专利名称：湿蒸汽等干度分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是蒸汽输配领域，是一种湿蒸汽等干度分配器。
背景技术：
在石油开采领域中，稠油热采是一种高耗能的产业，节能潜力很大。在稠油热采中，由注汽炉产生湿蒸汽，通过蒸汽管线把湿蒸汽注入到采油井下，使稠油软化、粘性下降、 流动性增大，便于采油机采油。为了提高稠油热采的经济性，注汽炉所产的湿蒸汽其蒸汽干度控制在75%左右，若蒸汽干度低于70%则稠油热采的经济性就下降，若蒸汽干度高于 80%则注汽炉的使用寿命会迅速缩短。含有气相水蒸气和液相水的混合物称为湿蒸汽，它是气液两相流流体，其中气相干饱和蒸汽的质量与湿蒸汽质量之比被定义为湿蒸汽干度， 简称为蒸汽干度。蒸汽干度是水蒸气的重要品质参数，在稠油热采中蒸汽干度对采油的经济性有着重要的影响。稠油热采中，通常采用一个注汽炉向多个采油井注汽，这就需要设置蒸汽分配器将一路湿蒸汽分配成多路湿蒸汽。稠油热采的技术性和经济性均要求，蒸汽分配器各出口的湿蒸汽其蒸汽干度应相同，即等干度分配。若蒸汽分配器各出口的蒸汽干度不同，则蒸汽分配器的性能就不佳，从而导致稠油热采的经济性大幅下降。
公开号为CN101067475A的专利“蒸汽分配器和对称分汽管线及其使用方法”，提出了一种蒸汽分配器，它的结构为一个四通容器，该容器左侧有进汽喷嘴、上侧和下侧各有一个出汽喷嘴、右侧有被堵头封闭的出汽管，湿蒸汽经进汽喷嘴流入四通容器后，与右侧出汽管堵头碰撞，使湿蒸汽在四通容器内混合均匀。四通容器上侧出汽喷嘴与上分汽管线连接，四通容器下侧出汽喷嘴与下分汽管线连接，在上分汽管线和下分汽管线上，均依次装有节流喷嘴、压力表和流量调节阀，上分汽管线和下分汽管线是对称管线，通过对上分汽管线和下分汽管线上的流量调节阀调节，使上分汽管线和下分汽管线上的压力表的压力相同， 则有上分汽管线流量和下分汽管线流量相同，从而就有上分汽管线入口和下分汽管线入口的蒸汽干度相同。
虽然公开号为CN101067475A的专利“蒸汽分配器和对称分汽管线及其使用方法”，其蒸汽分配器和对称分汽管线对湿蒸汽等干度分配有一定的作用和效果，但存在着如下四个技术缺陷，一是，因为湿蒸汽是气液两相流，其流态复杂、流态随机波动大，气液相互吸引力弱、从而在蒸汽分配器内湿蒸汽进行气液均匀混合的难度很大，所以四通容器内湿蒸汽难于达到混合均匀的效果，这在理论分析和反复实验中都证明了这一点，特别是若上分汽管线和下分汽管线不对称，会使上分汽管线入口和下分汽管线入口的蒸汽干度差别较大，这点也被理论分析和反复实验所证实；二是，不能直接进行多路湿蒸汽等干度分配，若需要多路湿蒸汽等干度分配，就需要设置多个蒸汽分配器以及多路的对称分汽管线，这导致设备费和工程安装费大幅增加；三是，通过对上分汽管线和下分汽管线上的流量调节阀调节，使上分汽管线和下分汽管线上的压力表压力相同、流量相同，这一调节措施在工程实施中其调节工作量大、调节精度不高，尤其是注汽炉湿蒸汽压力的变化、采油井下背压的变化，都会导致流量调节阀调节好后的状态失效；四是，通过对上分汽管线和下分汽管线上的流量调节阀的调节使上分汽管线与下分汽管线同流量，来保证上分汽管线入口和下分汽管线入口的蒸汽干度相同，这样的做法又限制了各采油井对湿蒸汽流量有差别化的技术需求。
