一种热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置的制作方法

本发明涉及油井清蜡装置，具体涉及热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置

背景技术：

石油开采中，影响出油率的主妥原因之一是在石油管路内璧和抽油杆上凝结有一定厚度的蜡。伴随油井管壁和抽油杆上的积蜡越来越厚，网眼上附着有机物，因此，阻碍了原油的流动，进而影响油井的出油率。

石油行业清防蜡的方法很多种，最常用的清除蜡方法是锅炉车清除蜡传统的锅炉车清蜡采用水做加热介质，用泵将加热介质打入油井，熔化井下积蜡后将污水从油井中排出。但是，采用锅炉车清蜡这种传统方法洗井存在着一些弊端，比如：蜡块下滑发生压死油井现象、排出井下污水的周期较长以及与地层配伍性不好、污染油层、污染资源等问题

基于上述背景，业内出现了采用油井产出液作为加热介质的热洗清蜡设备，其主要功能部件为热交换器，如图1和图2所示，包括具有进油口和出油口的内管25、33盘套在内胆13呈螺旋状排列若干圈和若干层11，和套在内管11外的外胆12，置于内胆13与外胆12之间填充超导液并由超导管28导通前后内外封头挡板27、26之间的超导液，再通过超导管28两端置于前后内外封头挡板之间超导管28上的导液孔100来循环前后夹层里的超导液，内管11就完全浸泡在超导液中。在热交换器的底部具有容置然烧器的空间6。清蜡施工时，内管11的进油口和出油口分别与油井的出油口和套管环空连通，燃烧器加热内胆11与外管12之间的超导液，超导液将热量传递至在内管11中流动的油井产出液，随着油井产出液在热交换器内管与井下之间的循环，温度逐渐升高溶解井下积蜡，从而实现清蜡、获得较高的油井出油率的目的。

由于超导液的热膨胀系数较高，受热后体积变化较大，因此，根据超导液的热膨胀系数，在实际的清蜡施工时仅将超导液注满内外胆之间的空间，也就是说，主换热器上部的超导液容纳空间作为储备空间等超导液受热膨胀后流入，当所述燃烧器熄火时，热交换器的外周温度仍然较高并可作为加热由井产出液使用，但是，此时超导液的体积会迅速减小并流回中下部超导室内，燃烧器熄火后热交换器上部外周的热量就不能够得到有效的利用，存在着资源浪费的问题。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种热交换器和井清蜡装置，通过其结构的改进，可解决现有热交换器所存在的不足。

本发明提供的热交换器，包括具有进油口和出油口的内管、超导管和超导液；所述内管由若干螺旋段和迂回盘绕构成；所以这若干内管分别盘套在所述直线段内胆外，所述盘绕好的内管分别与内胆外壁封固，所述超导液容纳腔分别置于所述外胆的上部分别与外胆与内胆之间的空腔连通；所述超导液置于所述外胆与内胆之间的空腔内；还包括超导液容纳部件，其具有存储内腔，所述超导液容纳部件分别设置在主换热器的上方且其存储内腔通过导管与最下方的外胆内腔连通。

优选地，所述超导液容纳部件为长管状且沿所述外胆的长度方向设置沿所述外管的长度方向，依次设置有若干个连通外管与超导液容纳部件的导管，所述超导液容纳部件为两个，分别设置在左、右两侧的外胆的上方。

优选地，所述超导管是在内外封头挡板截面的边缘呈圆形均匀开孔，沿着所述内外胆长度方向穿过内胆与外胆的前后封头挡板，在内胆封头挡板与外胆封头挡板之间夹层封闭空间的超导管上设置超导液循环孔(在安装之前预留好的)，作用是让超导液热量快速均匀的循环，再者是对所述换热器超导室内超导液预热膨胀，防止对内外封头挡板的损害，所以对内外封头挡板起到支撑加固的作用。优选地，所述第二换热室是单层外壳，没有超导室，换热管呈螺旋盘绕若干圈，前面若干层，后面多层。主换热室与第二换热室人孔对接处，有中间挡板把两个燃烧室分开，所述中间挡板是可以90度转动。如果在施工过程中，内管通过的液体流量过大，主换热器加热能力跟不上，可以打开通往第二换热室热量的中间挡板，这样火焰可直接进入第二换热室，通过第一换热室的内管进入第二换热室的内管进行二次换热，可达到理想的温度和高温蒸汽。

