一种注氮设备的制作方法

本实用新型涉及油田设备领域，特别涉及一种注氮设备。

背景技术：

地下盐穴储气库采用水溶造腔法进行建造，造腔过程中需要注入氮气作为阻溶剂来控制腔体的形状。因此，有必要提供一种注氮设备。

现有技术提供了一种液氮泵车作为注氮设备，该液氮泵车包括：液氮储罐、升压泵、柱塞泵、加热气化器、直燃式蒸发器、高压汇管和驱动机构，液氮罐的、离心增压泵、柱塞泵、热回收加热器、直燃式蒸发器和高压汇管顺次连通，驱动机构的输出轴和柱塞泵的主轴相连。通过驱动结构为柱塞泵的运转提供动力，液氮经过顺次进行的增压、加热、蒸发等工序，以高压气体形式进入高压汇管后进入井筒中。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

液氮泵车缺少计量组件和调节组件，无法精确计量输送氮气的温度、压强以及输出量等参数。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种注氮装置，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

提供了一种注氮设备，包括液氮储罐、升压单元、加热单元，所述设备还包括：主控系统、压力变送器、温度变送器和流量计；

所述液氮储罐与所述升压单元通过第一输送管线连接，所述升压单元与所述加热单元通过第二输送管线连接，所述加热单元通过外输管线与井筒连接；

所述压力变送器、所述温度变送器、所述流量计设置在所述外输管线上；

所述主控系统用于接收所述压力变送器、所述温度变送器、以及所述流量计的测量信息，并根据所述测量信息，发出指令控制所述升压单元、所述加热单元的运行以及所述液氮储罐的输出量。

在一种可能的设计中，所述注氮设备还包括回流管线；

所述回流管线一端与所述液氮储罐的顶端连接，另一端连接在所述第二输送管线上；

所述回流管线上还设置有与所述主控系统电性连接的调压阀。

在一种可能的设计中，所述液氮储罐上设置有：

用于监测所述液氮储罐内部液位的液位计；

用于增加液氮储罐内部压力的增压器；

用于监测所述液氮储罐内部压力并在所述内部压力超过安全阈值时进行泄压的安全阀；

与所述主控系统电性连接，用于打开或者关闭所述液氮储罐的电磁闸阀。

在一种可能的设计中，所述液氮储罐上设置有泄漏监控元件；

所述泄漏监控元件包括：设置在所述液氮储罐外壁上的铂电阻，以及与所述铂电阻电性连接的报警显示件。

在一种可能的设计中，所述第一输送管线上设置有第一压力表、第一温度表；

所述第二输送管线上设置有第二压力表、第二温度表。

在一种可能的设计中，所述升压单元包括：并联设置的第一升压泵、第二升压泵；

所述第一升压泵、所述第二升压泵的入口端分别设置有与所述主控系统电性连接的电磁闸阀。

在一种可能的设计中，所述外输管线上设置有止回阀；

所述止回阀设置在所述压力变送器、所述温度变送器、所述流量计的下游。

在一种可能的设计中，所述主控系统、所述升压单元、所述加热单元、所述压力变送器、所述温度变送器、所述流量计均设置于箱体内；

所述第一输送管线与所述液氮储罐可拆卸连接；

所述外输管线与所述井筒可拆卸连接。

在一种可能的设计中，所述箱体内设置有通风系统及照明系统。

在一种可能的设计中，所述主控系统还包括：用于显示和设置注氮参数的操作屏；

所述操作屏设置在所述箱体的外壁上。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的注氮设备，通过设置压力变送器、温度变送器、流量计以及主控系统，可以对氮气的输出量、温度、压强等进行监测以及控制。根据现场使用需求，输出不同参数的氮气，可以满足不同的生产需求，扩大注氮设备的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的注氮设备的结构示意图。

