服現有技術存在的不足，研究設備簡單、性能優良、易操作的溼蒸汽等幹度分配器，對提高稠油熱採的經濟性和節能是很十分重要的。發明內容
為克服現有技術中存在的精度低、可靠性差和調節操作的難度大，以及不能滿足多個採油井流量差別化供汽需求的不足，本發明提出了一種溼蒸汽等幹度分配器。
本發明包括擴容罐、乾燥濾液板、頂支杆架、分汽缸進汽管、分汽缸壓力表、分汽缸、分水缸、分水缸壓力表、分水缸進水管、底支杆架、支杆、浮體、上浮塞、浮球和下浮塞。擴容罐為一個有罐蓋和罐底的圓筒狀容器，擴容罐2的左側壁中部有擴容罐進汽口，罐蓋中心區有擴容罐出汽口，罐底中心區有擴容罐出水口 ；擴容罐內有支杆、浮體和乾燥濾液板； 頂支杆架固定在擴容罐出汽口內，底支杆架固定在擴容罐出水口內；支杆貫穿浮體，該支杆的上下兩端分別固定在頂支杆架上和底支杆架上；乾燥濾液板套裝在位於擴容罐出汽口一端的支杆上，該乾燥濾液板的外緣固定在擴容罐內的上部；擴容罐的擴容罐出汽口通過分汽缸進汽管與位於擴容罐右側外的分汽缸連通，擴容罐的擴容罐出水口通過分水缸進水管與位於擴容罐右側外的分水缸連通；分汽缸上有多根匯流三通進汽管；分水缸上有多根匯流三通進水管；各匯流三通進汽管和各匯流三通進水管之間各通過一根匯流三通對應連通。在各匯流三通上分別有一個匯流三通輸出管；各匯流三通上的匯流三通進汽管與匯流三通進水管具有相同的管內徑和管長度。
擴容罐出汽口為一向擴容罐的罐蓋外凸出的收縮形喇叭管，擴容罐出水口為一向擴容罐的罐底外凸出的收縮形喇叭管。擴容罐出水口的喇叭管出口還與排汙管並接，排汙管上安裝有排汙閥。
浮體是由上浮塞、浮球、下浮塞和浮體管組合而成；其中，上浮塞為空心杆且沿軸向有上浮塞通孔，下浮塞為空心杆且沿軸向有下浮塞通孔，浮球為空心球且沿軸向有浮球通孔，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔徑相同且等於浮體管的外徑，上浮塞通孔、 下浮塞通孔和浮球通孔的孔徑之和等於浮體管的管長，浮體管依次貫穿上浮塞通孔、浮球通孔和下浮塞通孔，浮體管的外壁面與上浮塞通孔的內壁、浮球通孔的內壁和下浮塞通孔的內壁固定連接，浮體管的內徑與支杆的杆徑相同。
乾燥濾液板的外徑與擴容罐的內徑相同，乾燥濾液板的內徑與上浮塞的外徑相同；所述乾燥濾液板上均勻分布若干個通透孔。
本發明的工作過程為將溼蒸汽管道內的溼蒸汽通過擴容罐進汽口弓I入到擴容罐內，溼蒸汽進入擴容罐後經減速和擴容分離為氣相的幹飽和蒸汽和液相的飽和水，擴容罐內的乾燥濾液板用於消除流向擴容罐出汽口的蒸汽水分，幹飽和蒸汽經由擴容罐出汽口和分汽缸進汽管進入分汽缸中；飽和水經由擴容罐出水口和分水缸進水管進入分水缸中；分汽缸內幹飽和蒸汽壓力分布均勻，分水缸內飽和水水壓分布均勻。分汽缸8中的幹飽和蒸汽經由匯流三通的匯流三通進汽管流出，分水缸中的飽和水經由匯流三通的匯流三通進水管流出，匯流三通輸出管輸出由匯流三通進汽管與匯流三通進水管並聯混合的溼蒸汽。由於各匯流三通上的匯流三通進汽管與匯流三通進水管具有相同的管內徑和管長度，所以各匯流三通上的匯流三通輸出管向各蒸汽用戶管道所輸出的蒸汽幹度彼此相同。