由于现有技术的蒸汽分配器和对称分汽管线及其使用方法，存在着四通容器等干度分配的精度不高、可靠性不高、流量调节阀调节操作的工作量大、调节操作的难度大、不能满足多个采油井流量差别化供汽的技术需求，所以克服现有技术存在的不足，研究设备简单、性能优良、易操作的湿蒸汽等干度分配器，对提高稠油热采的经济性和节能是很十分重要的。发明内容
为克服现有技术中存在的精度低、可靠性差和调节操作的难度大，以及不能满足多个采油井流量差别化供汽需求的不足，本发明提出了一种湿蒸汽等干度分配器。
本发明包括扩容罐、干燥滤液板、顶支杆架、分汽缸进汽管、分汽缸压力表、分汽缸、分水缸、分水缸压力表、分水缸进水管、底支杆架、支杆、浮体、上浮塞、浮球和下浮塞。扩容罐为一个有罐盖和罐底的圆筒状容器，扩容罐2的左侧壁中部有扩容罐进汽口，罐盖中心区有扩容罐出汽口，罐底中心区有扩容罐出水口 ；扩容罐内有支杆、浮体和干燥滤液板； 顶支杆架固定在扩容罐出汽口内，底支杆架固定在扩容罐出水口内；支杆贯穿浮体，该支杆的上下两端分别固定在顶支杆架上和底支杆架上；干燥滤液板套装在位于扩容罐出汽口一端的支杆上，该干燥滤液板的外缘固定在扩容罐内的上部；扩容罐的扩容罐出汽口通过分汽缸进汽管与位于扩容罐右侧外的分汽缸连通，扩容罐的扩容罐出水口通过分水缸进水管与位于扩容罐右侧外的分水缸连通；分汽缸上有多根汇流三通进汽管；分水缸上有多根汇流三通进水管；各汇流三通进汽管和各汇流三通进水管之间各通过一根汇流三通对应连通。在各汇流三通上分别有一个汇流三通输出管；各汇流三通上的汇流三通进汽管与汇流三通进水管具有相同的管内径和管长度。
扩容罐出汽口为一向扩容罐的罐盖外凸出的收缩形喇叭管，扩容罐出水口为一向扩容罐的罐底外凸出的收缩形喇叭管。扩容罐出水口的喇叭管出口还与排污管并接，排污管上安装有排污阀。
浮体是由上浮塞、浮球、下浮塞和浮体管组合而成；其中，上浮塞为空心杆且沿轴向有上浮塞通孔，下浮塞为空心杆且沿轴向有下浮塞通孔，浮球为空心球且沿轴向有浮球通孔，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔径相同且等于浮体管的外径，上浮塞通孔、 下浮塞通孔和浮球通孔的孔径之和等于浮体管的管长，浮体管依次贯穿上浮塞通孔、浮球通孔和下浮塞通孔，浮体管的外壁面与上浮塞通孔的内壁、浮球通孔的内壁和下浮塞通孔的内壁固定连接，浮体管的内径与支杆的杆径相同。
干燥滤液板的外径与扩容罐的内径相同，干燥滤液板的内径与上浮塞的外径相同；所述干燥滤液板上均匀分布若干个通透孔。
本发明的工作过程为将湿蒸汽管道内的湿蒸汽通过扩容罐进汽口弓I入到扩容罐内，湿蒸汽进入扩容罐后经减速和扩容分离为气相的干饱和蒸汽和液相的饱和水，扩容罐内的干燥滤液板用于消除流向扩容罐出汽口的蒸汽水分，干饱和蒸汽经由扩容罐出汽口和分汽缸进汽管进入分汽缸中；饱和水经由扩容罐出水口和分水缸进水管进入分水缸中；分汽缸内干饱和蒸汽压力分布均匀，分水缸内饱和水水压分布均匀。分汽缸8中的干饱和蒸汽经由汇流三通的汇流三通进汽管流出，分水缸中的饱和水经由汇流三通的汇流三通进水管流出，汇流三通输出管输出由汇流三通进汽管与汇流三通进水管并联混合的湿蒸汽。