電熱式井下蒸汽發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油工程稠油熱采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電熱式井下蒸汽發(fā)生器。該電熱式井下蒸汽發(fā)生器從上到下包括依次連接的入口部、電加熱部以及出口部；電加熱部包括至少一個加熱段，加熱段包括加熱段殼體以及置于加熱段殼體內(nèi)的多根加熱管；各根加熱管內(nèi)分別設(shè)置電熱絲，并在電熱絲與加熱管之間填充絕緣耐溫材料；各加熱管之間以及加熱管與加熱段殼體之間形成供水流過的空間；入口部上設(shè)置有進(jìn)水口，出口部設(shè)置有排出口。高溫蒸汽在井下產(chǎn)生并直接注入油層，減少了熱損失，大大提高了能量利用率，在深井和超深井中的優(yōu)勢尤為突出；電熱絲設(shè)置在加熱管內(nèi)，安裝方便，可靠性好，且更有利于蒸汽的發(fā)生。
【專利說明】
電熱式井下蒸汽發(fā)生器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油工程稠油熱采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電熱式井下蒸汽發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國有著豐富的稠油資源，但開采成本和難度較大。在稠油熱采中，蒸汽驅(qū)是目前應(yīng)用最廣泛的、技術(shù)較成熟的方法之一。
[0003]蒸汽發(fā)生器作為蒸汽驅(qū)技術(shù)不可缺少的設(shè)備之一，目前最普遍的做法是在地面產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，通過保溫管道注入到井下稠油油層中去。這種技術(shù)井上設(shè)備體積龐大，需要較高的配套設(shè)施的投入，廢氣帶走大量的熱能，污染周圍空氣;且地面蒸汽通過較長管道后，能量損失大，到井底時高溫蒸汽成了“熱水”，蒸汽注釆效果和深度受到限制，尤其是對于深井和超深井，常規(guī)地面蒸汽注入的方式已不能適應(yīng)開采要求。
[0004]專利CN103759240A公開了一種井下電加熱蒸汽發(fā)生器，如圖1所示，主要包括:殼體I’、加熱管2’、電加熱元件3’以及支撐隔板5’。其中，加熱管2’整體為中空柱體，其中空部分為貫通孔，流體從所述貫通孔中流通，電加熱元件3’整體為細(xì)長的電熱絲，纏繞在加熱管2’的管壁上，在電加熱元件3’通電后，對加熱管2’中的流體進(jìn)行加熱，生成蒸汽從底部送出。支撐隔板5’其設(shè)置在殼體I’內(nèi)部，供加熱管2’和電加熱元件3’穿過，并對加熱管2’起到支撐作用。
[0005]這種結(jié)構(gòu)存在以下幾處缺點(diǎn):
[0006](I)安裝不便，容易發(fā)生磕碰而損壞電熱絲；
[0007](2)由于井下尺寸的限制，相鄰加熱管之間的間距很小，電熱絲纏繞在加熱管外表面，有可能會接觸而產(chǎn)生搭電，從而造成故障或損壞加熱管；
[0008](3)電熱絲纏繞在加熱管外表面，由于支撐隔板會和電熱絲發(fā)生直接接觸，因此需要在接觸位置做絕緣處理，增加了成本；
[0009](4)在保證加熱溫度的前提下，加熱管的內(nèi)徑受限，從而使蒸汽發(fā)生量有限；而增加加熱管數(shù)量的話，勢必要增加殼體的直徑，為設(shè)備的使用增加了難度和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種電熱式井下蒸汽發(fā)生器，能夠在稠油油層處產(chǎn)生蒸汽并直接注入油層，熱效率高且不會產(chǎn)生空氣污染，同時安全性與可靠性高。
[0011]本發(fā)明提供的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，從上到下包括依次連接的入口部、電加熱部以及出口部；
[0012]所述電加熱部包括至少一個加熱段，所述加熱段包括加熱段殼體以及置于所述加熱段殼體內(nèi)的多根加熱管;各根所述加熱管內(nèi)分別設(shè)置電熱絲，并在所述電熱絲與所述加熱管之間填充絕緣耐溫材料;各所述加熱管之間以及所述加熱管與所述加熱段殼體之間形成供水流過的空間；
[0013]所述入口部上設(shè)置有進(jìn)水口，所述出口部設(shè)置有排出口。
[0014]進(jìn)一步的，所述加熱段為依次串聯(lián)的多個，相鄰各段的所述加熱段殼體之間通過外殼接頭連接，相鄰各段的所述加熱管之間通過加熱管連接頭連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述電加熱部還包括頂部的接線端子和底部的加熱管座;最頂段的各根所述加熱管的上端以及最底段的所述加熱管的下端分別與所述接線端子及所述加熱管座密封連接。