附图标记分别表示：

1-液氮储罐，

2-升压单元，

201-第一升压泵，

202-第二升压泵，

3-加热单元，

4-主控系统，

5-压力变送器，

6-温度变送器，

7-流量计，

8-第一输送管线，

801-第一压力表，

802-第一温度表，

9-第二输送管线，

901-第二压力表，

902-第二温度表，

10-外输管线，

11-回流管线，

12-调压阀，

13-止回阀，

X-井筒。

具体实施方式

除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种注氮设备，如附图1所示，该设备包括：液氮储罐1、升压单元2、加热单元3，主控系统4、压力变送器5、温度变送器6、流量计7。液氮储罐1与升压单元2通过第一输送管线8连接，升压单元2与加热单元3通过第二输送管线9连接，加热单元3通过外输管线10与井筒X连接。压力变送器5、温度变送器6、流量计7设置在外输管线10上。主控系统4用于接收压力变送器5、温度变送器6、流量计7的测量信息，并根据测量信息，发出指令控制升压单元2、加热单元3的运行以及液氮储罐1的输出量。

以下对本实用新型实施例提供的注氮设备的工作原理进行说明：

本实用新型实施例提供的注氮设备在使用时，液氮储罐1作为氮气来源，可以输出液氮。液氮经第一输送管线8流至升压单元2处进行升压，然后经第二输送管线9流至加热单元3进行加热气化，以氮气形式通过外输管线10进入井筒X中。

外输管线10上设置有与主控系统4电性连接的压力变送器5、温度变送器6、流量计7，能够监控并测量流入井筒X的氮气的压强、温度、流量等信息。主控系统4根据压力变送器5、温度变送器6、流量计7的测量信息，发出指令控制升压单元2、加热单元3的运转以及液氮储罐1的输出，可以对氮气的温度、压强、输出量等参数进行控制。

可见，本实用新型实施例提供的注氮设备，通过设置压力变送器5、温度变送器6、流量计7以及主控系统4，可以对氮气的输出量、温度、压强等进行监测以及控制。根据现场使用需求，输出不同参数的氮气，可以满足不同的生产需求，扩大注氮设备的适用范围。

可以理解的是，上述输出量即指液氮或氮气的流量。

如附图1所示，本实用新型实施例提供的注氮设备还包括回流管线11。回流管线11一端与液氮储罐1的顶端连接，另一端连接在第二输送管线9上，回流管线11上设置有与主控系统4电性连接的调压阀12。

第二输送管线9内液氮压力高于调压阀12处的压力时，液氮能够从第二输送管线9内经回流管线11回流进入液氮储罐1内。通过调节调压阀12，能够对液氮的流量进行控制。

调压阀12为本领域常见的，举例来说，美国JORDANVALVE公司生产并销售的708CRSP-050-S6型号的调节阀可以适用于本实用新型实施例。调压阀12与主控系统4电性连接，在液氮储罐1输出速率不变的情况下，通过调节调节阀12的开度，能够对液氮的流量进行控制。

本实用新型实施例中，液氮储罐1上设置有：用于监测液氮储罐1内部液位的液位计，用于增加液氮储罐1内部压力的增压器，用于监测液氮储罐1内部压力并在内部压力超过安全阈值时进行泄压的安全阀，与主控系统4电性连接，用于打开或者关闭液氮储罐1的电磁闸阀。

液氮储罐1中设置有液位计，便于工作人员掌握液氮储量。增压器能够对液氮储罐1进行增压，使液氮储罐1内的压力能够保持在预设范围内使液氮可以顺利流出。安全阀打开时，可以对液氮储罐1进行泄压，一方面避免液氮储罐1内压力过大导致的安全事故，另一方面可以配合增压器对液氮储罐1内的压力进行控制。闸阀能够根据主控系统4的指令进行开合，对液氮的输出量进行控制。

为了提高使用时的安全性，液氮储罐1上设置有泄漏监控元件。

泄漏监控元件包括：设置在液氮储罐1外部侧壁的铂电阻，以及与铂电阻电性连接的报警显示件。

报警显示件包括：控制模块、报警模块以及显示屏。控制模块与铂电阻电性连接，报警模块与显示屏与控制模块电性连接。控制模块能够感知铂电阻的电阻值变化，并发出指令使报警模块发出报警信息，并在显示屏上进行显示。

液氮泄露时，铂电阻接触到泄露的液氮，电阻值发生变化。报警显示件中的控制模块接收到电阻值变化信息发出指令控制报警模块进行报警，并在显示屏上显示泄漏信息。工作人员能够获知液氮储罐1的泄漏，进行维修处理等，避免安全事故的发生。