為保持本發明的工作穩定、可靠和連續，依據浮球受水中浮力的作用，由浮球隨水面上下運動來形成流量調節。擴容罐出汽口、擴容罐出水口、支杆和浮體組成擴容罐的流量自動調節器，當擴容罐內的水面超過罐內中線且繼續升高，水的浮力推動浮體上升，使上浮塞進入擴容罐出汽口的喇叭管內，迫使擴容罐出汽口的通道變小、出汽流量減小，當擴容罐內的水面低於中線且繼續下降，水的浮力拉動浮體下降，使下浮塞進入擴容罐出水口的喇叭管內，迫使擴容罐出水口的通道變小、出水流量減小。擴容罐出水口的喇叭管出口還與排汙管並接，排汙管上安裝有排汙閥，用來定期排除沉積在擴容罐內汙物。
與現有技術相比，本發明能實現溼蒸汽等幹度分配，能自動調節擴容罐的出汽流量和出水流量，使溼蒸汽等幹度分配器工作穩定、可靠和連續，為提高稠油熱採的經濟性提供了重要的技術保證。
圖I是溼蒸汽等幹度分配器的結構示意圖，
圖2是浮體的結構示意圖，其中
I.擴容罐進汽口2.擴容罐3.乾燥濾液板4.擴容罐出汽口
5.頂支杆架6.分汽缸進汽管7.分汽缸壓力表8.分汽缸
9.匯流三通進汽管10.匯流二通11.匯流三通輸出管12.匯流二通進水管
13.分水缸14.分水缸壓力表15.分水缸進水管16.排汙管
17.排汙閥18.底支杆架 19.擴容罐出水口 20.支杆
21.浮體22.浮體管 23.上浮塞通孔 24.上浮塞
25.浮球通孔26.浮球 27.下浮塞通孔 28.下浮塞具體實施方式
現結合附圖I對本發明作進一步描述
本實施例為溼蒸汽等幹度分配器。來自注汽爐的溼蒸汽管道與擴容罐進汽口 I連接，4根匯流三通輸出管11的出口與4個採油井蒸汽管道連接。
本實施例包括擴容罐2、乾燥濾液板3、頂支杆架5、分汽缸進汽管6、分汽缸壓力表 7、分汽缸8、分水缸13、分水缸壓力表14、分水缸進水管15、底支杆架18、支杆20、浮體21、 上浮塞24、浮球26和下浮塞28。擴容罐2為一個有罐蓋和罐底的圓筒狀容器，擴容罐2的左側壁中部有擴容罐進汽口 1，罐蓋中心區有擴容罐出汽口 4，罐底中心區有擴容罐出水口 19。擴容罐2內有支杆20、浮體21和乾燥濾液板3。頂支杆架5固定在擴容罐出汽口 4內， 底支杆架18固定在擴容罐出水口 19內。支杆20貫穿浮體21，其上下兩端分別固定在頂支5桿架5上和底支杆架18上。擴容罐2的擴容罐出汽口 4通過分汽缸進汽管6與位於擴容罐2右側外的分汽缸8連通，擴容罐2的擴容罐出水口 19通過分水缸進水管15與位於擴容罐2右側外的分水缸13連通。分汽缸8上有多根匯流三通進汽管9 ;分水缸13上有多根匯流三通進水管12 ;各匯流三通進汽管9和各匯流三通進水管12之間各通過一根匯流三通10對應連通。在各匯流三通10上分別有一個匯流三通輸出管11，通過該匯流三通輸出管11輸出由匯流三通進汽管9與匯流三通進水管12並聯混合的溼蒸汽。各匯流三通10 上的匯流三通進汽管9與匯流三通進水管12具有相同的管內徑和管長度，各匯流三通10 上的匯流三通輸出管11所輸出的溼蒸汽的蒸汽幹度相同。所述的匯流三通進汽管9、匯流三通進水管12和匯流三通10的數量為I 13根，本實施例中，所述的匯流三通進汽管9、 匯流三通進水管12和匯流三通10的數量為6根