由于各汇流三通上的汇流三通进汽管与汇流三通进水管具有相同的管内径和管长度，所以各汇流三通上的汇流三通输出管向各蒸汽用户管道所输出的蒸汽干度彼此相同。为保持本发明的工作稳定、可靠和连续，依据浮球受水中浮力的作用，由浮球随水面上下运动来形成流量调节。扩容罐出汽口、扩容罐出水口、支杆和浮体组成扩容罐的流量自动调节器，当扩容罐内的水面超过罐内中线且继续升高，水的浮力推动浮体上升，使上浮塞进入扩容罐出汽口的喇叭管内，迫使扩容罐出汽口的通道变小、出汽流量减小，当扩容罐内的水面低于中线且继续下降，水的浮力拉动浮体下降，使下浮塞进入扩容罐出水口的喇叭管内，迫使扩容罐出水口的通道变小、出水流量减小。扩容罐出水口的喇叭管出口还与排污管并接，排污管上安装有排污阀，用来定期排除沉积在扩容罐内污物。
与现有技术相比，本发明能实现湿蒸汽等干度分配，能自动调节扩容罐的出汽流量和出水流量，使湿蒸汽等干度分配器工作稳定、可靠和连续，为提高稠油热采的经济性提供了重要的技术保证。
图I是湿蒸汽等干度分配器的结构示意图，
图2是浮体的结构示意图，其中
I.扩容罐进汽口2.扩容罐3.干燥滤液板4.扩容罐出汽口
5.顶支杆架6.分汽缸进汽管7.分汽缸压力表8.分汽缸
9.汇流三通进汽管10.汇流二通11.汇流三通输出管12.汇流二通进水管
13.分水缸14.分水缸压力表15.分水缸进水管16.排污管
17.排污阀18.底支杆架 19.扩容罐出水口 20.支杆
21.浮体22.浮体管 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.下浮塞具体实施方式
现结合附图I对本发明作进一步描述
本实施例为湿蒸汽等干度分配器。来自注汽炉的湿蒸汽管道与扩容罐进汽口 I连接，4根汇流三通输出管11的出口与4个采油井蒸汽管道连接。
本实施例包括扩容罐2、干燥滤液板3、顶支杆架5、分汽缸进汽管6、分汽缸压力表 7、分汽缸8、分水缸13、分水缸压力表14、分水缸进水管15、底支杆架18、支杆20、浮体21、 上浮塞24、浮球26和下浮塞28。扩容罐2为一个有罐盖和罐底的圆筒状容器，扩容罐2的左侧壁中部有扩容罐进汽口 1，罐盖中心区有扩容罐出汽口 4，罐底中心区有扩容罐出水口 19。扩容罐2内有支杆20、浮体21和干燥滤液板3。顶支杆架5固定在扩容罐出汽口 4内， 底支杆架18固定在扩容罐出水口 19内。支杆20贯穿浮体21，其上下两端分别固定在顶支5杆架5上和底支杆架18上。扩容罐2的扩容罐出汽口 4通过分汽缸进汽管6与位于扩容罐2右侧外的分汽缸8连通，扩容罐2的扩容罐出水口 19通过分水缸进水管15与位于扩容罐2右侧外的分水缸13连通。分汽缸8上有多根汇流三通进汽管9 ;分水缸13上有多根汇流三通进水管12 ;各汇流三通进汽管9和各汇流三通进水管12之间各通过一根汇流三通10对应连通。在各汇流三通10上分别有一个汇流三通输出管11，通过该汇流三通输出管11输出由汇流三通进汽管9与汇流三通进水管12并联混合的湿蒸汽。各汇流三通10 上的汇流三通进汽管9与汇流三通进水管12具有相同的管内径和管长度，各汇流三通10 上的汇流三通输出管11所输出的湿蒸汽的蒸汽干度相同。所述的汇流三通进汽管9、汇流三通进水管12和汇流三通10的数量为I 13根，本实施例中，所述的汇流三通进汽管9、 汇流三通进水管12和汇流三通10的数量为6根
