液体蒸发系统及泵车的制作方法

1.本实用新型涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种液体蒸发系统及泵车。


背景技术：

2.在油田作业领域中，泵车作为一种用于运输、泵送液氮的泵车，能将低压液氮转化为高压液氮，满足石油开采施工工艺的需要。近年来，随着石油开采条件的改善、技术及施工工艺的不断进步，对石油开采施工安全的要求越来越高，因此，泵车在油田作业领域中应用也越来越普遍，对泵车的安全性要求也会越来越高。
3.泵车的液体蒸发系统主要分为两类，一种是余热回收式的液体蒸发系统，一种是直燃式的液体蒸发系统，由于各种条件限制，目前国内市场上的大功率泵车通常采用直燃式的液体蒸发系统。
4.然而，在石油开采过程中，因一些开采场地本身可燃性气体含量较高，对明火的限制非常严格，故在这些可燃性气体含量较高的油井中应用泵车作业时，直燃式的液体蒸发系统已不作为首选，例如对于海上平台或船上应用的泵车，目前的液体蒸发系统无法满足其作业要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是：提供一种液体蒸发系统及泵车，旨在解决现有泵车的液体蒸发系统无法满足海上平台或船上在可燃性气体含量较高的油井中作业的问题。
6.为了实现上述技术问题，本实用新型提供了一种液体蒸发系统，液体蒸发系统包括进液管汇、柱塞泵、蒸发机构及排出管汇，且所述进液管汇、所述柱塞泵、所述蒸发机构及所述排出管汇通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，所述蒸发机构包括串联的第一热回收式蒸发机构和第二热回收式蒸发机构，液体蒸发系统还包括回气管汇，所述回气管汇与所述柱塞泵通过连接管路连接并连通。
7.可选地，所述第一热回收式蒸发机构包括过滤器、第一离心泵及第一热回收式蒸发器，所述过滤器与外界连通，且所述过滤器、所述第一离心泵及所述第一热回收式蒸发器顺次连通。
8.可选地，所述第一热回收式蒸发机构还包括管道，所述清水管道的一端连通所述第一热回收式蒸发器，所述管道的另一端与外界连通。
9.可选地，所述第一热回收式蒸发机构还包括第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述第一离心泵和所述第一热回收式蒸发器之间。
10.可选地，所述第二热回收式蒸发机构包括水箱、第二离心泵、第二热回收式蒸发器及热交换组，所述水箱的出口与所述第二离心泵、所述第二热回收式蒸发器及所述热交换组顺次连通。
11.可选地，所述第二热回收式蒸发机构还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置在所述水箱和所述第二离心泵之间。
12.可选地，所述热交换组包括多个热交换器。
13.可选地，所述第二热回收式蒸发机构还包括调节阀，所述调节阀连接于所述热交换组的出口。
14.可选地，所述进液管汇和所述柱塞泵之间的连接管路的主管上设置有进液阀；
15.所述蒸发机构和所述排出管汇之间的连接管路的主管上设置有排出阀；
16.所述柱塞泵和所述回气管汇之间的连接管路的主管上设置有回气阀。
17.另外，本实用新型提供了一种泵车，泵车包括如上述任意一项所述的液体蒸发系统。
18.本实用新型的有益效果为：上述液体蒸发系统，主要由进液管汇、柱塞泵、蒸发机构、排出管汇以及回气管汇组成，在蒸发作业前，储液罐内的液体通过进液管汇进入柱塞泵，再通过回气管汇返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后开始蒸发作业，液体经柱塞泵加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后流经蒸发机构成为高压常温的气体，最后通过排出管汇流至下游环节，其中，由于蒸发机构由串联的第一热回收式蒸发机构和第二热回收式蒸发机构组成，第一热回收式蒸发机构利用海水等外界能源实现热量蒸发，经柱塞泵加压后的低温高压的液体先流经第一热回收式蒸发机构与海水等外界能源换热，液气混合介质后流经第二热回收式蒸发机构气化为高压常温的气体，完成蒸发。该液体蒸发系统，由于蒸发机构采用第一热回收式蒸发机构和第二热回收式蒸发机构串联混合蒸发的形式，液体先经第一热回收式蒸发机构与海水等外界能源换热，再经第二热回收式蒸发机构换热，实现利用现有海水等外界能源进行热量交换和利用换热机构进行热量交换相结合，可满足大功率氮气作业需求，从而能够满足海上平台或船上在可燃性气体含量较高的油井中作业。
附图说明
19.本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是本实用新型的液体蒸发系统的示意图；
21.图2是本实用新型的液体蒸发系统中热交换组内第一连接结构示意图；
22.图3是本实用新型的液体蒸发系统中热交换组内第二连接结构示意图；
23.图4是本实用新型的液体蒸发系统中热交换组内第三连接结构示意图；
24.其中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
25.10、进液管汇；
26.20、柱塞泵；
27.31、第一热回收式蒸发机构；311、过滤器；312、第一离心泵；313、第一热回收式蒸发器；314、管道；315、第一控制阀；32、第二热回收式蒸发机构；321、水箱；322、第二离心泵；323、第二热回收式蒸发器；3241、第一热交换器；3242、第二热交换器；3243、第三热交换器；3244、第四热交换器；3245、第五热交换器；325、第二控制阀；326、调节阀；
