一种井口原油加热系统的制作方法

本实用新型涉及一种采油井的井口设施，尤其涉及一种井口原油加热系统，属于采油设施技术领域。

背景技术：

在石油开采行业，从油井抽出来的油被称为原油，原油在低温下会失去流动性而凝固。原油一旦凝固就会堵塞管道，想要让管道恢复畅通是非常麻烦的。原油中还含有蜡，蜡在低温下会析出，有的原油在20℃左右就会析出，并附着在管道内壁上，结蜡过多时，就会堵塞管道。受地层及环境温度的影响，原油从地下抽出后温度即逐渐降低，尤其在冬天原油在管道内的降温速度更快，因此在井口外的井口出油管内壁上很容易出现结蜡现象，导致输油效率降低。为了防止结蜡现象的出现，目前采油厂通常采用电加热器对井口输油管进行加热。

另一方面，不少油井存在或多或少的套管气资源，现有回收利用技术还存在诸多不足，推广实施还存在许多难题。主要体现在输气管路长，集中回收利用难度大，回收费用高和不能有效利用等方面，一些油井仍存在套管气外排现象，不但污染环境，同时也浪费能源。由于环保上的要求，油井套管气禁止外排导致套压升高后抽油泵气锁，影响油井正常生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种井口原油加热系统，可以避免套管气的排放，保证油井的正常生产，充分利用套管气的能量现场加热原油，避免管道结蜡，且换热效果好，不存在爆炸风险，安全系数高。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种井口原油加热系统，包括延伸至井下的套管，所述套管中设有油管，所述油管的上端从套管的上端口伸出，所述油管上端的圆周上连接有原油出口并安装有原油生产阀，所述原油生产阀的出口连接有井口出油管；所述套管的上端圆周上安装有套管阀门，还包括立式负压燃气炉，所述立式负压燃气炉包括立式柱状锅筒，所述立式柱状锅筒的底部中心设有燃烧室，所述燃烧室的顶部连接有多根烟管，各烟管的顶部连接在烟气集箱的底部，所述烟气集箱的一侧连接有烟气出口管，所述烟气出口管的外端头延伸至立式柱状锅筒的外侧；所述立式柱状锅筒的上方安装有水平延伸的管壳式换热器，所述管壳式换热器的壳体底部与立式柱状锅筒的上端口相贯通；所述井口出油管的出口安装有管壳式换热器进油阀，所述管壳式换热器进油阀的出口与管壳式换热器的管程入口相连，所述管壳式换热器的管程出口安装有管壳式换热器出油阀，所述管壳式换热器出油阀的出口与热油管道相连；所述套管阀门的出口与套管气分离装置的中部入口相连，所述套管气分离装置的底部连接有分离装置排液口和分离装置排液阀，所述套管气分离装置的上部安装有套管气总阀，所述套管气总阀的出口连接有套管气输送管，所述套管气输送管上依次安装有过滤器、减压阀和燃烧室供气阀，所述燃烧室供气阀的出口与所述燃烧室的供气管相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：①套管气经套管阀门流出进入套管气分离装置进行气液分离，再经套管气总阀进入套管气输送管，然后经过滤器过滤后，由减压阀进行减压，由燃烧室供气阀向立式负压燃气炉的燃烧室供气，套管气在燃烧室燃烧后向上进入烟管，由烟气集箱汇集后，从烟气出口管排出，燃烧室、烟管和烟气集箱均浸没于液相空间中，将水加热至沸腾产生蒸汽，蒸汽将气相空间的不凝性气体排出后，管壳式换热器的壳程封闭；同时原油从原油生产阀流出，经进入管壳式换热器进油阀进入管壳式换热器的管程，壳程的蒸汽对原油进行加热并实现相变，重新成为液态流回立式负压燃气炉中，原油得到加热后从管壳式换热器出油阀流出，经热油管道进入计量站。②该系统回收利用套管气作为燃料就近对油井产液进行加热提温，不但可以解决套管气外排造成气资源浪费以及套管气禁排后影响油井生产的难题，且可降低油井原本电热或热水伴热消耗，起到节能减排的效果。③不凝性气体排出后，高温蒸汽冷凝使管壳式换热器壳程内的压力低于大气压，不存在爆炸风险，安全系数高。④上部换热管束与负压蒸汽进行热交换，充分利用蒸汽相变所释放的汽化潜热，换热效率高。⑤热媒水吸热汽化、放热冷凝都在装置内完成，形成内循环，不消耗水，装置内受热面基本不会结垢。⑥相比现有井口燃气加热装置工艺大幅度简化，不需要设置换热循环系统、补水系统以及送风设备，运行和维护成本明显降低，且结构紧凑、体积小。⑦该套管气现场加热装置不需要配电，不存在用电风险。

