專利名稱：高壓曝氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于油田并利用現(xiàn)有聚驅(qū)注水設(shè)備，達(dá)到水驅(qū)低單耗注水
的設(shè)備，具體是一種高壓曝氧裝置。
背景技術(shù)：
在油田生產(chǎn)中，注水裝置是油田的主要耗能裝置，占油田年耗電的三分之一左右。 注水裝置節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)采用優(yōu)化注水泵運(yùn)行，為了減少注水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)這一重要措施，日前 石油公司水驅(qū)裝置是網(wǎng)絡(luò)式分布，開泵布局合理，各井網(wǎng)水量可以相互調(diào)用，優(yōu)化運(yùn)行，減 少注水能耗；而聚驅(qū)裝置注水泵是分支式，裝置較為獨(dú)立，注入量變化較大，無法優(yōu)化運(yùn)行， 注水單耗較高。全油田注水裝置建設(shè)能力為22. 7X 10、Vd，注水量為15. 48X 104m3/d，負(fù)荷 率僅為68. 2%。如何利用水驅(qū)富余注水能力"替代"聚驅(qū)注水泵注水，即把聚驅(qū)注水泵能耗 高的注水量，轉(zhuǎn)移到水驅(qū)低單耗注水設(shè)備上去，從原理上講是不能利用水驅(qū)能力"替代"聚 驅(qū)注水的。主要原因是聚驅(qū)注水需要低壓曝氧，曝氧后的污水稀釋母液保證注入液粘度。 因此，如何達(dá)到既能夠利用現(xiàn)有設(shè)備，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗成為大家關(guān)注并熱門研究的重要課 題。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于為了克服上述的不足，提供一種高壓曝氧裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn) 利用水驅(qū)富余注水能力"替代"聚驅(qū)注水。從而，既能夠利用現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。 本實(shí)用新型目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種高壓曝氧裝置，包括制氧 機(jī)、空氣壓縮機(jī)、注聚管道，所述的空氣壓縮機(jī)通過冷凍干燥機(jī)連通空氣儲(chǔ)罐，所述的空氣 儲(chǔ)罐連通制氧機(jī)，制氧機(jī)連通氧氣儲(chǔ)罐，所述的氧氣儲(chǔ)罐通過增壓裝置連通注聚管道。 所述的冷凍干燥機(jī)與空氣儲(chǔ)罐之間設(shè)置空氣管道過濾器和除油過濾器，所述的增 壓裝置與注聚管道之間依次設(shè)置安全閥、高壓儲(chǔ)罐、微流量計(jì)、備壓閥、關(guān)斷閥、止回閥、靜 壓聚合器，微流量計(jì)設(shè)置顯示儀表。 所述的增壓裝置通過調(diào)速閥、過濾器和高壓器連通動(dòng)力氣源。 所述的氧氣儲(chǔ)罐與制氧機(jī)之間設(shè)置氧氣分析儀，微流量計(jì)與氧氣分析儀(9分別 連通控制系統(tǒng)。 所述的氧氣儲(chǔ)罐與增壓裝置之間設(shè)置流量計(jì)。 所述的靜壓聚合器設(shè)置電磁流量計(jì)。 所述增壓裝置與調(diào)速閥之間的管線與增壓裝置出口管的安全閥之間管線設(shè)置控 制開關(guān)。 本實(shí)用新型它充分利用了水驅(qū)注水管網(wǎng)對聚驅(qū)注入量波動(dòng)有較大的適應(yīng)性這一 特點(diǎn)。高壓曝氧后，可以把泵水單耗高的注水量轉(zhuǎn)移到泵水單耗合理的注水泵上。高壓下 氧含量比較高，有利于〔Fe2+〕和硫酸鹽還原菌的濃度控制，保持注入液粘度。它能夠?qū)崿F(xiàn) 利用水驅(qū)富余注水能力"替代"聚驅(qū)注水。從而，既能夠利用現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗三分之一以上，更為關(guān)鍵的是水驅(qū)注水能力都能滿足聚驅(qū)注水需求。同時(shí)它具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)、能耗較低，生產(chǎn)每方氧氣的電耗《0.25kW; (2)自動(dòng)化程度高，操作人員少； (3)裝置啟動(dòng)快，開停機(jī)方便；設(shè)備運(yùn)行一小時(shí)，可保證6-8小時(shí)生產(chǎn)需要。