28.40、排出管汇；
29.50、回气管汇；
30.60、汇集块；
31.71、进液阀；72、排出阀；73、回气阀；74、单向阀；75、第一安全阀；76、第二安全阀；77、第三安全阀；78、第一放空阀；79、第二放空阀；
32.81、温度传感器；82、压力传感器。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.本实用新型一实施例提供一种泵车及泵车的液体蒸发系统，如图1所示，液体蒸发系统包括进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构及排出管汇40，进液管汇10连通储液罐的进液口，且进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构及排出管汇40通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，蒸发机构包括串联的第一热回收式蒸发机构31和第二热回收式蒸发机构32，第一热回收式蒸发机构31为利用外界能源实现热量蒸发的换热机构，对于海上平台或船上应用的，外界能源为海水，第二热回收式蒸发机构32为常规热回收机构，液体蒸发系统还包括回气管汇50，回气管汇50与柱塞泵20通过连接管路连接并连通。作为示例，所述回气管汇50连通储液罐的回气口。
37.上述液体蒸发系统，主要由进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构、排出管汇40以及回气管汇50组成，在蒸发作业前，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后开始蒸发作业，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后流经蒸发机构成为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节，其中，由于蒸发机构由串联的第一热回收式蒸发机构31和第二热回收式蒸发机构32组成，第一热回收式蒸发机构31利用海水实现热量蒸发，经柱塞泵20加压后的低温高压的液体先流经第一热回收式蒸发机构31与海水换热，液气混合介质后流经第二热回收式蒸发机构32气化为高压常温的气体，完成蒸发。该液体蒸发系统，由于蒸发机构采用第一热回收式蒸发机构31和第二热回收式蒸发机构32串联混合蒸发的形式，液体先经第一热回收式蒸发机构31与海水换热，再经第二热回收式蒸发机构32换热，实现利用现有海水进行热量交换和利用换热机构进行热量交换相结合，可满足大功率氮气作业需求，从而能够满足海上平
台或船上在可燃性气体含量较高的油井中作业。
38.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的主管上设置有进液阀71，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的主管上设置有排出阀72，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的主管上设置有回气阀73。通过设置进液阀71，用于控制进液管汇10和柱塞泵20之间的通断，通过设置排出阀72，用于控制蒸发机构和排出管汇40之间的通断，通过设置回气阀73，用于控制柱塞泵20和回气管汇50之间的通断。于是，在蒸发作业前，打开进液阀71和回气阀73，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后先流经第一热回收式蒸发机构31与海水换热，液气混合介质后流经第二热回收式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节。
39.进一步地，在本实施例中，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的主管上还设置有单向阀74。具体地，在本实施例中，单向阀74设置在蒸发机构和排出阀72之间。通过设置单向阀74，使得只能流经蒸发机构成为的高压常温的气体经由单向阀74通过排出管汇40流至下游环节，而排出管汇40中的气体无法回流至蒸发机构，避免气体的回流。
40.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的第一支管上设置有第一安全阀75，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的支管上设置有第二安全阀76，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的第一支管上设置有第三安全阀77。通过设置第一安全阀75、第二安全阀76及第三安全阀77，用于对整个液体蒸发系统作业起到保护作用，当液体蒸发系统内部压力超过设定值时，第一安全阀75、第二安全阀76或第三安全阀77打开，避免内部压力过大，保护液体蒸发系统正常作业。
