蒸汽发生装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种蒸汽发生装置，它包括燃烧单元和与燃烧单元相连通的烟道，烟道内沿燃烧单元产生热量的流动方向排布有辐射段换热器和对流段换热器，烟道内辐射段换热器和对流段换热器之间还设置有过热段换热器，本实用新型的蒸汽发生装置还包括汽水分离器和喷淋器。燃烧单元包括燃烧室、燃油系统、天然气系统以及用于在燃油系统和天然气系统之间切换的切换装置，燃油系统与天然气系统分别与燃烧室相连通，燃烧室与烟道相连通。本实用新型的蒸汽发生装置加设了过热段、汽水分离器以及喷淋器，能够产生出过热蒸汽，满足目前稠油开采的需要，具有良好的经济效益。
【专利说明】蒸汽发生装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油开采【技术领域】，尤其涉及一种蒸汽发生装置。
【背景技术】
[0002]蒸汽发生装置在稠油开采过程中被广泛应用于蒸汽注入采油领域。蒸汽发生装置需要将一定量的蒸汽注入油层中以实现对石油的开采。
[0003]例如附图1所示的一种蒸汽发生装置，其具有依次连接的供水单元100、泵101、换热器102、对流段103、辐射段104、燃烧单元105、以及注汽管路106。这种蒸汽发生装置只能将产生的饱和蒸汽注入井下开采稠油。然而采用饱和蒸汽注井采油时，由于饱和蒸汽的温度还不够高，因此稠油的采收率偏低。
[0004]随着稠油的多轮次开采，人们发现高温高压下的过热蒸汽更适合稠油的开采，提高稠油的采收率。因为稠油黏度对温度十分敏感，温度每升高81:?91，黏度就可降低1倍。若以高温高压的过热蒸汽注入油层进行开采，采收率可达到50%?70%，单井产量会有效提高。提高采收率的关键是提高注入油层的蒸汽质量，蒸汽温度越高，单位质量的蒸汽所携带的热量越多，注入地层的有效热量增多，产量和采收率就能够提高。稠油开采采用过热蒸汽注井后，采收率显著提高，产量可增加3?8倍。因此，为了提高稠油的采收率，利用高温高压下的过热蒸汽注井采油通常是增加稠油产量的有效途径。
实用新型内容
[0005]为了克服现有技术中的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种蒸汽发生装置。这种蒸汽发生装置可以产生过热蒸汽以提高稠油的开采量。
[0006]本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现:
[0007]一种蒸汽发生装置，它包括用于产生热量的燃烧单元和与所述燃烧单元相连通的烟道，所述烟道沿所述燃烧单元产生热量的流动方向排布有辐射段和对流段，所述蒸汽发生装置还包括至少部分位于所述辐射段的辐射段换热器、至少部分位于所述对流段的对流段换热器以及与所述对流段换热器的入口端相连通的供水单元，所述对流段换热器的出口端与所述辐射段换热器的入口端相连通；
[0008]所述烟道在所述辐射段和所述对流段之间还具有过热段，所述蒸汽发生装置还包括至少部分位于所述过热段的过热段换热器、汽水分离器和喷淋器，所述汽水分离器的入口端与所述辐射段换热器的出口端相连通，所述汽水分离器的蒸汽出口端与所述过热段换热器的入口端相连通，所述喷淋器的入口端分别与所述过热段换热器的出口端和所述汽水分离器的水出口端相连通，所述喷淋器的出口端与油井相连通；
[0009]所述燃烧单元包括燃烧室、燃油系统、天然气系统以及用于在所述燃油系统和所述天然气系统之间切换的切换装置，所述燃油系统与所述天然气系统分别与所述燃烧室相连通，所述燃烧室与所述烟道相连通。
[0010]具体地，所述对流段换热器包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器的壳程入口端与所述供水单元相连通，所述第一换热器的壳程出口端与所述第二换热器的入口端相连通，所述第二换热器的出口端与所述第一换热器的管程入口端相连通，所述第一换热器的管程出口端与所述辐射段换热器的入口端相连通。
[0011]更具体地，所述供水单元包括提供软化水的软化水源和泵，所述泵的一端与所述软化水源相连通，所述泵的另一端与所述第一换热器的壳程入口端相连通。