(4)維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用低； (5)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性高； (6)氣動(dòng)控制閥門全部進(jìn)口，安全可靠，使用壽命長； (7)主要控制設(shè)備全部進(jìn)口，可根據(jù)吸附塔內(nèi)壓力的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度以 維持正常生產(chǎn)； (8)采用原裝進(jìn)口專用氧分子篩吸附劑，吸附性能好。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A向示意圖； 圖3是本實(shí)用新型最佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例 —種高壓曝氧裝置，如圖l-2所示，它包括制氧機(jī)4、空氣壓縮機(jī)1、注聚管道7，
所述的空氣壓縮機(jī)1通過冷凍干燥機(jī)2連通空氣儲(chǔ)罐3，所述的空氣儲(chǔ)罐3連通制氧機(jī)4，
制氧機(jī)4連通氧氣儲(chǔ)罐5，所述的氧氣儲(chǔ)罐5通過增壓裝置6連通注聚管道7。 所述的冷凍干燥機(jī)2與空氣儲(chǔ)罐3之間設(shè)置空氣管道過濾器201和除油過濾器
202，所述的增壓裝置6連通注聚管道7之間設(shè)置安全閥801、高壓儲(chǔ)罐802、微流量計(jì)804、
備壓閥805、關(guān)斷閥806、止回閥807、靜壓聚合器701，微流量計(jì)804設(shè)置顯示儀表8041。如
圖3所示。 所述的增壓裝置6通過調(diào)速閥601、過濾器和高壓器602連通動(dòng)力氣源603。 所述的氧氣儲(chǔ)罐5與制氧機(jī)4之間設(shè)置氧氣分析儀901 ，微流量計(jì)804與氧氣分析 儀901連通控制系統(tǒng)9。 所述的氧氣儲(chǔ)罐5與增壓裝置6之間設(shè)置流量計(jì)501 。 所述的靜壓聚合器701設(shè)置電磁流量計(jì)10。 所述增壓裝置6與調(diào)速閥601之間的管線與增壓裝置6出口管的安全閥之間管線 設(shè)置控制開關(guān)ll。 以五、四廠聚驅(qū)注水泵運(yùn)行為例。以前，由于低壓曝氧工藝的需要，無法實(shí)現(xiàn)"水代 聚"，即把聚驅(qū)注水泵停運(yùn)。 以水驅(qū)富余注水能力代替聚驅(qū)注水能力。以五廠聚驅(qū)注水泵運(yùn)行為例 五廠"水代聚"后，注水泵泵水單耗由6. 0kWh/m3左右下降了 5. 6kWh/m3左右，折算 注水節(jié)電量7618kWh。更為關(guān)鍵的是杏南和杏北的水驅(qū)注水能力都能滿足聚驅(qū)注水需求。 高壓曝氧的理論分析 低壓曝氧標(biāo)準(zhǔn)，曝氧后污水含氧量為1. 2mg/l，氧的溶解度，在溶液和溫度一定的情況下，只與壓力有關(guān)。 標(biāo)況下(latm、20C。)，氧氣的溶解度為0. 24mg/l 高壓下(160atm、20C。)，氧氣的溶解度為5000mg/l 以杏十三-1聯(lián)合站為例 日處理量3000m3/d，折合為3. 5m3. min—1 注氧量3mg/1， 3. 5m3X3mg/l = 10. 5g 標(biāo)況下(2(TC，latm)，氧氣的比重1. 3302g/l，空氣中氧含量為21%， v = g/ P = 10. 5/1. 33 = 7. 89升 折算富氧情況下，氧含量為85%，體積為9. 28升 3. 5m3污水中每分鐘需要注入9. 