[0016]進(jìn)一步的，所述入口部具體包括上連接頭、閥座、閥芯以及下連接頭；
[0017]所述上連接頭用于與進(jìn)水管道連接，所述下連接頭用于與所述電加熱部連接；
[0018]所述閥座和所述閥芯安裝在所述上連接頭與所述下連接頭之間，使入水從所述上連接頭單向流入所述下連接頭中，且降低入水的流速及壓力。
[0019]閥座和閥芯構(gòu)成單流減壓閥，將注水管與蒸汽發(fā)生器內(nèi)流體隔開，防止蒸汽在井底過大壓力的情況下上溢;同時該閥開啟方式為壓力開啟，具有減壓效果，有利于地面注水壓力的控制。
[0020]進(jìn)一步的，所述閥座上設(shè)置有閥口；
[0021]所述閥芯設(shè)置在所述閥座靠近下連接頭的一側(cè)，包括閥桿、閥頭以及彈簧;所述彈簧套設(shè)在所述閥桿上，將所述閥頭壓設(shè)在所述閥座上，并將所述閥口密封。
[0022]進(jìn)一步的，所述閥頭的密封面為球面，所述閥座的閥口處的密封面為兩段相接的具有不同錐度的錐面。
[0023]進(jìn)一步的，所述下連接頭的側(cè)壁上設(shè)置有液位傳感器，用于監(jiān)控所述電加熱部內(nèi)的液位。
[0024]進(jìn)一步的，所述下連接頭的側(cè)壁上設(shè)置與所述接線端子密封連接的電纜轉(zhuǎn)接頭，用于將所述接線端子中的電纜密封接出。
[0025]進(jìn)一步的，所述出口部包括尾管、尾管連接頭以及支撐管；
[0026]所述尾管通過所述尾管連接頭與所述電加熱部連接;且在所述尾管的下部側(cè)壁周向均布多個所述排出口；
[0027]所述支撐管設(shè)置在所述尾管內(nèi)，用于對所述加熱管座起到軸向支撐的作用。
[0028]進(jìn)一步的，所述尾管的底壁上設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器，分別用于監(jiān)控所述排出口處蒸汽的溫度和壓力。
[0029]本發(fā)明的有益效果為:
[0030]高溫蒸汽在井下產(chǎn)生并直接注入油層，與傳統(tǒng)方式將地面蒸汽通過注汽管注入井下的方法相比，在最大程度上減少了熱損失，大大提高了能量利用率，在深井和超深井中的優(yōu)勢尤為突出；
[0031]電熱絲設(shè)置在加熱管內(nèi)，不會因磕碰而損壞，安裝更方便;相鄰電熱絲也不會因接觸而產(chǎn)生搭電，可靠性更好;流體通道為加熱管與加熱管之間的間隙，在蒸汽發(fā)生器相同外徑下，流道截面積可以做的更大，相同處理量下流速更小，流體的駐留時間更長，更有利于充分吸熱。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中公開的井下電加熱蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電熱式井下蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3為圖2中的A-A面的截面示意圖；
[0036]圖4為圖2中的加熱管支撐架的示意圖；
[0037]附圖標(biāo)記:
[0038]101-上連接頭；102-閥座；
[0039]103-閥芯；104-下連接頭；
[0040]105-液位傳感器；106-電纜轉(zhuǎn)接頭；
[0041 ]201-接線端子；202-加熱管支撐架；
[0042]203-加熱段殼體；204-電熱絲；
[0043]205-耐溫填料；206-加熱管；
[0044]207-加熱管連接頭；208-外殼接頭；
[0045]209-加熱管座；301-尾管連接頭；
[0046]302-支撐管；303-尾管；
[0047]304-溫度傳感器；305-壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0049]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0050]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0051]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電熱式井下蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的A-A面的截面示意圖；圖4為圖2中的加熱管支撐架的示意圖。
[0052]如圖2?圖4所示，該電熱式井下蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)包括從上到下依次連接的入口部、電加熱部以及出口部。