其中，报警模块可以为蜂鸣器等。

液氮从液氮储罐1经第一输送管线8流入升压单元2进行升压，经第二输送管线9流入加热单元3。为了对第一输送管线8、第二输送管线9内的液氮参数进行监控，如附图1所示，第一输送管线8上设置有第一压力表801和第一温度表802；

第二输送管线9上设置有第二压力表901和第二温度表902。

如此设置，能够掌握第一输送管线8和第二输送管线9内的液氮的压力以及温度，便于对液氮输送过程中的参数进行实时监控。

升压单元2用于对液氮进行升压，升压单元2包括：并联设置的第一升压泵201和第二升压泵202；

第一升压泵201和第二升压泵202的入口端分别设置有与主控系统4电性连接的电磁闸阀。

如此设置，只打开第一升压泵201或者第二升压泵202时，升压单元201的功率较小，满足升压幅度较小时的工作需求。第一升压泵201和第二升压泵202同时打开时，升压单元2的功率较大，满足升压幅度较大时的工作需求。第一升压泵201入口端的闸阀在第一升压泵201运转时打开，不运转时关闭；第二升压泵202入口端的闸阀在第二升压泵202运转时打开，不运转时关闭，使液氮的流动路径与第一升压泵201、第二升压泵202的启闭保持同步。

进一步地，第一升压泵201与第二升压泵202可以具有不同功率，使升压单元2的功率范围更大。加热单元3用于对液氮进行加热气化，并可根据主控系统4的指令加热氮气至不同的温度。示例地，加热单元3可以为电加热气化器。

氮气经外输管线10流入井筒X中，外输管线10上设置有止回阀13；止回阀13位于压力变送器5、温度变送器6和流量计7的下游。

开始注氮前，打开止回阀13。注氮结束或者需要停止注氮时，关闭止回阀13，注氮设备停止输出，通过止回阀13可以快速切断注氮设备与井筒X之间的联系。止回阀13设置在压力变送器5、温度变送器6、流量计7的下游，可以在流量达到预设值时即刻关闭止回阀13，使流量控制更精确。

进一步地，第二输送管线9上加热单元3的入口端设置有闸阀，注氮设备正常工作时闸阀打开，需要对加热单元3进行维修和更换等操作时，关闭闸阀，即可避免氮气泄漏。外输管线10上加热单元3的出口端设置有闸阀，注氮设备正常工作时闸阀打开，需要对压力变送器5、温度变送器6、流量计7进行维修和更换时，闸阀关闭，避免氮气的泄漏。

本实用新型实施例中，如附图1所示，主控系统4、升压单元2、加热单元3、压力变送器5、温度变送器6、流量计7均设置于箱体14内；

第一输送管线8、回流管线11与液氮储罐1可拆卸连接；

外输管线10与井筒X可拆卸连接。

如此设置，通过分别移动液氮储罐1以及箱体14即可便捷地移动注氮设备，可以将注氮设备移动至不同的生产场地。

第一输送管线8、第二输送管线9、外输管线10和回流管线11可以为金属管或者聚氯乙烯(Polyvinylchlorid，PVC)管等。第一输送管线8、回流管线11与液氮储罐1可拆卸连接，外输管线10与井筒X可拆卸连接，其连接方式可以为螺纹连接或者法兰连接等。

进一步地，箱体14内设置有通风系统及照明系统。通过设置通风系统及照明系统，能够使箱体14内环境较好，工作人员可以进入箱体14进行设备的检修和更换等操作。

主控系统4包括：用于显示和设置注氮参数的操作屏；

操作屏设置在箱体14的外壁上。

通过设置操作屏，能够在操作屏上显示注氮过程中的温度、压强以及输出量等参数，且能通过操作控制屏设置注氮参数，使注氮过程的各项参数满足预期要求。

可以理解的是，主控系统4的操作屏与主控系统4中的控制模块电性连接，控制模块能将接收到的温度、压强以及输出量等信息传输至操作屏上进行显示。在操作屏上设置参数时，设置的参数信息被控制模块接收并处理，发出指令控制升压单元2、加热单元3的运行以及液氮储罐1的输出，使工作人员能够根据生产条件设置注氮过程的各项参数。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。