作为本实用新型的改进，所述管壳式换热器进油阀的入口与所述管壳式换热器出油阀的出口之间安装有出油直通阀。当立式负压燃气炉或管壳式换热器需要短时间检修时，可以打开出油直通阀直接出油，避免影响油井生产，油管内少许的结蜡会被后续的热油融化。

作为本实用新型的进一步改进，所述井口出油管的出口安装有电加热器进油阀，所述电加热器进油阀的出口与电加热器的进油口相连，所述电加热器的出油口安装有电加热器出油阀，所述电加热器出油阀的出口与所述热油管道相连。当立式负压燃气炉或管壳式换热器需要较长时间检修时，可以关闭管壳式换热器进油阀和管壳式换热器出油阀，打开电加热器进油阀和电加热器出油阀，利用电加热器对原油进行加热。

作为本实用新型的进一步改进，所述管壳式换热器的壳体顶部安装有温度计、负压表、安全阀和不凝性气体排放阀。温度计可以监控管壳式换热器的壳程温度，通常不超过90℃，在运行初期打开不凝性气体排放阀可以快速将空气等不凝性气体排出，当该阀排出的全是蒸汽时将其关闭。

作为本实用新型的进一步改进，所述减压阀和所述燃烧室供气阀之间安装有受控于所述烟气出口管的排烟温度的自力式温控阀一。当燃烧室出现熄火状况时，排烟温度会骤降，此时自力式温控阀一自动关闭，停止向燃烧室供气，以保证安全。

作为本实用新型的进一步改进，所述自力式温控阀一与所述燃烧室供气阀之间安装有受控于所述立式柱状锅筒内水温的自力式温控阀二。当燃烧室的加热强度过大，使立式柱状锅筒内的水温超过设定值例如90℃时，自力式温控阀二自动关闭，停止向燃烧室供气，以保证安全。

作为本实用新型的进一步改进，所述自力式温控阀一的两端并联有旁通阀一，所述自力式温控阀二的两端并联有旁通阀二。当自力式温控阀一出现故障时，可打开旁通阀一；当自力式温控阀二出现故障时，可打开旁通阀二，以保证生产不受影响，并尽快完成检修。

作为本实用新型的进一步改进，所述立式柱状锅筒内的水位线位于所述烟气集箱的顶部上方，所述立式柱状锅筒的上部安装有液位计。可以保证所以受热面均与水能够充分换热，充分利用烟气的余热，也可以避免受热面发生过热现象，确保安全。

作为本实用新型的进一步改进，所述井口出油管上安装有回压阀，所述回压阀位于所述原油生产阀与所述管壳式换热器进油阀之间，所述原油生产阀与所述回压阀之间的井口出油管上安装有取样阀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型井口原油加热系统的流程图。

图中：1.套管；2.油管；3.电加热器；4.计量站；5.套管气分离装置；6.立式负压燃气炉；6a.燃烧室；6b.烟管；6c.烟气集箱；6d.烟气出口管；6e.液位计；7.管壳式换热器；7a.温度计；7b.负压表；7c.安全阀；7d.不凝性气体排放阀；G1.井口出油管；G2.套管气输送管；G3.热油管道；L1.过滤器；V1.原油生产阀；V2.取样阀；V3.回压阀；V4.管壳式换热器进油阀；V5.管壳式换热器出油阀；V6.出油直通阀；V7.电加热器进油阀；V8.电加热器出油阀；V9.套管阀门；V10.分离装置排液阀；V11.套管气总阀；V12.减压阀；V13.自力式温控阀一；V14.自力式温控阀二；V15.旁通阀一；V16.旁通阀二；V17.燃烧室供气阀。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的井口原油加热系统包括立式负压燃气炉6和延伸至井下的套管1，套管1中设有油管2，油管2的上端从套管1的上端口伸出，油管2上端的圆周上连接有原油出口并安装有原油生产阀V1，原油生产阀V1的出口连接有井口出油管G1；套管1的上端圆周上安装有套管阀门V9，立式负压燃气炉6包括立式柱状锅筒，立式柱状锅筒的底部中心设有燃烧室6a，燃烧室6a的顶部连接有多根烟管6b，各烟管6b的顶部连接在烟气集箱6c的底部，烟气集箱6c的一侧连接有烟气出口管6d，烟气出口管6d的外端头延伸至立式柱状锅筒的外侧；立式柱状锅筒的上方安装有水平延伸的管壳式换热器7，管壳式换热器7的壳体底部与立式柱状锅筒的上端口相贯通。

