一种油田用阳离子软水器的制作方法

本发明涉及油田设备技术领域，具体涉及一种油田用阳离子软水器，属于生水软化装置。

背景技术：

油田设备在工作中经常会用到蒸汽发生器，而为了确保蒸汽发生器能够持续正常的工作就必须为蒸汽发生器持续的提供合格品质的水。但是由于油田都处于野外，野外自然环境中的普遍水质比较硬，这样在长时间使野外的水时会使蒸汽发生器结出大量水垢，不仅仅影响加热效率，也很容易造成蒸汽发生器损坏。

而想要将野外的水制成合格品质的水则需要软水设备以去除野外的水中的钙镁离子，以实现生水的除硬，给蒸汽发生器提供合格品质给水。油田活动注汽站的软水器是产生合格软化水的主要装置，其主要原理是通过软化器内部的阳离子树脂来交换吸附生水中的钙镁离子。

现有的水处理软水器采用离心泵提供动力，后端连接真空除氧器，流程采用气动阀进行切换。软水器工作过程包括运行、反洗、进盐、沉降、置换、一洗、二洗6个主要过程。

现场运行发现，现有软水器主要存在以下不足：

a、内部结构设计不合理；

b、内部部件不可靠；

c、运行效果不佳；

d、人工维修工作量大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例要解决的技术问题是，至少部分的解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种油田用阳离子软水器，包括一级罐软水器；其中所述一级罐软水器包括密封的树脂罐本体，所述树脂罐本体内设有双层布盐器和下层分配器，所述双层布盐器包括设置于所述树脂罐本体顶部的上层布盐器和设置于所述树脂罐本体中部的中层布盐器；其中所述下层分配器设置于所述树脂罐本体的底部；

其中所述下层分配器包括成水平方向延伸的分配器支管和成竖直方向延伸的分配器干管，所述分配器支管包括至少两根支管子管，所述支管子管之间通过连接法兰连接在一起并与所述分配器干管导通；其中所述分配器支管上设有至少两个绕丝筛管，所述每一绕丝筛管的底部通过连接丝扣导通连接并固定在分配器支管上；其中所述分配器干管从所述树脂罐本体底部的开口伸出所述树脂罐本体并密封固定。

其中，分配器支管表面上设有向外延伸的绕丝筛管，其中所述绕丝筛管相互间隔预设距离交错设置在所述分配器支管的表面；其中该分配器干管朝向所述树脂罐本体内延伸并伸出分配器支管，且所述分配器干管表面上设有向外延伸的绕丝筛管，其中所述绕丝筛管相互间隔预设距离交错设置在所述分配器干管的表面。

其中，所述分配器干管上焊接有加强板，且所述分配器干管及加强板焊接在树脂罐本体的外表面上。

其中，所述树脂罐本体内设有上层分配器和下层分配器，所述上层分配器使水流均匀分布到树脂表层，经树脂交换吸附除硬后，通过下层分配器滤出。

其中，所述双层布盐器包括弧形自动喷盐器；所述自动喷盐器包括限位旋转器、弧形布盐臂、旋转支座；其中所述弧形布盐臂底部设有雾化喷头以向双层布盐器表面的盐上喷洒雾花水；其中所述弧形布盐臂的一端设有转转支座以固定在旋转轴上，且另一端设有限位旋转器，所述限位旋转器为设置在弧形布盐臂端部的圆盘形翻边。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种油田用阳离子软水器，属于生水软化装置。该设备能够普遍推广应用于油田野外注汽站，提升油田注汽专业化设备的高效性，减少职工劳动强度和安全风险点，具有显著的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例的一级罐软水器的内部结构图；

图2为本发明实施例的一级罐软水器与现有的一级罐软水器的对比图；

图3为绕丝筛管与分配器支管的连接结构示意图；

图4为下层分配器与树脂罐本体的连接结构示意图；

图5为绕丝筛管的分布示意图；

图6为上层分配器与下层分配器配合的树脂罐本体内的水流示意图；

图7为自动喷盐器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

具体的，如图1-图7所示的，本发明实施例的油田用阳离子软水器包括一级罐软水器；其中所述一级罐软水器包括密封的树脂罐本体1，所述树脂罐本体1内设有双层布盐器2和下层分配器3，所述双层布盐器2包括设置于所述树脂罐本体1顶部的上层布盐器和设置于所述树脂罐本体中部的中层布盐器；其中所述下层分配器3设置于所述树脂罐本体的底部。从图2的对比可以看出，现有技术中的出水位置位于树脂罐本体1的侧壁上，具有底部有一定距离。这样就导致底部的水很可能无法被软化；而本发明实施例中是采用设置在树脂罐本体1的底部的下层分配器，这样可以保证水处理的效率和结果。

