專利名稱：濕蒸汽均濕分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬壓力容器類，特別是用于油田生產(chǎn)熱采計量技術(shù)中的專用裝置。
石油開采中為充分利用地下資源，廣泛采用熱采工藝技術(shù)，方法是向地層注入高壓濕蒸汽(通常蒸汽干度約為80％以下)以降低地下稠油的粘度以便泵出地面。熱采工藝中最重要的工藝指標(biāo)是送入各井位的熱量數(shù)，對于濕蒸汽來說，必須在某一濕度值范圍內(nèi)，從測得的流量和壓力值計算求得。我國清華大學(xué)作為“六五”攻關(guān)項(xiàng)目已研制出用計算機(jī)控制的大型自動檢測裝置來計量和控制整個油區(qū)送往各井位的熱量等工藝指令，這種系統(tǒng)也是建立在等濕這一假定上以計量流量、壓力參數(shù)計算成熱量的，這樣必然導(dǎo)致要求各被檢定系統(tǒng)中濕蒸汽的含量相同(在允許的相對誤差范圍內(nèi))，該檢定的結(jié)論才是正確的。隨著油區(qū)熱采技術(shù)由單機(jī)(小容量注汽鍋爐)單井位向單機(jī)(大容量注汽鍋爐)多井位注汽的采用必然提出解決濕蒸分配裝置的問題。
據(jù)了解，我國熱采技術(shù)采用多年的新疆克拉瑪依油田及遼河油田至今仍采用多個等徑三通重復(fù)達(dá)到多路分配，這種僅僅依靠幾何對稱是很難做到均濕分配的，其誤差值均大于10％致使計算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不可靠，無法正確貫徹工藝指令。
為解決這個問題，從流體動力學(xué)分析，要解決比重相差數(shù)十倍的兩相流體均勻分配，必然要解決兩相流體的均勻混合及均勻分配問題，通常的做法是增加濕汽流速使流體進(jìn)入紊流?；瘏^(qū)，從而達(dá)到均勻混合后再作分配的辦法。加拿大WTI(WRIGHT TECHNRIP INTEG)公司開發(fā)的一種蒸汽分配器(SPEAM SPLITTER)如


圖1，干度為80％蒸汽由進(jìn)口(1)經(jīng)噴嘴(2)均勻混合后進(jìn)入球體(3)由六只出口管(4)輸送至計量裝置后輸往井位。據(jù)稱在進(jìn)汽干度為80％時出口各管干度均勻性可達(dá)到最大誤差≤5％，相對誤差≤2％，最大承壓能力為2500psig(175gf／cm)，對于偏離80％設(shè)計值時的工況未作任何介紹，據(jù)稱這屬于專利。WTI這一解決辦法有這樣不足之處，噴嘴的特種型線必須專用機(jī)床(如數(shù)控機(jī)床)加工，更主要的經(jīng)均勻混合后兩相流體進(jìn)入球體(3)后由于空間的增大必然失速會造成再次分離，即使依靠已獲得的動量沖向球壁也很難保證液相會均勻向四周分布，這樣必然增大出口管的相對濕度誤差，其次在球體(3)上沒有在運(yùn)行中可供排出內(nèi)部污物及冷凝水的出口，污物是油田管道安裝中不可避免帶入物，由于設(shè)備的啟仃冷凝水更是必然存在的。我國規(guī)程中對受壓的蒸汽分配的設(shè)計中有必須設(shè)排水中的要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種克服WTI產(chǎn)品不足之處，經(jīng)改進(jìn)的濕蒸汽均濕分配器，它制造簡單而且更有效的保證均濕性能的提高。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，如圖2，由兩只具有多個錐形孔的噴管板相對放置并間隔一定距離裝設(shè)在進(jìn)口管前的一級均濕裝置(5)代替WTI產(chǎn)品中的噴嘴，錐形孔的加工在普通機(jī)床上即可達(dá)到設(shè)計的精度要求，很容易實(shí)施。