[0053]具體的，入口部包括上連接頭101、閥座102、閥芯103和下連接頭104;電加熱部包括接線端子201、加熱管支撐架202、加熱段殼體203、電熱絲204、耐溫填料205、加熱管206、加熱管連接頭207、外殼接頭208和加熱管座209;出口部包括尾管連接頭301、支撐管302和尾管303。
[0054]入口部與電加熱部之間通過下連接頭104與加熱段殼體203螺紋連接，電加熱部與出口部之間通過加熱段殼體203與尾管連接頭301螺紋連接。
[0055]入口部的具體結(jié)構(gòu)為:閥座102和閥芯103安裝在上連接頭101與下連接頭104之間的閥體內(nèi)；閥座102固設(shè)在閥體內(nèi)，且閥座102的中心位置設(shè)置有閥口。閥芯設(shè)置在閥座102靠近下連接頭104的一側(cè)，包括閥頭、閥桿和彈簧;閥桿通過定位套固定在閥體內(nèi)，且閥桿上設(shè)有供水通過的過流孔。閥頭為蘑菇狀，上端為半球形的密封頭，下端為長桿，與閥桿相對間隔設(shè)置。彈簧套設(shè)在閥桿以及閥頭的長桿上，將閥頭頂起，使閥口密封。
[0056]閥座102與閥芯103構(gòu)成減壓閥，可對注入水起到減壓作用，同時也能夠起到單流閥的作用。為了提高密封度，閥芯103的閥頭密封面為球面，閥座102閥口處的密封面為兩段相接的具有不同錐度的錐面，更有利于通過節(jié)流的方式減壓，也便于加工。
[0057]定位套分為上下兩段，將閥座102與閥桿固定，并通過調(diào)節(jié)兩個定位套的長度，可以改變彈簧的壓縮量，從而改變閥頭的開啟壓力。
[0058]通過增加的單向減壓閥，將閥座102上部(注水管)與下部(蒸汽發(fā)生器)內(nèi)的流體隔開，防止蒸汽在井底過大壓力的情況下上溢；同時該閥開啟方式為壓力開啟，有利于地面注水壓力的控制。
[0059]電加熱部可以由單個加熱段或多段加熱段組成，具體數(shù)量可以根據(jù)加熱功率確定，本實(shí)施例以三個加熱段為例進(jìn)行說明。每段的結(jié)構(gòu)相同，均包含加熱管支撐架202、加熱段殼體203、電熱絲204、耐溫填料205和加熱管206。
[0060]相鄰兩段的加熱段殼體203通過外殼接頭208螺紋連接，相鄰的兩段加熱管206通過加熱管連接頭207連接，最上端的加熱管206頂部與接線端子201密封連接，最下端的加熱管206底部與加熱管座209密封連接。
[0061 ]電熱絲204均布在加熱管206內(nèi)，電熱絲204與加熱管206之間間隙填充絕緣的耐溫填料205ο本實(shí)施例中，加熱管206共有7根，均布在加熱段殼體203內(nèi)部，7根加熱管206在加熱段殼體203內(nèi)通過加熱管支撐架202支撐，使加熱管206與加熱段殼體203之間以及各加熱管206之間形成供水流過的通道。
[0062]與專利CN103759240A相比，該方案有以下優(yōu)點(diǎn):
[0063]加熱管在安裝時不用擔(dān)心磕碰損壞電熱絲，安裝更加的方便；
[0064]由于井下尺寸的限制，各加熱管之間的間距勢必會很小，如果電熱絲纏繞在加熱管外表面，相鄰加熱管上的電熱絲在使用中有可能會接觸而產(chǎn)生搭電而造成故障或損壞加熱管;本實(shí)施例的電熱絲布置在加熱管內(nèi)，被加熱管保護(hù)起來，可靠性更好；
[0065]電熱絲纏繞在加熱管外表面，電熱管的支撐結(jié)構(gòu)(由于會和電熱絲直接接觸，因此需要絕緣處理;而本申請的支撐結(jié)構(gòu)與加熱管之間無須做絕緣處理，支撐結(jié)構(gòu)更簡單；
[0066]本專利流體通道為加熱管與加熱管之間的間隙，在蒸汽發(fā)生器相同外徑下，流道截面積可以做的更大，相同處理量下流速更小，流體的駐留時間更長，更有利于充分吸熱。
[0067]出口部的具體結(jié)構(gòu)為:支撐管302設(shè)置在尾管303內(nèi)，支撐管302的上部與加熱管座209連接，對加熱管座209起到軸向支撐的作用。尾管303的下部側(cè)壁上沿周向均布4個排出口，用來排出高溫蒸汽。
[0068]在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，在下連接頭104的側(cè)壁上設(shè)置液位傳感器105，用于監(jiān)控電加熱部內(nèi)的液位情況。
[0069]在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，在下連接頭104的側(cè)壁上設(shè)置與接線端子201及下連接頭104均密封連接的電纜轉(zhuǎn)接頭106，用于將外部電纜與接線端子201內(nèi)的電纜連接。