[0012]优选地，所述泵为柱塞泵或高压泵。
[0013]优选地，所述过热段换热器的出口端与所述喷淋器的入口端之间设有用于获取所述过热段换热器产生的过热蒸汽的取样器。
[0014]进一步地，所述燃油系统包括供油单元、控制所述燃油流量的第一控制阀，所述第一控制阀一端与所述供油单元相连通，所述第一控制阀的另一端与所述燃烧室相连通。
[0015]更进一步地，所述天然气系统包括供气单元、用于对天然气进行稳压的膨胀管以及控制所述天然气流量的第二控制阀，所述第二控制阀一端与所述供气单元相连通，所述第二控制阀的另一端与所述膨胀管相连通，所述膨胀管与所述燃烧室相连通。
[0016]优选地，所述蒸汽发生装置还包括用于对所述蒸汽发生装置进行控制的控制系统。
[0017]优选地，所述烟道呈I形排布，所述I形烟道具有纵向部、横向部以及与所述纵向部和所述横向部相交的相交部，所述烟道在所述纵向部与所述相交部相对处具有第一端，所述烟道在所述横向部与所述相交部相对处具有第二端，所述烟道的对流段换热器至少部分位于所述烟道的第一端，所述烟道的辐射段换热器至少部分位于所述烟道的第二端，所述烟道在其过热段与辐射段之间具有过渡段。
[0018]本实用新型的优点是:在原有的湿蒸汽发生装置基础上加设过热段、汽水分离器以及喷淋器，这样能产生过热蒸汽，有效提高注井蒸汽的利用率，降低能耗和蒸汽发生装置的运行成本。适应油田新的采油工艺技术对热采设备的更高要求，实现采用低成本软化水生产高质量的过热蒸汽注井采油的目标，打破了传统稠油注汽的概念，并具有良好的经济效益和社会价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型的公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0020]图1显示了原有蒸汽发生装置的结构示意图；
[0021]图2显示了本实用新型的蒸汽发生装置的结构示意图；
[0022]图3显示了本实用新型的燃烧单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]结合附图和本实用新型【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的【具体实施方式】，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
[0024]如图2所示，本实用新型提供了一种蒸汽发生装置，它包括用于产生热量的燃烧单元29和与燃烧单元29相连通的烟道，烟道沿燃烧单元29产生热量的流动方向排布有辐射段11和对流段9，蒸汽发生装置还包括至少部分位于辐射段11的辐射段换热器12、至少部分位于对流段9的对流段换热器以及与对流段换热器的入口端相连通的供水单元，对流段换热器的出口端与辐射段换热器12的入口端相连通。
[0025]烟道在辐射段11和对流段9之间还具有过热段13，蒸汽发生装置还包括至少部分位于过热段13的过热段换热器14、汽水分离器15和喷淋器16，汽水分离器15的入口端与辐射段换热器12的出口端相连通，汽水分离器15的蒸汽出口端与过热段换热器14的入口端相连通，喷淋器16的入口端分别与过热段换热器14的出口端和汽水分离器15的水出口端相连通，喷淋器16的出口端与油井17相连通。
[0026]燃烧单元29包括燃烧室18、燃油系统、天然气系统以及用于在燃油系统和天然气系统之间切换的切换装置(图中未示出)，燃油系统与天然气系统分别与燃烧室18相连通，燃烧室18与烟道相连通。
[0027]具体地，烟道的壳体由钢板焊接而成，且壳体的内壁面上设有耐火保温材料，对流段9烟道的壳体与辐射段11烟道的壳体在空间上相互垂直。
[0028]具体地，烟道呈I形排布，I形烟道具有纵向部、横向部以及与纵向部和横向部相交的相交部，烟道在纵向部与相交部相对处具有第一端26，烟道在横向部与相交部相对处具有第二端27，烟道的对流段换热器至少部分位于烟道的第一端26，烟道的辐射段换热器12至少部分位于烟道的第二端27，烟道在其过热段13与辐射段11之间具有过渡段24。
