專利名稱：數(shù)控井口高壓蒸汽發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田開采設(shè)備，特別是指一種用于開采稠油的數(shù)控井口高壓蒸汽發(fā)生裝置。
在稠油開采作業(yè)中要向油井注入高溫、高壓的濕蒸汽，以降低地層中的原油粘滯度，便于將其抽吸出地面。現(xiàn)在的傳統(tǒng)方法是在油田的適當(dāng)位置設(shè)立專門的熱采鍋爐產(chǎn)生高溫、高壓的濕蒸汽，再通過專門的隔熱管道輸送到各個(gè)注氣井中;傳送途中還要設(shè)立若干個(gè)高壓蒸汽站，以分配蒸汽和繼續(xù)加溫加壓。由于這種濕蒸汽的產(chǎn)生設(shè)備用戶比較單一，因此國內(nèi)外在這類裝置的科研和發(fā)展上投入開發(fā)的企業(yè)甚少，缺乏競爭機(jī)制，技術(shù)就相當(dāng)落后。由于技術(shù)狀態(tài)仍維持在數(shù)十年前的原始水平，濕蒸汽的產(chǎn)生、質(zhì)量檢測和輸送設(shè)備都存在能耗極高，質(zhì)量難以控制保證和熱力損失嚴(yán)重的多種弊端。并且，由于濕蒸汽的質(zhì)量難以控制，經(jīng)熱力管網(wǎng)輸送后又造成熱能的大量耗散，使得注入井中時(shí)很可能已變成了熱水，使得熱采石油的效果很不理想。
本發(fā)明的目的是提供一種利用退役的航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)作為主機(jī)，再輔助以數(shù)控檢測儀器儀表而構(gòu)成的數(shù)控井口高壓蒸汽發(fā)生裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括有高壓供水、供氣和加熱裝置和監(jiān)測控制裝置，其特征在于在作為加熱裝置的航空渦輪燃?xì)廨啓C(jī)的單管燃燒室中裝有使高壓水汽化的換熱單管，該管的入口接有經(jīng)高壓反滲透裝置處理和數(shù)控計(jì)量水閥控制其流量的高壓軟化水，該燃燃?xì)廨啓C(jī)的井油口和進(jìn)風(fēng)口分別接有經(jīng)數(shù)控計(jì)量油泵輸入的燃油和從其外涵引出并經(jīng)數(shù)控計(jì)量風(fēng)閥輸入的低壓壓縮空氣，而在上述燃油、壓縮空氣、高壓軟化水的入口和濕蒸汽的出口處均裝有相應(yīng)的壓力、流量和溫度傳感器，這些傳感器和上述數(shù)控閥、泵都是工業(yè)過程控制器的外圍輸入/輸出接口裝置。
本發(fā)明充分利用了當(dāng)代高科技成果的結(jié)晶-航空渦扇燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和高壓反滲透裝置，也是“航機(jī)陸用”的一個(gè)新領(lǐng)域。如利用航空燃?xì)廨啓C(jī)的單管燃燒室取代鍋爐燃燒室;利用鍋爐燃燒室內(nèi)的換熱傳輸管道取代復(fù)雜的高壓鍋爐;利用先進(jìn)的航空燃燒技術(shù)和水蒸汽參數(shù)的兩相熱力學(xué)數(shù)字模型并應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制取代簡單的單元儀表PID控制，利用當(dāng)代先進(jìn)的工業(yè)過程控制器取代結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大的常規(guī)熱工儀表;利用高效的航空低壓壓氣機(jī)取代低壓空氣壓縮機(jī)和送風(fēng)系統(tǒng)。這些改變導(dǎo)致了本發(fā)明生產(chǎn)的高壓高速燃?xì)饬鱽砣〈鷤鹘y(tǒng)的低壓煙氣流，從而使換熱效率大大提高，能源消耗大為節(jié)省，設(shè)備投資也顯著下降。具體表現(xiàn)在造價(jià)昂貴的鍋爐和鍋爐房設(shè)施，高溫、高壓隔熱傳送管線都被取消了，由于加熱裝置采用了技術(shù)先進(jìn)的航機(jī)燃燒室來取代技術(shù)相對(duì)落后多年的鍋爐燃燒室，同時(shí)又采用先進(jìn)的過程控制技術(shù)，不僅使熱效率提高，也使燃燒過程的物料平衡得到嚴(yán)格的控制，有害廢物的排放也大大減少。