28升富氧氣體即可。 所述的空氣壓縮機(jī)1 : 空氣壓縮機(jī)為整個(gè)裝置提供原料空氣及動(dòng)力，根據(jù)聯(lián)合站日處理3000m3污水，每 分鐘每3. 5m3注入9. 28L純度為85 %的富氧氣體為例，選配1. 0Mpa/2. 0m3螺桿式空壓機(jī)， 不僅壓縮效率高、噪音低，而且運(yùn)行成本低，每注入lm3氧氣僅消耗功率為0. 25KW。 所述的空氣凈化裝置 包括主管路過濾器、冷凍式干燥機(jī)、空氣管路過濾器、除油過濾器四部分，通過該 裝置可使壓縮空氣達(dá)到以下指標(biāo) 粉塵O. Ol踐 含油0.01ppm 壓力露點(diǎn)2_1(TC 空氣過濾器配備壓差表、自動(dòng)排水器，產(chǎn)生高品質(zhì)無油壓縮空氣，確保吸附裝置中
分子篩長期有效工作。 所述的空氣儲(chǔ)罐3 : 裝置配有一只lm3/1. 6Mpa空氣儲(chǔ)罐，在裝置中起著一個(gè)緩沖、穩(wěn)壓作用。 所述的制氧機(jī)或吸附裝置4 采用型號為CAPO——3共二只。包括空氣儲(chǔ)罐、氧氣緩沖罐、UOP分子篩、管道 閥、電磁閥、PLC控制面板、閥門、消音器、測氧儀。 內(nèi)裝UOP分子篩吸附劑的吸附塔和管道閥門組成吸附裝置。工藝空氣從其中一只 吸附塔底部進(jìn)入，當(dāng)流經(jīng)吸附劑層時(shí)，空氣中的氮?dú)猓趸?，水蒸氣等被吸附。氧氣則通 過吸附床層匯集到吸附塔頂部作為產(chǎn)品氣輸出。與此同時(shí)，另一只吸附塔處于再生工況，當(dāng) 進(jìn)行吸附的吸附塔快達(dá)到吸附飽和之前，在控制裝置的干預(yù)下，工藝空氣轉(zhuǎn)而進(jìn)到已完成 再生的吸附塔開始吸附產(chǎn)氧。兩只吸附塔如此交替輪流實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)氧氣的目的。吸附裝 置出口處安裝測氧儀，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門，調(diào)整氧氣純度，產(chǎn)氣量與純度成反比關(guān)系。
工作原理 常溫下變壓吸附(簡稱P.S.A)制氧，主要是利用擴(kuò)散和吸附原理，經(jīng)過除油、除 水預(yù)處理的壓縮空氣進(jìn)入裝有優(yōu)質(zhì)UOP分子篩吸附裝置時(shí)，氮?dú)夥肿颖环肿雍Y吸附，未被 吸附的氧氣在塔頂聚集并作為產(chǎn)品氣輸送至氧氣罐。當(dāng)處于吸附狀態(tài)的吸附塔臨近飽和 之前，該塔自動(dòng)減壓解吸再生，而另一只吸附塔開始加壓吸附制取氧氣。兩只吸附塔交替工作，完成連續(xù)制氧的工藝過程。 氧氣產(chǎn)量lNm3/h ; 氧氣純度50 95%之間可調(diào) 出口壓力0.01 0.4MPa(可調(diào)) 所述的增壓裝置6 : 增壓裝置6包括空氣儲(chǔ)罐、氣體增壓器、空氣調(diào)壓閥、調(diào)速閥、輸入輸出壓力表、 輸入輸出過濾器、可調(diào)式氣動(dòng)控制開關(guān)、安全閥、高壓緩沖罐、不銹鋼路接頭、鋼架結(jié)構(gòu)及泄 壓閥等。 原理增壓器在結(jié)構(gòu)上分為空氣驅(qū)動(dòng)部分、壓縮介質(zhì)部分和換向閥，空氣通入與大 活塞相連的驅(qū)動(dòng)腔，通過交替使用吸入和排出兩個(gè)控制閥，活塞可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于活塞桿 兩端的活塞面積不同，根據(jù)受力平衡原理，小活塞端在壓縮過程中產(chǎn)生高壓流體。