如图3、图4、图5所示的，其中所述下层分配器3包括成水平方向延伸的分配器支管31和成竖直方向延伸的分配器干管32，所述分配器支管31包括至少两根支管子管，所述支管子管之间通过连接法兰311连接在一起，并与所述分配器干管32导通；其中所述分配器支管31上设有至少两个绕丝筛管34，所述每一绕丝筛管34的底部通过连接丝扣312导通连接并固定在分配器支管31上；其中所述分配器干管32从所述树脂罐本体1底部的开口伸出所述树脂罐本体1并密封固定。如图5所示的，分配器支管31表面上设有向外延伸的绕丝筛管34，其中所述绕丝筛管34相互间隔预设距离交错设置在所述分配器支管31的表面。如图5所示的，该分配器干管32朝向所述树脂罐本体1内延伸并伸出分配器支管31，且所述分配器干管32表面上设有向外延伸的绕丝筛管34，其中所述绕丝筛管34相互间隔预设距离交错设置在所述分配器干管32的表面。

所述分配器干管上焊接有加强板，且所述分配器干管及加强板焊接在树脂罐本体的外表面上。

如图6所示的，本发明实施例中在树脂罐本体1内设有上层分配器4和下层分配器3，该上层分配器4与下层分配器3的结构可以相同，也可以不尽相同。在本发明实施例中，树脂罐本体1内部的上层分配器使水流均匀分布到树脂表层，经树脂交换吸附除硬后，通过下层分配器滤出。在运行过程中，会出现以下两种情况：一是由于进水压力导致罐内树脂不断被压实，造成流通阻力增加；二是由于树脂不均匀分布导致出现水流短路现象，生水未完全交换除硬直接进入下层分配器，造成下一级树脂处理负荷增加。如图6所示的，该上层分配器4和下层分配器3采用螺旋分布方式，这样可以使得生水在树脂罐本体1内从绕线筛管34滤出，从而使得树脂罐本体1内的水流方向A在空间上成错列方式，生水在与树脂流动交换过程中产生旋转，从而对树脂层产生松动作用，消除树脂压实作用的产生。同时，生水在树脂罐本体1内部的旋流流动也增加了生水流程长度，使生水与树脂罐本体1内树脂的接触更加充分，提高出水水质，避免了生水软化过程中的短路流动。

如图1和图7所示的，该一级罐软水器采用双层布盐的结构，其中每一层都包括自动喷盐器。如图7所示的，所述自动喷盐器包括限位旋转器21、弧形布盐臂22、旋转支座24；其中所述弧形布盐臂22底部设有雾化喷头23以向双层布盐器2表面的盐上喷洒雾花水；其中所述弧形布盐臂22的一端设有转转支座24以固定在旋转轴上，且另一端设有限位旋转器21，所述限位旋转器21为设置在弧形布盐臂22端部的圆盘形翻边。这样在工作时，可以使旋转支座24固定在旋转轴上，并使限位旋转器21套接在限位轨道内，以使弧形布盐臂22在沿着限位轨道转动。

本发明实施例的油田用阳离子软水器，具有以下的创新设计：

(1)双层进盐设计：盐水从二级罐的底部进入到二级罐内，然后从二级罐的上方排除并被输送到到一级罐，以从一级罐的顶部进入双层布盐器2。现有的布盐器都设置在一级罐的罐体三分之二位置，这样导致布盐器上部的树脂活化成都不好。本发明实施例采用双层布盐器的设计以在上部和中部实现同步进盐，能够缩短盐水对树脂完全浸渍所消耗的时间，同时扩大盐水浸渍范围。

(2)下层分配器设计：原树脂罐下层分配器出口采用罐体侧壁底部水平出水的方式，该方式造成出水流程以下部分罐体内积存不合格水，在运行、再生过程中会造成水流短路，同时，受到水流冲击后下部不合格水会被部分携带，造成水质出现波动。现采用底部出水的方式，实现整个罐体内部的完整循环。同时，垂向设计进出方式，当后端流程出现压力波动时，水力冲击产生的应力在水平支管部分得到缓冲，不会出现弯头集中现象，有效保护内部绕丝筛管。