优选地，还包括安全阀，所述安全阀的进液口与所述超导液容纳部件的存储内腔连通。

优选地，所述安全阀没置在所述超导液容纳部件的上方

本发明提供的热交换器与现有技术相比，在热交换器的上方设置有超导液容纳部件，该超导液容纳部仟的存储内腔与最上方的所述外管连通，所述热交换器在实际使用时，就可以在所有的内、外胆之间的空腔内注入超导液，让换热盘管完全浸泡在超导液中，在工作中原井液在盘管中流动加热的过程中，是先加热内胆再通过内胆加热超导液，然后用超导液的热量来加热换热盘管中的液体，这样盘管内的液体均匀的受热不会产生结焦，盘管不会氧化，保障了生产安全，燃烧器加热工作时，超导液受热膨涨后经导管进入超导液容纳部件中，这样，当燃烧器熄火时，超导液体积减小后所有内、外胆之间的空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的超导液热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液，可有效避免资源浪费。

现有技水中的内管为火焰直接加热盘管，氧化快、结垢快盘管内壁容易结焦，而且不能原井液洗井，容易结焦，还有非常大的安全隐患。

在本发明的又一优选方案中，设置有与超导液容纳部件的存储内腔连通的安全阀，当内、外管之间的空腔内的压力超过安全值时，该安全阀可打开卸压，确保设备安全、可靠的运行

本发明提供的热交换器，特别适用于油井清蜡装置

本发明提供的油井清蜡装置，包括热交换器、置于热交换器下方的燃烧器、进油管路和出油管路，所述热交换器采用如前所述的热交换器；所述进油管路与所述热交换器内管的进油口连通；所述出油管路与所述热交换器内管的出油口连通。

优选地，还包括油气分离器和流量计：所述油气分离器串接在所述进油管路上；所述流量计串接在所述油气分离器的出液口与进油管路之间的通路上；其中，所述油气分离器的出气口与所述流量计的出液口连通与现有技术相比，本发明在进液口处加装一个流量计，以测量内管中所流过的油井产出液流量，由于油井产出液为油、水、气的混合液体，因此，为了更准确地测量流过内管中的液体流量，在流量计的上游侧加装有油气分离器，油水从下面通过并流经流量计，气体从上面分流后流入流量计下游侧的进油管路，通过流量计的监测可防止设备干烧的现象发生，进而延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是现有热交换器的主视图；

图2现有热交换器的侧剖视图

图3是本发明所提供油井清蜡装置的整体结构示意图

图4是本发明所述热交换器的主剖视图

图5是第二换热室的主剖视图

换热器10、主换热器烟囱1、第二换热室烟囱2、主换热器烟囱转换挡板3、火焰转换挡板4、维修人孔5、燃烧器安装法兰6、超导液加液口7、排污口8、第二换热室换热管9、内管11、进油口200、出油口201、外胆12、内胆13、超导液容纳部件14、储存内腔141、导管15、安全阀16、超导温度传感器17、超导压力传感器41、第二换热室外壳18、进液管转换阀门19、第二换热室换热管进口阀门19-1、第二换热室换热管出口阀门19-2、进液管路20、进口压力传感器21、进口温度传感器21-1、流量计22、油气分离器23、进液口阀门24、进液口快速接头25、前内封头挡板26-1、前外封头挡板26、后外封头挡板27、后内封头挡板27-1、超导管28、超导室1-0、超导液循环口100、出液口阀门32、出液口快速接头33、过滤器106、储存室105、出口温度传感器31-1、出口压力传感器31、出液管路30、导液管40、超导压力传感器41、过滤器105、装置供水口104、柱塞泵103、超导室1-0