41.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的第二支管上设置有第一放空阀78，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的第二支管上设置有第二放空阀79。具体地，在本实施例中，第一放空阀78设置在进液管汇10和进液阀71之间的第二支管上，第二放空阀79设置在回气阀73和回气管汇50之间的第二支管上。通过设置第一放空阀78及第二放空阀79，用于实现进液管汇10和回气管汇50放空。于是，在蒸发作业前，先打开第一放空阀78和第二放空阀79，可以实现管汇内部杂质吹扫和管汇预冷，后打开进液阀71和回气阀73，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72开始蒸发作业。
42.在本实施例中，液体蒸发系统还包括温度传感器81及压力传感器82，温度传感器81和压力传感器82分别安装在蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路上。通过设置温度传感器81和压力传感器82，用于对流经蒸发机构气化为的高压常温的气体的温度和压力进行检测，保障液体蒸发系统正常作业。
43.在本实施例中，柱塞泵20包括并联设置的多个柱塞机构，液体蒸发系统还包括汇集块60，汇集块60设置在柱塞泵20和蒸发机构之间。通过设置汇集块60，低温低压的液体经并联设置的多个柱塞机构分别加压为低温高压的液体后，再通过汇集块60实现汇集，然后汇集后的低温高压的液体依次流经第一热回收式蒸发机构31和第二热回收式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后高压常温的气体通过排出管汇40流至下游环节。
44.在本实施例中，第一热回收式蒸发机构31包括过滤器311、第一离心泵312及第一
热回收式蒸发器313，过滤器311与海水连通，且过滤器311、第一离心泵312及第一热回收式蒸发器313顺次连通。在蒸发作业时，对于经柱塞泵20加压后的低温高压的液体先流经第一热回收式蒸发机构31与海水的换热，海水经过过滤器311过滤形成清洁的海水，清洁的海水经过第一离心泵312加压至设定的压力后，再进入第一热回收式蒸发器313与流经的液体进行换热，随后冷却后的海水排出。
45.进一步地，在本实施例中，第一热回收式蒸发机构31还包括管道314，管道314的一端连通第一热回收式蒸发器313，管道314的另一端与清水连通。在蒸发作业结束后，连接管道314，经过第一离心泵312加压至设定的压力后，再进入第一热回收式蒸发器313，用于清洗掉残留的海水。
46.在本实施例中，第一热回收式蒸发机构31还包括第一控制阀315，第一控制阀315设置在第一离心泵312和第一热回收式蒸发器313之间。通过设置第一控制阀315，用于第一离心泵312和第一热回收式蒸发器313之间的流路的开关和流量控制。这样，在蒸发作业时，根据实际需要开关和调整第一控制阀315，海水经过过滤器311过滤形成清洁的海水，清洁的海水经过第一离心泵312加压至设定的压力后，由第一控制阀315调整海水排量后，再进入第一热回收式蒸发器313与流经的液体进行换热，随后冷却后的海水排出。
47.在本实施例中，第二热回收式蒸发机构32包括水箱321、第二离心泵322、第二热回收式蒸发器323及热交换组，水箱321的出口与第二离心泵322、第二热回收式蒸发器323及热交换组顺次连通。在蒸发作业时，对于液气混合介质后流经第二热回收式蒸发机构32的换热，水箱321内的热介质，经过第二离心泵322加压至设定的压力后，再进入第二热回收式蒸发器323与流经的液气混合介质进行换热，以将液体转化为常温的气体，随后冷却后的热介质流经热交换组进行热量交换后，再循环回水箱321。
48.在本实施例中，第二热回收式蒸发机构32还包括第二控制阀325，第二控制阀325设置在水箱321和第二离心泵322之间。通过设置第二控制阀325，用于水箱321和第二离心泵322之间的流路的开关和流量控制。这样，在蒸发作业时，根据实际需要开关和调整第二控制阀325，水箱321内的热介质，通过第二控制阀325控制，流出的热介质经过第二离心泵322加压至设定的压力后，再进入第二热回收式蒸发器323与流经的液气混合介质进行换热，以将液体转化为常温的气体，随后冷却后的热介质流经热交换组进行热量交换后，再循环回水箱321。
49.在本实施例中，热交换组包括依次串联的多个热交换器。具体地，在本实施例中，热交换组包括依次串联的第一热交换器3241、第二热交换器3242、第三热交换器3243、第四热交换器3244及第五热交换器3245，其中，第一热交换器3241为润滑油热交换器，第二热交换器3242为液压油热交换器，第三热交换器3243为发动机中冷水/气热交换器，第四热交换器3244为发动机缸套水热交换器，第五热交换器3245为发动机废气热交换器。如此，冷却后的热介质先流经第一热交换器3241与润滑油进行热量交换，再流经第二热交换器3242与液压油进行热量交换，然后流经第三热交换器3243与发动机中冷水/气进行热量交换，之后流经第四热交换器3244与发动机缸套水进行热量交换，最后流经第五热交换器3245与发动机废气进行热量交换后，再循环回水箱321。
50.在另一实施例中，参考图2所示，热交换组包括所述第一热交换器3241、所述第二热交换器3242、所述第三热交换器3243、所述第四热交换器3244及所述第五热交换器3245，