扩容罐出汽口 4为一向扩容罐2的罐盖外凸出的收缩形喇叭管，扩容罐出水口 19 为一向扩容罐2的罐底外凸出的收缩形喇叭管。
浮体21是由上浮塞24、浮球26、下浮塞28和浮体管22组合而成。其中，上浮塞 24为空心杆且沿轴向有上浮塞通孔23，下浮塞28为空心杆且沿轴向有下浮塞通孔27，浮球为空心球且沿轴向有浮球通孔25，上浮塞通孔23、下浮塞通孔27和浮球通孔25的孔径相同且等于浮体管22的外径，上浮塞通孔23、下浮塞通孔27和浮球通孔25的孔径之和等于浮体管22的管长，浮体管22依次贯穿上浮塞通孔23、浮球通孔25和下浮塞通孔27，浮体管22的外壁面与上浮塞通孔23的内壁、浮球通孔25的内壁和下浮塞通孔27的内壁固定连接，浮体管22的内径与支杆20的杆径相同。
干燥滤液板3为一圆环形板，该圆环板的外径等于扩容罐2的内径，其内径等于上浮塞24的外径，其上均匀分布着若干个通透孔，并套装在位于扩容罐出汽口 4 一端的支杆 20上，该圆环形板的外缘固定在扩容罐2内的上部。
分汽缸压力表7和分水缸压力表14分别用于监测分汽缸8内和分水缸13内的流体压力，且分别安装在分汽缸8上和分水缸13。
扩容罐出水口 19的喇叭管出口还与排污管16并接，排污管16上安装有排污阀 17，用来定期排除沉积在扩容罐2内的污物。
本发明的工作过程为将湿蒸汽管道内的湿蒸汽通过扩容罐进汽口 I引入到扩容罐2内，湿蒸汽进入扩容罐2后经减速和扩容分离为气相的干饱和蒸汽和液相的饱和水，扩容罐2内的干燥滤液板3用于消除流向扩容罐出汽口 4的蒸汽水分，干饱和蒸汽经由扩容罐出汽口 4和分汽缸进汽管6进入分汽缸8中；饱和水经由扩容罐出水口 19和分水缸进水管15进入分水缸13中；分汽缸内干饱和蒸汽压力分布均匀，分水缸内饱和水水压分布均匀。分汽缸8中的干饱和蒸汽经由汇流三通10的汇流三通进汽管9流出，分水缸13中的饱和水经由汇流三通10的汇流三通进水管12流出，汇流三通输出管11输出由汇流三通进汽管9与汇流三通进水管12并联混合的湿蒸汽。由于各汇流三通10上的汇流三通进汽管 9与汇流三通进水管12具有相同的管内径和管长度，所以4个汇流三通10上的汇流三通输出管11向4个蒸汽用户管道所输出的蒸汽干度彼此相同。为保持本发明的工作稳定、可靠和连续，依据浮球受水中浮力的作用，由浮球随水面上下运动来形成流量调节。扩容罐出汽口 4、扩容罐出水口 19、支杆20和浮体21组成扩容罐2的流量自动调节器，当扩容罐2内的水面超过罐内中线且继续升高，水的浮力推动浮体21上升，使上浮塞24进入扩容罐出汽口 4的喇叭管内，迫使扩容罐出汽口 4的通道变小、出汽流量减小，当扩容罐2内的水面低于中线且继续下降，水的浮力拉动浮体21下降，使下浮塞28进入扩容罐出水口 19的喇叭管内，迫使扩容罐出水口 19的通道变小、出水流量减小。扩容罐出水口 19的喇叭管出口还与排污管16并接，排污管16上安装有排污阀17，用来定期排除沉积在扩容罐2内污物。
权利要求