具体实施方式

下面结合说明书附图具体说明本施方式

请参见图3，该图是本发明提供的油井清蜡装置的整体结构示意图

如图3所示，本发明所供的油井清蜡装置包括热交换器10和热交换器10中的第二换热器10-1，所述主换热器内胆13与所述前后内封头挡板26-1、27-1连接封固，所述内管11呈螺旋状盘绕在内胆13的表面，每层之间要留有间隙，让超导液更快的传热循环，所述内管11与所述内胆13要留有一定的间隙，让超导液有循环的空间，所述外胆12封套在盘好内管11的内胆13上，然后在内胆13的前后内封头挡板26-1、27-1的截面边缘开一圈距离15公分对等的圆孔，在把所述的超导管28依次穿过封固，两端外部延伸的距离要对等，然后把所述前后外封头挡板26、27对照内封头挡板26-1、27-1开孔的尺寸距离设置相应圆孔，以防错位影响施工。再把所述前后外封头挡板26-1、27-1对应超导管28外伸扣好封固，(需要说明的是；在超导管28安装之前，先把两端密封在前后内外封头挡板26-1、27-1和前后外封头挡板26、27之间超导1-0内的位置段先设置好超导液循环口100)，然后把所述超导管28外露两端的内控用挡板封固，在所述前内外封头挡板26、26-1下方的位置设置一圆形维修人孔5，在所述维修人孔5上设置一法兰盲板，四周用螺丝固定，在所述盲板上设置一燃烧器安装法兰6，，置于热交换器下方的燃烧器(图中未示出)，在所述前内外封头挡板26、26-1所述维修人孔5的上方位置设置一烟囱1，在所述烟囱1的上段位置设置一转换火焰挡板3，所述火焰挡板3设置成可以90度或者180度转动，需要调节的时候打开，不需要的时候关闭，在所述外胆12的上方中间设置一超导液加液口7于超导室1-0连通，方便添加超导液的，在所述外胆12的上方均等的位置设置四个孔，然后安装四个导管15与内腔连通，在所述导管15上设置两个超导液容纳腔14，在所述两个超导液容纳腔14的上方两端各设置一个安全阀16，就是在工作中随着超导液的温度升高，多余的超导液会通过导管15进入超导液容纳腔141中(注；超导液遇热有膨胀系数)，如果膨胀系数高于安全值安全阀16打开泄压，所述与主换热器后端连接的第二换热器，所述第二换热器10-1外胆18与主换热器连接后端连接，在所述主换热器后内外封头挡板27、27-1截面的中间设置一可以让火焰通过的圆孔，在圆孔的中间位置设置一火焰转换挡板4，可以90度或者180度旋转，所述第二换热器换热管9，沿着第二换热器10-1的长度呈螺旋状盘绕，所述换热管9在盘绕过程中，前端盘绕2到3层，后端呈多圈多层盘绕，这样提高换热效率，在所述第二换热器10-1外胆18的上后方设置一烟囱，以方便排烟，

所述换热管9盘绕完毕，所述换热管9的进出口9-1、9-2与主换热器内管11的进液管路20上连接，在所述进液管路20上分别开孔与换热管9的进出口9-1、9-2连接封固，在所述换热管9的进出口9-1、9-2与内管11的连接出各设置一阀门19-1、19-2，在所述换热管9的进出口的中间位置进液管路20上设置一阀门19，在施工中方便转换，所述进油管路20和出油管路30，所述进油管路20与所述热交换器内管11的进油口连通；所述出油管路30与所述热交换器内管11的出油口连通

需要说明的是，由于燃烧器不是本专利的发明点所在，故为保证图面清楚简洁，未在图1中表示。本领城的技术人员基于本实施例的表述完全可以实现本方案。

图中所示，在进液口处的进油管路20上串接有油气分离器23、在所述油气分离器23的出液口232与进油管路20之间的通路上串接有流量计22，所述油气分离器23的出气口231与所述流量计22的出液口连通。

所述流量计22用来测量进入热交换器10的内管11中油井产出液流量通过流量计的监测可防止设备干烧的现像发生，进而延长设备使用寿命；在流量22的上游侧设置油气分离器23、可将油、水、气混合的油井产出液进行气液分离，分离后液体流经流计计22，以获得进入内管11中液体的精准流量值。

在进油管路20和出油管路30上分别设置有压力传感器21、31，和温度传感器21-1、31-1用于测量进、出液体的压力值和温度值。

在所述进油管路20与油井的连接端设置有第一阀门24和第一快速接头25，在所述出油管路30与油井环空的连接端设有第二门32和第二快速接头33，其中第一阀门24和第二阀门32配合使用以适用不同的施工步骤，第一快速接头25和第二快速接头32可方便快捷地完成管路连接