[0029]进一步地，对流段换热器、辐射段换热器12以及过热段换热器14的管路都是由多排水平的[形翅片管往复连接而成的单程管束，这样排布的优点是散热面积大，提高热效率。
[0030]更进一步地，对流段换热器包括第一换热器28和第二换热器10 ；第一换热器28的壳程4入口端5与供水单元相连通，第一换热器28的壳程4出口端6与第二换热器10的入口端相连通，第二换热器10的出口端与第一换热器28的管程3入口端7相连通，第一换热器28的管程3出口端8与辐射段换热器12的入口端相连通。这样的结构可以利用对流段第二换热器10的热量进一步加热对流段第一换热器28里的水，可以节约能源，减少热损失。
[0031]具体地，请参照图3，燃烧单元29中设有两套燃烧系统，一套为天然气系统，一套为燃油系统，并在两个系统之间设置了能够切换不同系统的切换装置(图中未示出)，该切换装置为电磁切换阀或三通阀切换阀，其能够在天然气供给不足时，打开燃油系统使燃烧室18继续进行燃烧工作，为烟道提供热量。由于本实用新型设置了两套燃烧系统可以不间断地为烟道提供充足热量，进而产生充足的过热蒸汽，提高了蒸汽注井的效率。
[0032]本实用新型的有益效果是:与原有的蒸汽发生器相比，本实用新型的蒸汽发生装置由于在蒸汽发生装置上加设了过热段换热器14、汽水分离器15以及喷淋器16，能够产生出过热蒸汽，满足目前稠油开采的需要，实现采用低成本软化水生产高质量的过热蒸汽注井采油的目标，打破了传统稠油注汽的概念，并具有良好的经济效益和社会价值。
[0033]优选地，供水单元包括提供软化水的软化水源1和泵2，泵2的一端连通软化水源1，泵2的另一端连通第一换热器28的壳程4入口端5。上述泵2优选为柱塞泵或者高压栗。
[0034]优选地，过热段换热器14的出口端与喷淋器16的入口端之间设置有用于获取过热段换热器14产生的过热蒸汽的取样器25。取样器25可以提取出过热段蒸汽的试样进行测试过热蒸汽的干度、温度等的具体参数，如果这些参数满足要求，则可使过热蒸汽通过喷淋器16之后注井，如果不满足要求，则应该相应调整各个系统的相关指标。
[0035]优选地，燃油系统包括供油单元22、控制燃油流量的第一控制阀23，第一控制阀23 一端连接供油单元22，第一控制阀23的另一端连接燃烧室18。天然气系统包括供气单元19、膨胀管21以及控制天然气流量的第二控制阀20，第二控制阀20 —端连接供气单元19，第二控制阀20的另一端连接膨胀管21，膨胀管21连通燃烧室18。
[0036]优选地，蒸汽发生装置还包括用于对蒸汽发生装置进行控制的控制系统。采用？IX控制系统可对整个蒸汽发生装置进行控制，操作简单，安全性高。
[0037]本实用新型的蒸汽发生装置的工作过程如下:
[0038]首先由软化水源1提供软化水，软化水经过柱塞泵或者高压泵泵入进对流段第一换热器28的壳程4入口端5，之后软化水流经对流段第一换热器28的管路，由对流段第一换热器28的壳程4出口端6流出，这时流出的水温度大约为110-1201:左右。
[0039]然后经预热的水进入对流段第二换热器10中，在对流段第二换热器10吸收热量后进入对流段第一换热器28的管程3中作为热源再加热水，即流经对流段第二换热器10的入口进入到对流段第二换热器10的管路中，接着流经对流段第二换热器10的出口再进入对流段第一换热器28的管程3入口 7，最后经对流段9加热的水由对流段第一换热器28的管程3出口 8流进蒸汽发生装置的辐射段换热器12中。
[0040]水经辐射段换热器12加热后进入汽水分离器15，汽水分离器15将辐射段换热器12中的水进行分离，分离出饱和蒸汽和饱和水，汽水分离器15中分离出来的饱和蒸汽再进入到过热段换热器14中继续加热，之后流出的过热蒸汽温度达到4501:左右，再进入测试干度的取样器25中进行测试，之后流进喷淋器16中，此时汽水分离器15中分离出的饱和水也进入喷淋器16中，饱和水与过热段换热器14产生的过热蒸汽在喷淋器16中混合，温度降低到3801:满足注井要求，然后将此过热蒸汽注入井下开采稠油。