此外，在本發(fā)明中，高壓輸水管、高溫蒸汽隔熱輸送管、鍋爐的爐管三者合而為一，既減少輸送過程的熱力損耗，還減少設(shè)備投資，節(jié)省大量金屬材料。又用先進(jìn)的反滲透裝置進(jìn)行水的軟化處理，既取代復(fù)雜的水處理設(shè)備，又可以用高壓注水管線取代高壓鍋爐給水，而滲透處理的高壓廢水仍可作為高壓水注入注水井得到有效利用?？傊?，本發(fā)明是一項(xiàng)集中當(dāng)代高新科技、邊緣技術(shù)和控制方法的一個(gè)大型裝置，從而獲得了一系列優(yōu)異性能，雖然本裝置是高新科技的結(jié)晶，但是，實(shí)際上整個(gè)裝置的組成和工作機(jī)理仍是比較簡單和容易開通的。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1是利用退役的航空渦扇燃?xì)廨啓C(jī)改裝制成的“多種能量輸出的綜合動(dòng)力裝置”，這也是申請(qǐng)人的一項(xiàng)專利技術(shù)(專利號(hào)CN90224692.5)，該設(shè)備利用燃油燃燒，使其中的高壓渦輪、低壓渦輪分別帶動(dòng)高、低壓壓氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、從外涵輸出低壓壓縮空氣、燃燒室中則產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。圖中9就是該燃?xì)廨啓C(jī)的單管燃燒室。這種燃?xì)廨啓C(jī)可以使用退役的殲6、殲7或其他噴氣航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝制成，其改造工作量較少、費(fèi)用較廉。從航機(jī)外涵2引出的低壓壓縮空氣就可以作為本裝置的氣源，其氣壓值可達(dá)0.24兆帕(MPa)。外涵的壓縮空氣可通過其分配管道20和管道21上的空氣分配計(jì)量閥7(專利申請(qǐng)?zhí)朇N91111658.3)接到需要壓縮空氣的各處。4是高壓反滲析水處理裝置，美國杜邦公司已有多種規(guī)格、型號(hào)的產(chǎn)品供選用。它把來自高壓注水管網(wǎng)3的高壓水進(jìn)行反滲析離子篩過濾處理，以獲得高壓軟化水。此高壓軟化水經(jīng)水管5和高壓水?dāng)?shù)控計(jì)量閥6(專利號(hào)CN91218716.6)送入燃?xì)廨啓C(jī)里的單管燃燒室9中的燃?xì)饧訜釗Q熱套管11里進(jìn)行加熱汽化變?yōu)闈裾魵?，再?jīng)高壓蒸汽輸送管線22和蒸汽計(jì)量閥21注入需要開采的位于附近的稠油油井。8是數(shù)控燃油計(jì)量泵(專利申請(qǐng)?zhí)朇N91222850.4)它把來自燃油泵 站的油料定量定時(shí)地經(jīng)燃油噴嘴10霧狀吹入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室里，進(jìn)行充分燃燒。12是燃?xì)廨啓C(jī)外殼敷設(shè)的礦棉絕熱層。這里的燃油可以使用重油、渣油或油田現(xiàn)場就地得到的稠油，也可以使用石油伴生天然氣作為燃料，當(dāng)然這樣燃油計(jì)量泵8要改為數(shù)控計(jì)量閥來替代之。在燃油、低壓壓縮空氣、高壓軟化水的入口和蒸汽的出口處都裝有相應(yīng)的壓力(13、14、15)、溫度(16、17、18)傳感器，這些傳感器中13是燃油或燃?xì)鈮毫鞲衅鳎?4是壓縮空氣壓力傳感器，15、16分別是濕蒸汽的壓力和溫度傳感器，17是排氣溫度傳感器，18是高壓軟化水進(jìn)水溫度傳感器。它們的輸出端和上述數(shù)控閥、泵的輸入端都接至工業(yè)過程控制器19里，作為它的輸入/輸出接口裝置。