在导液接管40上设置有超导液压力传感器41，在17上设置超导温度传感器，用于实时检测超导液的温度和压力

清蜡施工时，进液管路20的进液口200与油井出口连通，出液管路30与油井套管环空连通，建立起油井产出液经热交换器加热并注入井下的循环；

超导液经超导液加液口7注入内，外胆12与内胆13之间的超导室1-0空腔内的超导液通过燃烧器加热、内胆13荻得热量，这祥，所述超导液加热内管11，进而加热了内管11中的油井产出液；随着液体的流动循环，加热后油并产出液注入井下，融化积蜡，从而完成清蜡作业

为详细描述本方案中的热交换器10和10-1请参见图4和图5，其中，图4是热交换器的主视图，图5是第二换热室的a-a剖视图。

如图4所示，热交换器10包括具有进液口200和出液口201的内管11、火焰转换挡板4、若干超导管28、超导液容纳部件14和导管15与超导液。

如图5所示，所述内管11由若干层螺旋盘绕段迂回构成，内管11优选

316l不锈钢材质.

所述若干内管11呈螺旋分别套设在所述内胆13外壁直线段，所述内管11的进口200和出口201分别从前端内外封头挡板26、26-1壁穿过封固连接，

所述若干超导管28分别均匀穿过前后内封头挡板26-1、27-1呈圆形均匀地排列封固，两端裸露，另外超导管28裸露的两端与前后外封头挡板26、27穿过封固，两端的管口用挡板封固，然后在前后内外封头挡板夹层的超导管28两端分别设置超导液循环孔1-0，所述超导管28在然交换器中的作用有两个，一是保正前后内外封头挡板之间的支撑加固，防止超导液加热膨胀封头变形，二是超导液通过加温，使超导管28内的超导液快速循环，升温快传热均匀，

所述超导液注入口7注入所述前后外胆与前后内胆26、26-1、27、27-112之间夹层的超导室1-0内，至所有超导室1-0的内腔均注满超导液

所述超导液容纳部件14，其具有存储内腔141，所述超导液容纳部件14设置在热交换器10的上方且其存储内腔141通过导管15与最上方的外常12连通、然烧器加热工作时，最先受热的是超导管28里的超导液，超导液受热膨涨后经超导管28两端的超导液循环口100使超导室1-0里的超导液均匀受热，导管15进入上方的超导液容纳部件14中，这样，当燃烧器熄火时，超导液体积减小液面下降后，所有超导室1-0之间的空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内常内流动的油并产出液，可有效避免资源浪费。

图中所示，所述超导液容纳部件14为长管状且沿所述外胆12的长度方向设置。实际上，所述超导液容纳部件14可为任意的形状，只要其存储内腔的客积能够满足超导室1-0内超导液受热体积膨胀后的需要即可

其中，沿所述外胆12的长度方向，依次设置有若干个连通外胆12与超导液容纳部件14的导管15，多个导管15可确保超导液在外胆12与超导液容纳部件14之间流通顺畅。

其中，所述超导液容纳部件14为两个，分另别设置在左、右两侧的外胆12的上方。

另外，在超导液容纳部件14的上方设置有安全阀16，所达安全阏16的进液口与所述超导液容纳部件14的存储内腔141连通。当内。外管之间的空腔内的压力超过安全值时，该安全可打开卸压，确保设备安全，可靠的运行。

所述超导温度传感器17设置在下方超导室1-0内腔中，以荻得相对准确的超导温度，所述超导压力传感器41设置在换热器的底端的导液管40的前端，通过导液管40与超导室1-0连通封固，可测出超导室1-0中超导液的准确压力，

本发明提供的热交接器应用于油井清蜡作业的过程如下

将从油井抽内出的液体作为循环介质，在燃烧器的作用下，通过内胆加热内胆与外胆之间超导室中的超导液，使超导室中盘管内的受热介质迅速升温。这时，再利用抽油机的动力，将升温后油井产比液快速注入至油井环空内。如此循环，油管壁上的结蜡及污垢层逐渐溶化，随着上述循环的进行，结蜡及污垢层逐渐消失，形成一个竖向热交换体系，从行完成热洗清蜡解堵作业。

综上，本发明在热交换器的上方设置有超导液容纳部件、其存储内腔与最上方的所述外管连通。燃浇器加热工作时，超导液受热膨胀后经导管进入超导液容纳部件中，当燃烧器熄火时，超导液体积减小后所有超导、室超导管和超导液容纳空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。