[0041]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种蒸汽发生装置，它包括用于产生热量的燃烧单元和与所述燃烧单元相连通的烟道，所述烟道沿所述燃烧单元产生热量的流动方向排布有辐射段和对流段，所述蒸汽发生装置还包括至少部分位于所述辐射段的辐射段换热器、至少部分位于所述对流段的对流段换热器以及与所述对流段换热器的入口端相连通的供水单元，所述对流段换热器的出口端与所述辐射段换热器的入口端相连通； 其特征在于:所述烟道在所述辐射段和所述对流段之间还具有过热段，所述蒸汽发生装置还包括至少部分位于所述过热段的过热段换热器、汽水分离器和喷淋器，所述汽水分离器的入口端与所述辐射段换热器的出口端相连通，所述汽水分离器的蒸汽出口端与所述过热段换热器的入口端相连通，所述喷淋器的入口端分别与所述过热段换热器的出口端和所述汽水分离器的水出口端相连通，所述喷淋器的出口端与油井相连通； 所述燃烧单元包括燃烧室、燃油系统、天然气系统以及用于在所述燃油系统和所述天然气系统之间切换的切换装置，所述燃油系统与所述天然气系统分别与所述燃烧室相连通，所述燃烧室与所述烟道相连通。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述对流段换热器包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器的壳程入口端与所述供水单元相连通，所述第一换热器的壳程出口端与所述第二换热器的入口端相连通，所述第二换热器的出口端与所述第一换热器的管程入口端相连通，所述第一换热器的管程出口端与所述辐射段换热器的入口端相连通。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述供水单元包括提供软化水的软化水源和泵，所述泵的一端与所述软化水源相连通，所述泵的另一端与所述第一换热器的壳程入口端相连通。
4.根据权利要求3所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述泵为柱塞泵或高压泵。
5.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述过热段换热器的出口端与所述喷淋器的入口端之间设有用于获取所述过热段换热器产生的过热蒸汽的取样器。
6.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述燃油系统包括供油单元、控制所述燃油流量的第一控制阀，所述第一控制阀一端与所述供油单元相连通，所述第一控制阀的另一端与所述燃烧室相连通。
7.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述天然气系统包括供气单元、用于对天然气进行稳压的膨胀管以及控制所述天然气流量的第二控制阀，所述第二控制阀一端与所述供气单元相连通，所述第二控制阀的另一端与所述膨胀管相连通，所述膨胀管与所述燃烧室相连通。
8.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述蒸汽发生装置还包括用于对所述蒸汽发生装置进行控制的PLC控制系统。
9.根据权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于:所述烟道呈L形排布，所述L形烟道具有纵向部、横向部以及与所述纵向部和所述横向部相交的相交部，所述烟道在所述纵向部与所述相交部相对处具有第一端，所述烟道在所述横向部与所述相交部相对处具有第二端，所述烟道的对流段换热器至少部分位于所述烟道的第一端，所述烟道的辐射段换热器至少部分位于所述烟道的第二端，所述烟道在其过热段与辐射段之间具有过渡段。
【文档编号】F22G1/04GK204254590SQ201420617456
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】隗祥俊, 周鹰, 杜德军, 冉杰, 罗武, 关汝伟, 吕昕, 文健, 李理, 韩影 申请人:中国石油天然气股份有限公司