擴容罐出汽口 4為一向擴容罐2的罐蓋外凸出的收縮形喇叭管，擴容罐出水口 19 為一向擴容罐2的罐底外凸出的收縮形喇叭管。
浮體21是由上浮塞24、浮球26、下浮塞28和浮體管22組合而成。其中，上浮塞 24為空心杆且沿軸向有上浮塞通孔23，下浮塞28為空心杆且沿軸向有下浮塞通孔27，浮球為空心球且沿軸向有浮球通孔25，上浮塞通孔23、下浮塞通孔27和浮球通孔25的孔徑相同且等於浮體管22的外徑，上浮塞通孔23、下浮塞通孔27和浮球通孔25的孔徑之和等於浮體管22的管長，浮體管22依次貫穿上浮塞通孔23、浮球通孔25和下浮塞通孔27，浮體管22的外壁面與上浮塞通孔23的內壁、浮球通孔25的內壁和下浮塞通孔27的內壁固定連接，浮體管22的內徑與支杆20的杆徑相同。
乾燥濾液板3為一圓環形板，該圓環板的外徑等於擴容罐2的內徑，其內徑等於上浮塞24的外徑，其上均勻分布著若干個通透孔，並套裝在位於擴容罐出汽口 4 一端的支杆 20上，該圓環形板的外緣固定在擴容罐2內的上部。
分汽缸壓力表7和分水缸壓力表14分別用於監測分汽缸8內和分水缸13內的流體壓力，且分別安裝在分汽缸8上和分水缸13。
擴容罐出水口 19的喇叭管出口還與排汙管16並接，排汙管16上安裝有排汙閥 17，用來定期排除沉積在擴容罐2內的汙物。
本發明的工作過程為將溼蒸汽管道內的溼蒸汽通過擴容罐進汽口 I引入到擴容罐2內，溼蒸汽進入擴容罐2後經減速和擴容分離為氣相的幹飽和蒸汽和液相的飽和水，擴容罐2內的乾燥濾液板3用於消除流向擴容罐出汽口 4的蒸汽水分，幹飽和蒸汽經由擴容罐出汽口 4和分汽缸進汽管6進入分汽缸8中；飽和水經由擴容罐出水口 19和分水缸進水管15進入分水缸13中；分汽缸內幹飽和蒸汽壓力分布均勻，分水缸內飽和水水壓分布均勻。分汽缸8中的幹飽和蒸汽經由匯流三通10的匯流三通進汽管9流出，分水缸13中的飽和水經由匯流三通10的匯流三通進水管12流出，匯流三通輸出管11輸出由匯流三通進汽管9與匯流三通進水管12並聯混合的溼蒸汽。由於各匯流三通10上的匯流三通進汽管 9與匯流三通進水管12具有相同的管內徑和管長度，所以4個匯流三通10上的匯流三通輸出管11向4個蒸汽用戶管道所輸出的蒸汽幹度彼此相同。為保持本發明的工作穩定、可靠和連續，依據浮球受水中浮力的作用，由浮球隨水面上下運動來形成流量調節。擴容罐出汽口 4、擴容罐出水口 19、支杆20和浮體21組成擴容罐2的流量自動調節器，當擴容罐2內的水面超過罐內中線且繼續升高，水的浮力推動浮體21上升，使上浮塞24進入擴容罐出汽口 4的喇叭管內，迫使擴容罐出汽口 4的通道變小、出汽流量減小，當擴容罐2內的水面低於中線且繼續下降，水的浮力拉動浮體21下降，使下浮塞28進入擴容罐出水口 19的喇叭管內，迫使擴容罐出水口 19的通道變小、出水流量減小。擴容罐出水口 19的喇叭管出口還與排汙管16並接，排汙管16上安裝有排汙閥17，用來定期排除沉積在擴容罐2內汙物。
權利要求