1.一种湿蒸汽等干度分配器，其特征在于，包括包括扩容罐、干燥滤液板、顶支杆架、 分汽缸进汽管、分汽缸压力表、分汽缸、分水缸、分水缸压力表、分水缸进水管、底支杆架、支杆、浮体、上浮塞、浮球和下浮塞；扩容罐为一个有罐盖和罐底的圆筒状容器，扩容罐的左侧壁中部有扩容罐进汽口，罐盖中心区有扩容罐出汽口，罐底中心区有扩容罐出水口 ；扩容罐内有支杆、浮体和干燥滤液板；顶支杆架固定在扩容罐出汽口内，底支杆架固定在扩容罐出水口内；支杆贯穿浮体，该支杆的上下两端分别固定在顶支杆架上和底支杆架上；干燥滤液板套装在位于扩容罐出汽口一端的支杆上，该干燥滤液板的外缘固定在扩容罐内的上部；扩容罐的扩容罐出汽口通过分汽缸进汽管与位于扩容罐右侧外的分汽缸连通，扩容罐的扩容罐出水口通过分水缸进水管与位于扩容罐右侧外的分水缸连通；分汽缸上有多根汇流三通进汽管；分水缸上有多根汇流三通进水管；各汇流三通进汽管和各汇流三通进水管之间各通过一根汇流三通对应连通。在各汇流三通上分别有一个汇流三通输出管；各汇流三通上的汇流三通进汽管与汇流三通进水管具有相同的管内径和管长度。
2.如权利要求I所述一种湿蒸汽等干度分配器，其特征在于，扩容罐出汽口为一向扩容罐的罐盖外凸出的收缩形喇叭管,扩容罐出水口为一向扩容罐的罐底外凸出的收缩形喇叭管。
3.如权利要求I所述一种湿蒸汽等干度分配器，其特征在于，浮体是由上浮塞、浮球、 下浮塞和浮体管组合而成；其中，上浮塞为空心杆且沿轴向有上浮塞通孔，下浮塞为空心杆且沿轴向有下浮塞通孔，浮球为空心球且沿轴向有浮球通孔，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔径相同且等于浮体管的外径，上浮塞通孔、下浮塞通孔和浮球通孔的孔径之和等于浮体管的管长，浮体管依次贯穿上浮塞通孔、浮球通孔和下浮塞通孔，浮体管的外壁面与上浮塞通孔的内壁、浮球通孔的内壁和下浮塞通孔的内壁固定连接，浮体管的内径与支杆的杆径相同。
4.如权利要求I所述一种湿蒸汽等干度分配器，其特征在于，干燥滤液板的外径与扩容罐的内径相同，干燥滤液板的内径与上浮塞的外径相同；所述干燥滤液板上均匀分布若干个通透孔。
5.如权利要求I所述一种湿蒸汽等干度分配器，其特征在于，扩容罐出水口的喇叭管出口还与排污管并接，排污管上安装有排污阀。
全文摘要
一种湿蒸汽等干度分配器，扩容罐的左侧壁中部有扩容罐进汽口，罐盖中心区有扩容罐出汽口，罐底中心区有扩容罐出水口。扩容罐的扩容罐出汽口通过分汽缸进汽管与位于扩容罐右侧外的分汽缸连通，扩容罐的扩容罐出水口通过分水缸进水管与位于扩容罐右侧外的分水缸连通。分汽缸上有汇流三通进汽管，分水缸上有汇流三通进水管，并且汇流三通进汽管和汇流三通进水管之间通过汇流三通上连通，并通过汇流三通输出管输出由汇流三通进汽管与汇流三通进水管并联混合的湿蒸汽。本发明能实现湿蒸汽等干度分配，能自动调节扩容罐的出汽流量和出水流量，使湿蒸汽等干度分配器工作稳定、可靠和连续，为提高稠油热采的经济性提供了重要的技术保证。
文档编号E21B43/24GK102536182SQ20111044919
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者李世武, 王泽元, 陈燕 申请人:西北工业大学