選型設(shè)備參數(shù) 壓縮介質(zhì)輸入壓力范圍0. 2-0. 4Mpa [OOes] 額定輸出壓力25Mpa(可調(diào)) 最大排氣量220L/min 驅(qū)動(dòng)空氣消耗參數(shù)1. 0Sm3/0. 8Mpa 本增壓裝置優(yōu)點(diǎn)如下 1、增壓裝置所有增壓部件均安裝于一個(gè)整體鋼結(jié)構(gòu)，控制面板于箱體頂部，結(jié)構(gòu) 簡易，連接安全可靠。 2、手動(dòng)閥門控制，可直接切斷增壓器空氣進(jìn)氣管路，更快速切斷增壓器空氣驅(qū)動(dòng) 氣管路，使空氣增壓裝置立刻停機(jī)。 3、裝置內(nèi)置可調(diào)式機(jī)械壓力開關(guān)，輸出壓力可通過調(diào)節(jié)閥設(shè)定，當(dāng)輸出壓力達(dá)到 設(shè)定值時(shí)，增壓器自動(dòng)停機(jī)。 4、裝置自身內(nèi)置安全閥，萬一增壓器輸出壓力超壓，安全閥自動(dòng)開啟卸壓。 5、裝置配置手動(dòng)泄壓閥，充裝完畢后首先泄壓，然后拆卸，提高安全性。 6、配備4*8L高壓緩沖罐，設(shè)備運(yùn)行一小時(shí)，產(chǎn)生的高壓氧可確保滿足6_8小時(shí)生
產(chǎn)需求。 所述的控制裝置9 : 本裝置過程的實(shí)現(xiàn)由安裝在吸附裝置中的PLC進(jìn)行全面控制，它一方面控制吸附 裝置中閥門可進(jìn)行左右吸附塔的自動(dòng)切換，達(dá)到連續(xù)供氧的目的，另一方面又可對裝置中 注水管道的流量進(jìn)行測定，自動(dòng)控制氧氣供給管道調(diào)節(jié)閥門開度大小，以達(dá)到氣液配比最 優(yōu)化。同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)接口，可將機(jī)組的有關(guān)參數(shù)送至主控制裝置和接受主控制裝置的開機(jī) 和停機(jī)等遠(yuǎn)程控制信號。為了保證用戶的安全用氣需要，可設(shè)置有多種連鎖、保護(hù)、報(bào)警、打 印、記錄等功能。裝置對用戶用氣量的需求變化可通過PLC控制裝置調(diào)整裝置運(yùn)行參數(shù)達(dá) 到一定的節(jié)能目的。可選用工業(yè)電腦，采用專用軟件，可在控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)界 面，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開機(jī)、停機(jī)，并可實(shí)時(shí)采集運(yùn)行參數(shù)?？煞浅：唵蔚膶?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和打印記 錄運(yùn)行狀況。
對于注入及流量控制 氧氣注入及流量控制含SV型靜態(tài)混合器、主管道流量計(jì)501、主管道溶解氧在線 分析儀、氧氣管道流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、止回閥807。[0082] 氧氣注入采用在注水管道上安裝SV型靜態(tài)混合器，SV型俗稱波紋板型，該混合器 的混合單元由波紋片組成，相鄰波紋片的波紋傾斜方向相反，單元組裝時(shí)相互垂直。它混合 效果最佳，強(qiáng)化傳質(zhì)和強(qiáng)化傳熱倍數(shù)最大。由于沒有固體顆粒氣液混合，SV型內(nèi)部構(gòu)件使 規(guī)整填料片，混合效率比內(nèi)部構(gòu)件為螺紋片的SK型更高，最高的分散程度為1 2 ii m。 實(shí)驗(yàn)證明 高壓曝氧的優(yōu)點(diǎn)如下 1、水驅(qū)注水管網(wǎng)對聚驅(qū)注入量波動(dòng)有較大的適應(yīng)性。 2、高壓曝氧后，可以把泵水單耗高的注水量轉(zhuǎn)移到泵水單耗合理的注水泵上。 3、高壓下氧含量比較高，有利于〔F^+〕和硫酸鹽還原菌的濃度控制，保持注入液粘 度。
本高壓曝氧裝置的優(yōu)點(diǎn)如下 (1)能耗較低，生產(chǎn)每方氧氣的電耗《0. 25kW ; (2)自動(dòng)化程度高，操作人員少； (3)裝置啟動(dòng)快，開停機(jī)方便； (4)維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用低； (5)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性高； (6)氣動(dòng)控制閥門全部進(jìn)口，安全可靠，使用壽命長； (7)主要控制設(shè)備全部進(jìn)口 ，可根據(jù)吸附塔內(nèi)壓力的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度以 維持正常生產(chǎn)； (8)采用原裝進(jìn)口專用氧分子篩吸附劑，吸附性能好。