其中，所述第一热交换器3241与所述第二热交换器3242并联，以使，所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经第一热交换器3241与润滑油进行热量交换，同时，所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经所述第二热交换器3242与液压油进行热量交换，有效提高所述第一热交换器3241与所述第二热交换器3242的热交换效率；
51.经过所述第一热交换器3241换热后的冷却介质流经第三热交换器3243与发动机中冷水/气进行热量交换，之后流经第四热交换器3244与发动机缸套水进行热量交换，最后流经第五热交换器3245与发动机废气进行热量交换后，再循环回水箱321。
52.经过所述第二热交换器3242换热后的冷却介质流经第三热交换器3243与发动机中冷水/气进行热量交换，之后流经第四热交换器3244与发动机缸套水进行热量交换，最后流经第五热交换器3245与发动机废气进行热量交换后，再循环回水箱321。
53.在另一实施例中，参考图3所示，所述第一热交换器3241与所述第二热交换器3242串联组成第一换热组，所述第三热交换器3243与第四热交换器3244串联组成第二换热组，所述第一换热组与所述第二换热组并联；
54.进而可使所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经第一换热组后，再经过所述第五热交换器3245进行热量交换后，在循环回水箱321；
55.所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经后同时经过第二换热组，再经过所述第五热交换器3245进行热量交换后，在循环回水箱321，进而可提高所述第一换热组与所述第二换热组的换热效率。
56.进一步的，可在所述第一换热组与所述第二热回收式蒸发器323之间或所述第二换热组与所述第二热回收式蒸发器323之间，设置流量调节阀，如可设置第二控制阀325，以调节所述第一换热组或所述第二换热组的换热效率，提高使用的灵活度。
57.在另一实施例中，参考图4所示，所述第一热交换器3241与所述第三热交换器3243串联后组成第一换热组，所述第二热交换器3242与第四热交换器3244串联后组成第二换热组，所述第一换热组与所述第二换热组并联，进而可使所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经第一换热组后，再经过所述第五热交换器3245进行热量交换后，在循环回水箱321；
58.所述第二热回收式蒸发器323冷却后的热介质流经后同时经过第二换热组，再经过所述第五热交换器3245进行热量交换后，在循环回水箱321，进而可提高所述第一换热组与所述第二换热组的换热效率。
59.进一步的，可在所述第一换热组与所述第二热回收式蒸发器323之间或所述第二换热组与所述第二热回收式蒸发器323之间，设置流量调节阀，如可设置第二控制阀325，以调节所述第一换热组或所述第二换热组的换热效率，提高使用的灵活度。
60.进一步，所述第一热交换器3241、所述第二热交换器3242、所述第三热交换器3243、所述第四热交换器3244可以不同的排列组合的方式形成多个并联的支路，并联后的支路接入至所述第二热回收式蒸发器323与第五热交换器3245之间形成的主干换热流路，以提高并联支路位置处不同换热组的热交换效率，所述第五热交换器可设置为提供主干换热流路的提供热补偿，以进一步提高系统的适用范围。
61.进一步地，在本实施例中，第二热回收式蒸发机构32还包括调节阀326，所述调节阀连接于所述热交换组的出口。作为示例，所述调节阀326连接于所述第五热交换器3245的
出口，所述调节阀为三通阀，其中一个接口与空气连通。即在本实施例中，第二热回收式蒸发机构32还包括用于控制第五热交换器3245的调节阀326，其中，调节阀326为三通阀。通过设置调节阀326，用于根据实际需要控制第五热交换器3245的打开和关闭。于是，在蒸发作业时，当排出的气体的温度低于设定值时，打开调节阀326，通过回收第五热交换器3245热量来提升气体的温度，若还不足则调整第一控制阀315，通过加大海水流量来提升气体的温度，当排出的气体的温度高于设定值时，关闭调节阀326，通过不回收第五热交换器3245热量来降低气体的温度，若再不足则调整第一控制阀315，通过减少海水流量来降低气体的温度。
62.在本实施例中，液体可以为液氮、液体二氧化碳、lng等。
63.在本实施例中，第一控制阀315、第二控制阀325、调节阀326、进液阀71、排出阀72、回气阀73、第一放空阀78、第二放空阀79可以采用手动、气动、电动或者液动的形式。
64.下面再对本实用新型的液体蒸发系统的蒸发过程作进一步说明：在蒸发作业前，先打开第一放空阀78和第二放空阀79，可以实现管汇内部杂质吹扫和管汇预冷，后打开进液阀71和回气阀73，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后先流经第一热回收式蒸发机构31与海水换热，液气混合介质后流经第二热回收式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节。
65.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，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。