1.一種溼蒸汽等幹度分配器，其特徵在於，包括包括擴容罐、乾燥濾液板、頂支杆架、 分汽缸進汽管、分汽缸壓力表、分汽缸、分水缸、分水缸壓力表、分水缸進水管、底支杆架、支杆、浮體、上浮塞、浮球和下浮塞；擴容罐為一個有罐蓋和罐底的圓筒狀容器，擴容罐的左側壁中部有擴容罐進汽口，罐蓋中心區有擴容罐出汽口，罐底中心區有擴容罐出水口 ；擴容罐內有支杆、浮體和乾燥濾液板；頂支杆架固定在擴容罐出汽口內，底支杆架固定在擴容罐出水口內；支杆貫穿浮體，該支杆的上下兩端分別固定在頂支杆架上和底支杆架上；乾燥濾液板套裝在位於擴容罐出汽口一端的支杆上，該乾燥濾液板的外緣固定在擴容罐內的上部；擴容罐的擴容罐出汽口通過分汽缸進汽管與位於擴容罐右側外的分汽缸連通，擴容罐的擴容罐出水口通過分水缸進水管與位於擴容罐右側外的分水缸連通；分汽缸上有多根匯流三通進汽管；分水缸上有多根匯流三通進水管；各匯流三通進汽管和各匯流三通進水管之間各通過一根匯流三通對應連通。在各匯流三通上分別有一個匯流三通輸出管；各匯流三通上的匯流三通進汽管與匯流三通進水管具有相同的管內徑和管長度。
2.如權利要求I所述一種溼蒸汽等幹度分配器，其特徵在於，擴容罐出汽口為一向擴容罐的罐蓋外凸出的收縮形喇叭管,擴容罐出水口為一向擴容罐的罐底外凸出的收縮形喇叭管。
3.如權利要求I所述一種溼蒸汽等幹度分配器，其特徵在於，浮體是由上浮塞、浮球、 下浮塞和浮體管組合而成；其中，上浮塞為空心杆且沿軸向有上浮塞通孔，下浮塞為空心杆且沿軸向有下浮塞通孔，浮球為空心球且沿軸向有浮球通孔，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔徑相同且等於浮體管的外徑，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔徑之和等於浮體管的管長，浮體管依次貫穿上浮塞通孔、浮球通孔和下浮塞通孔，浮體管的外壁面與上浮塞通孔的內壁、浮球通孔的內壁和下浮塞通孔的內壁固定連接，浮體管的內徑與支杆的杆徑相同。
4.如權利要求I所述一種溼蒸汽等幹度分配器，其特徵在於，乾燥濾液板的外徑與擴容罐的內徑相同，乾燥濾液板的內徑與上浮塞的外徑相同；所述乾燥濾液板上均勻分布若干個通透孔。
5.如權利要求I所述一種溼蒸汽等幹度分配器，其特徵在於，擴容罐出水口的喇叭管出口還與排汙管並接，排汙管上安裝有排汙閥。
全文摘要
一種溼蒸汽等幹度分配器，擴容罐的左側壁中部有擴容罐進汽口，罐蓋中心區有擴容罐出汽口，罐底中心區有擴容罐出水口。擴容罐的擴容罐出汽口通過分汽缸進汽管與位於擴容罐右側外的分汽缸連通，擴容罐的擴容罐出水口通過分水缸進水管與位於擴容罐右側外的分水缸連通。分汽缸上有匯流三通進汽管，分水缸上有匯流三通進水管，並且匯流三通進汽管和匯流三通進水管之間通過匯流三通上連通，並通過匯流三通輸出管輸出由匯流三通進汽管與匯流三通進水管並聯混合的溼蒸汽。本發明能實現溼蒸汽等幹度分配，能自動調節擴容罐的出汽流量和出水流量，使溼蒸汽等幹度分配器工作穩定、可靠和連續，為提高稠油熱採的經濟性提供了重要的技術保證。
文檔編號E21B43/24GK102536182SQ20111044919
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者李世武, 王澤元, 陳燕 申請人:西北工業大學