權(quán)利要求一種高壓曝氧裝置，包括制氧機(jī)(4)、空氣壓縮機(jī)(1)、注聚管道(7)，其特征在于所述的空氣壓縮機(jī)(1)通過冷凍干燥機(jī)(2)連通空氣儲(chǔ)罐(3)，所述的空氣儲(chǔ)罐(3)連通制氧機(jī)(4)，制氧機(jī)(4)連通氧氣儲(chǔ)罐(5)，所述的氧氣儲(chǔ)罐(5)通過增壓裝置(6)連通注聚管道(7)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述的冷凍干燥機(jī)(2)與空氣儲(chǔ) 罐(3)之間設(shè)置空氣管道過濾器(201)和除油過濾器(202)，所述的增壓裝置(6)與注聚管 道(7)之間依次設(shè)置安全閥(801)、高壓儲(chǔ)罐(802)、微流量計(jì)(804)、備壓閥(805)、關(guān)斷閥 (806)、止回閥(807)、靜壓聚合器(701)，微流量計(jì)(804)設(shè)置顯示儀表(8041)。
3. 如權(quán)利要求1所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述的增壓裝置(6)通過調(diào)速閥 (601)、過濾器和高壓器(602)連通動(dòng)力氣源(603)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述的氧氣儲(chǔ)罐(5)與制氧 機(jī)(4)之間設(shè)置氧氣分析儀(901)，微流量計(jì)(804)與氧氣分析儀(901)分別連通控制系統(tǒng) (9)。
5. 如權(quán)利要求1所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述的氧氣儲(chǔ)罐(5)與增壓裝置 (6)之間設(shè)置流量計(jì)(501)。
6. 如權(quán)利要求2所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述的靜壓聚合器(701)設(shè)置電 磁流量計(jì)(10)。
7. 如權(quán)利要求1或3或5所述的高壓曝氧裝置，其特征在于所述增壓裝置(6)與調(diào) 速閥(601)之間的管線與增壓裝置(6)出口管的安全閥之間管線設(shè)置控制開關(guān)(11)。
專利摘要一種高壓曝氧裝置，包括制氧機(jī)、空氣壓縮機(jī)、注聚管道，其特征在于所述的空氣壓縮機(jī)通過冷凍干燥機(jī)連通空氣儲(chǔ)罐，所述的空氣儲(chǔ)罐連通制氧機(jī)，制氧機(jī)連通氧氣儲(chǔ)罐，所述的氧氣儲(chǔ)罐通過增壓裝置連通注聚管道。它能夠?qū)崿F(xiàn)利用水驅(qū)富余注水能力“替代”聚驅(qū)注水。從而，既能夠利用現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗三分之一以上，更為關(guān)鍵的是水驅(qū)注水能力都能滿足聚驅(qū)注水需求。同時(shí)它具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能耗較低，生產(chǎn)每方氧氣的電耗≤0.25kW；(2)自動(dòng)化程度高，操作人員少；(3)裝置啟動(dòng)快，開停機(jī)方便；(4)維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用低；(5)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性高。
文檔編號E21B43/20GK201439712SQ200920110109
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者白明垠, 黃松, 黃永康 申請人:北京惠博普能源技術(shù)有限責(zé)任公司;大慶惠博普石油機(jī)械設(shè)備制造有限公司