一級均濕裝置實(shí)質(zhì)上是帶有中間混合室的多個漸縮與漸放噴管組合體，已發(fā)表的理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均已證實(shí)它對兩相流的均勻混合效果肯定比單只噴嘴要優(yōu)越而且其壓力損失通過漸放噴管的合理設(shè)計可以滿足一次均濕裝置(5)進(jìn)出口壓力降在規(guī)定范圍內(nèi)，由于采取了中間混合室，一級均濕裝置(5)具有對大濕度蒸汽(如液相重量比可占50％)良好的均濕性能?；旌暇鶆虻臐裾羝?jīng)進(jìn)口管(6)進(jìn)入球體失速而造成的二次分離，本實(shí)用新型在球體(7)內(nèi)增設(shè)一只置于來流對面中心的碟形盤狀二級均濕裝置(9)，盤狀物的線型是經(jīng)試驗(yàn)而取得的，這樣來流射到該盤以后會造成一個向球心包覆的球面流體，它又被后面來流所破碎，在二級均濕裝置側(cè)面開有排水槽(11)，球體最下部開設(shè)排水口(10)，二級均濕裝置不僅有效的增加了再次均勻混合作用從而保證了均濕性能的提高，特別對于大濕度的蒸汽均濕分配有明顯的效果，而且也不致因開設(shè)排水口破壞球體內(nèi)壁的幾何形狀對稱均勻而可能導(dǎo)致出口管間蒸汽濕度相對誤差的增大。
由于石油工業(yè)熱采工藝中大型計算機(jī)計量系統(tǒng)是建立在等濕的假設(shè)上以流量和壓力來計算注入油井熱量的。因此本實(shí)用新型的實(shí)施，將為我國重油熱采工藝中計量技術(shù)實(shí)現(xiàn)大型計算機(jī)測控提供在油田獲得實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。
權(quán)利要求1.濕蒸汽均濕分配器是由管形一級均濕裝置(5)和裝設(shè)于球體(7)內(nèi)的二級均濕裝置(9)串聯(lián)組成，其特征在于一級均濕裝置(5)中設(shè)有兩只由多個錐形孔的噴管板相隔一定距離相對放置構(gòu)成中間混合室的多個漸縮與漸放噴管組合體，二級均濕裝置(9)為一經(jīng)過實(shí)驗(yàn)取得線型的橢球面的碟形盤狀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是一次均濕裝置(5)裝設(shè)于進(jìn)口管(6)前，它們與出口管同在一半球上并以進(jìn)口管(6)中心線為軸心對稱布置，噴管板上的多個錐形孔呈正三角形布置，其開孔率為40％～50％，兩噴管板內(nèi)擋距離大于等于8倍進(jìn)口管(6)內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是二級均濕裝置(9)的中心線與進(jìn)口管(6)中心線在同一根直線上且在球體(7)的另一半球上，二次均濕裝置(9)側(cè)面有排水槽(11)其下方球體(5)上開有排水口(10)。
專利摘要濕蒸汽均濕分配器(下簡稱分配器)屬于熱工設(shè)備。由于石油工業(yè)熱采工藝中大型計算機(jī)計量系統(tǒng)是建立在等濕的假設(shè)上以流量和壓力來表達(dá)注入油井熱量的。用此解決濕蒸汽均濕分配成了計量系統(tǒng)實(shí)際有效應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。分配器即為達(dá)此目的實(shí)用新型發(fā)明。分配器由裝設(shè)于分配器進(jìn)口管道上的一級均濕裝置和裝在承壓球體內(nèi)的二次均濕裝置，球體上設(shè)有進(jìn)汽管排水管及多個支管構(gòu)成，它可滿足計算機(jī)計量系統(tǒng)對濕度誤差的要求，制造工藝簡單并滿足我國《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求。
文檔編號E21B43/24GK2065664SQ8922024
公開日1990年11月14日 申請日期1989年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月1日
發(fā)明者陳效良, 孫志秀, 陳煜 申請人:陳效良