井口出油管G1的出口安装有管壳式换热器进油阀V4，管壳式换热器进油阀V4的出口与管壳式换热器7的管程入口相连，管壳式换热器7的管程出口安装有管壳式换热器出油阀V5，管壳式换热器出油阀V5的出口与热油管道G3相连。

套管阀门V9的出口与套管气分离装置5的中部入口相连，套管气分离装置5的底部连接有分离装置排液口和分离装置排液阀V10，套管气分离装置5的上部安装有套管气总阀V11，套管气总阀V11的出口连接有套管气输送管G2，套管气输送管G2上依次安装有过滤器L1、减压阀V12和燃烧室供气阀V17，燃烧室供气阀V17的出口与燃烧室6a的供气管相连。

套管气经套管阀门V9流出进入套管气分离装置5进行气液分离，再经套管气总阀V11进入套管气输送管G2，然后经过滤器L1过滤后，由减压阀V12进行减压，由燃烧室供气阀V17向立式负压燃气炉6的燃烧室6a供气，套管气在燃烧室6a燃烧后向上进入烟管6b，由烟气集箱6c汇集后，从烟气出口管6d排出，燃烧室6a、烟管6b和烟气集箱6c均浸没于液相空间中，将水加热至沸腾产生蒸汽，蒸汽将气相空间的不凝性气体排出后，管壳式换热器7的壳程封闭；同时原油从原油生产阀V1流出，经进入管壳式换热器进油阀V4进入管壳式换热器7的管程，壳程的蒸汽对原油进行加热并实现相变，重新成为液态流回立式负压燃气炉6中，原油得到加热后从管壳式换热器出油阀V5流出，经热油管道G3进入计量站4。

管壳式换热器进油阀V4的入口与管壳式换热器出油阀V5的出口之间安装有出油直通阀V6。当立式负压燃气炉6或管壳式换热器7需要短时间检修时，可以打开出油直通阀V6直接出油，避免影响油井生产，油管内少许的结蜡会被后续的热油融化。

井口出油管G1的出口安装有电加热器进油阀V7，电加热器进油阀V7的出口与电加热器3的进油口相连，电加热器3的出油口安装有电加热器出油阀V8，电加热器出油阀V8的出口与热油管道G3相连。当立式负压燃气炉6或管壳式换热器7需要较长时间检修时，可以关闭管壳式换热器进油阀V4和管壳式换热器出油阀V5，打开电加热器进油阀V7和电加热器出油阀V8，利用电加热器3对原油进行加热。

管壳式换热器7的壳体顶部安装有温度计7a、负压表7b、安全阀7c和不凝性气体排放阀7d。温度计7a可以监控管壳式换热器7的壳程温度，通常不超过90℃，在运行初期打开不凝性气体排放阀7d可以快速将空气等不凝性气体排出，当该阀排出的全是蒸汽时将其关闭。

减压阀V12和燃烧室供气阀V17之间安装有受控于烟气出口管6d的排烟温度的自力式温控阀一V13。当燃烧室6a出现熄火状况时，排烟温度会骤降，此时自力式温控阀一V13自动关闭，停止向燃烧室6a供气，以保证安全。

自力式温控阀一V13与燃烧室供气阀V17之间安装有受控于立式柱状锅筒内水温的自力式温控阀二V14。当燃烧室6a的加热强度过大，使立式柱状锅筒内的水温超过设定值例如90℃时，自力式温控阀二V14自动关闭，停止向燃烧室6a供气，以保证安全。

自力式温控阀一V13的两端并联有旁通阀一V15，自力式温控阀二V14的两端并联有旁通阀二V16。当自力式温控阀一V13出现故障时，可打开旁通阀一V15；当自力式温控阀二V14出现故障时，可打开旁通阀二V16，以保证生产不受影响，并尽快完成检修。

立式柱状锅筒内的水位线位于烟气集箱6c的顶部上方，立式柱状锅筒的上部安装有液位计6e。可以保证所以受热面均与水能够充分换热，充分利用烟气的余热，也可以避免受热面发生过热现象，确保安全。

井口出油管G1上安装有回压阀V3，回压阀V3位于原油生产阀V1与管壳式换热器进油阀V4之间，原油生产阀V1与回压阀V3之间的井口出油管G1上安装有取样阀V2。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。