[0070]在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，尾管303底端安裝溫度傳感器304和壓力傳感器305，分別用來監(jiān)控排出口處蒸汽的溫度和壓力。
[0071]使用時，將入口部的上連接頭101與配套管柱相連，電熱式井下蒸汽發(fā)生器下入到目標(biāo)井的稠油油層段套管內(nèi)，電纜轉(zhuǎn)接頭106連上電纜并通電，注入的清水通過入口部的閥芯103減壓后流入電加熱部，被電加熱部的加熱管206加熱，水在加熱管206之間的流道沿軸向一邊緩慢流動一邊被加熱直至蒸發(fā)產(chǎn)生高溫蒸汽;高溫蒸汽通過出口部的蒸汽排出口進(jìn)入油層套管內(nèi)，在壓力的作用下進(jìn)入油層對稠油加熱降粘。
[0072]高溫蒸汽在井下產(chǎn)生并直接注入油層，與傳統(tǒng)方式將地面蒸汽通過注汽管注入井下的方法相比，在最大程度上減少了熱損失，大大提高了能量利用率，在深井和超深井中的優(yōu)勢尤為突出。
[0073]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，從上到下包括依次連接的入口部、電加熱部以及出口部； 所述電加熱部包括至少一個加熱段，所述加熱段包括加熱段殼體以及置于所述加熱段殼體內(nèi)的多根加熱管;各根所述加熱管內(nèi)分別設(shè)置電熱絲，并在所述電熱絲與所述加熱管之間填充絕緣耐溫材料;各所述加熱管之間以及所述加熱管與所述加熱段殼體之間形成供水流過的空間； 所述入口部上設(shè)置有進(jìn)水口，所述出口部設(shè)置有排出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述加熱段為依次串聯(lián)的多個，相鄰各段的所述加熱段殼體之間通過外殼接頭連接，相鄰各段的所述加熱管之間通過加熱管連接頭連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述電加熱部還包括頂部的接線端子和底部的加熱管座;最頂段的各根所述加熱管的上端以及最底段的所述加熱管的下端分別與所述接線端子及所述加熱管座密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述入口部包括上連接頭、閥座、閥芯以及下連接頭； 所述上連接頭用于與進(jìn)水管道連接，所述下連接頭用于與所述電加熱部連接； 所述閥座和所述閥芯安裝在所述上連接頭與所述下連接頭之間，使入水從所述上連接頭單向流入所述下連接頭中，且降低入水的流速及壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述閥座上設(shè)置有閥P; 所述閥芯設(shè)置在所述閥座靠近下連接頭的一側(cè)，包括閥桿、閥頭以及彈簧;所述彈簧套設(shè)在所述閥桿上，將所述閥頭壓設(shè)在所述閥座上，并將所述閥口密封。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述閥頭的密封面為球面，所述閥座的閥口處的密封面為兩段相接的具有不同錐度的錐面。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述下連接頭的側(cè)壁上設(shè)置有液位傳感器，用于監(jiān)控所述電加熱部內(nèi)的液位。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述下連接頭的側(cè)壁上設(shè)置與所述接線端子密封連接的電纜轉(zhuǎn)接頭，用于將所述接線端子中的電纜密封接出。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述出口部包括尾管、尾管連接頭以及支撐管； 所述尾管通過所述尾管連接頭與所述電加熱部連接;且在所述尾管的下部側(cè)壁周向均布多個所述排出口； 所述支撐管設(shè)置在所述尾管內(nèi)，用于對所述加熱管座起到軸向支撐的作用。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電熱式井下蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述尾管的底壁上設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器。
【文檔編號】F22B1/28GK106016221SQ201610531573
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】楊歡, 王雷, 羅躍, 楊祖國, 張先勇, 程仲富, 張建國
【申請人】長江大學(xué)