(3)连接方式设计：绕丝筛管的连接设计可以防止树脂颗粒流失且又不会造成软化水阻滞。由于其长期工作在盐水、杂质、水力冲击环境下，绕丝筛管内部会出现堵塞、杂质沉积现象，因此需要定期对筛管进行清洗；本发明实施例中为便于清洗更换，绕丝筛管与分配器支管采用螺纹连接方式。

(4)分配器支管与分配器干管采用分体方式；现有的分配器支管和分配器干管为一体焊接方式，因此容易在焊缝处出现腐蚀、开裂现象，造成焊缝处强度失效。在树脂罐罐体1内更换树脂和内部防腐过程中，现有的分配器支管与分配器干管采用焊接连接的结构导致影响正常作业过程。本发明实施例中的分配器支管与分配器干管采用法兰连接方式，且法兰采用四条不锈钢螺栓和橡胶垫进行固定密封，这样既可以实现方便拆装又可以通过橡胶垫进行缓冲，以减少下层分配器的震动导致的损坏。

(5)分配器干管与树脂罐本体的连接结构：树脂罐本体在运行过程中有一定承压要求，因此现有的一级罐软水器在罐壁开孔焊接分配器干管的连接结构不便于内部分配器支管的安装，焊接过程操作难度大。同时由于焊缝位置强度达不到承压要求，容易出现渗漏、腐蚀现象。本发明实施例中采用树脂罐本体的罐壁上直接开孔，然后将分配器干管伸入罐体内部约30cm，然后将分配器干管与加强板焊接合格后，再将加强板与罐壁外层焊接，然后罐体内壁与干管交接部分再进行焊接。本发明实施例的这种结构可以提高固定强度同时达到密封承压要求。

(6)分配器结构设计：绕丝筛管成枝状状分布在分配器支管和分配器干管的表面；下层分配器采用底部进出的设计后，对分配器支管和分配器干管与绕丝筛管的安装也进行重新调整。底部绕丝筛管主要作用包括过滤、导流、减震作用。为保证支管运行过程中，流程前后产生水击造成的应力作用，绕丝筛管在分配器支管和分配器干管上的安装采用交错对置方式，最大限度实现受力平衡。

(7)层间支管螺旋布局。树脂罐本体内的上层分配器使水流均匀分布到树脂表层，经树脂交换吸附除硬后，通过下层分配器滤出。在运行过程中，会出现以下两种情况，一是由于进水压力，罐内树脂不断被压实，造成流通阻力增加。二是由于树脂不均匀分布，出现水流短路现象，生水未完全交换除硬直接进入下层分配器，造成下一级树脂处理负荷增加。而本发明采用上下层支管螺旋布局方式，生水从绕丝筛管流出至软化水从绕丝筛管滤出，总体水流方向空间上呈错列布置，水在与树脂交换流动过程中，会产生一定方向上的旋转作用，在运行过程中可实现树脂层的疏松作用，消除树脂压实作用的产生。同时，生水在树脂罐内部的旋流流动，增加了生水流程长度，使生水与树脂的接触更加充分，提高出水水质，避免了生水软化过程中的短路流动。

(8)限位自转布盐器设计：本发明实施例中一级罐再生过程采用上部进盐方式；现有的进盐采用竖直直管喷洒方式，造成一级罐盐水布置不均匀，部分树脂未完全再生，运行效果降低。本发明实施例中的双层布盐器，每一层都采用自动喷盐器。其中自动喷烟器包括：限位旋转器、旋转支座、弧状布盐器、雾化喷头；盐水由限位旋转器空心孔进入弧状布盐器，通过雾化喷头喷洒出；弧状布盐器在盐水压力作用下，能够实现左右60度摆动，使再生盐水以雾滴状均匀撒布在树脂表面，提升树脂再生效果。

本发明的适用条件：适用于油田野外活动注汽站水处理系统，具有简便灵活、易于安装、运输便捷，功能集成，自动化程度高，易于操作，安全风险少等诸多优势

在施工要求需要或者为了提高工作效率的情况下，设计轻便、简捷、功能齐全的新型软水器装置，提升油田专业化设备的先进性，可靠性，减少职工劳动强度、消减安全风险点，提高生产效率，大幅降低系统生产成本投入。通过“巧妙构架、功能集成以及流程优化的排布”方式实现简单便捷的自动化功能。在“内部结构和功能科学”的完善上，采用了可靠性、科学性、安全性和设计思路上。

工艺参数要求：

1、所有法兰、管件采用不锈钢材质。

2、所有流程和连接设计为整体可拆。

3、内部结构布局安装尺寸误差小于±5cm。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。