本發(fā)明的工作原理是由航空燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)成的動(dòng)力站1的外涵2產(chǎn)生的低壓壓縮空氣經(jīng)數(shù)控計(jì)量閥7輸送到單管燃燒器9，高壓注水管線5的高壓水經(jīng)數(shù)控高壓計(jì)量閥6分配到單管蒸發(fā)器11，數(shù)控計(jì)量泵8把燃燒油計(jì)量送入航機(jī)單管燃燒室9的霧化噴嘴10(這也是航空配件，由中科院工程熱物理所研制成功)，所有的計(jì)量數(shù)值都由水蒸汽及燃燒數(shù)字模型經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)時(shí)調(diào)控后，再?zèng)Q定其最佳參數(shù)，由工業(yè)過程控制器19嚴(yán)格執(zhí)行閉環(huán)反饋的數(shù)字指令控制(因所有傳感器和執(zhí)行裝置都是工業(yè)過程控制器的輸入/輸出裝置)。由于運(yùn)行過程由各種數(shù)字模型、熱力學(xué)平衡及各種控制策略組成的軟件包實(shí)行智能化管理，使整個(gè)裝置處于最佳工況下運(yùn)行，所以，本發(fā)明的硬件組成、結(jié)構(gòu)都還是比較簡單的，尤其是選用了許多已經(jīng)成熟、或比較成熟、多項(xiàng)申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)或?qū)＠夹g(shù)，并用這些局部的單元產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)分布式控制的大型裝置，使整個(gè)設(shè)備的基建、設(shè)備投資大大下降，并且，本發(fā)明的產(chǎn)品-高壓濕蒸汽，就是在井口就地產(chǎn)生的并就地注入油井里，沒有輸送管網(wǎng)的熱力損失，也為保證濕蒸汽的質(zhì)量提供了條件。并為真正解決井口高壓濕蒸汽的產(chǎn)生和質(zhì)量控制提供了一條有效技術(shù)措施?？傊?，本發(fā)明的研制成功，將為我國地層下蘊(yùn)藏的極為豐富的稠油資源的開采展開一幅甚為誘人的前景。
權(quán)利要求
1.一種用于稠油開采的數(shù)控井口高壓蒸汽發(fā)生裝置，包括有高壓供水、供氣和加熱裝置和監(jiān)測控制裝置，其特征在于在作為加熱裝置的航空渦輪燃?xì)廨啓C(jī)的單管燃燒室中裝有使高壓水汽化的換熱單管，該管的入口接有經(jīng)高壓反滲透裝置處理和數(shù)控計(jì)量水閥控制其流量的高壓軟化水，該燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)油口和進(jìn)風(fēng)口分別接有經(jīng)數(shù)控計(jì)量油泵輸入的燃油和從其外涵引出并經(jīng)數(shù)控計(jì)量風(fēng)閥輸入的低壓壓縮空氣，而在上述燃油、壓縮空氣、高壓軟化水的入口和濕蒸汽的出口處均裝有相應(yīng)的壓力、流量和溫度傳感器，這些傳感器和上述數(shù)控閥、泵都是工業(yè)過程控制器的外圍輸入/輸出接口裝置。
全文摘要
一種用于稠油開采的數(shù)控井口高壓蒸汽發(fā)生裝置，是在作為加熱裝置的航空渦輪燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室里裝有使高壓軟化水汽化的換熱套管，該管的入口接有經(jīng)高壓反滲透裝置處理和數(shù)控計(jì)量水閥控制其流量的高壓軟化水，該燃?xì)廨啓C(jī)的噴油嘴和進(jìn)風(fēng)口分別接有經(jīng)數(shù)控計(jì)量油泵輸入的燃油和從其外涵引出并經(jīng)數(shù)控計(jì)量風(fēng)閥輸入的低壓壓縮空氣。而在相應(yīng)物料的進(jìn)出口都裝有傳感器監(jiān)測其壓力、流量和溫度，在工業(yè)過程控制器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下均衡工作。
文檔編號(hào)E21B43/24GK1094784SQ9310467
公開日1994年11月9日 申請(qǐng)日期1993年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月23日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