CN101672584A - 热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置，本发明提供的热交换器，包括具有进油口和出油口的内管、若干外管、若干支管和超导液；其设计要点在于还包括超导液容纳部件，其具有存储内腔，所述超导液容纳部件设置在热交换器的上方且其存储内腔通过导管与最上方的外管连通。在燃烧器工作时，超导液受热膨胀后进入超导液容纳部件，在燃烧器熄火后，可保证超导液体积减小后所有的内、外管之间的空腔内均有超导液存在，这样，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液，可有效避免资源浪费。本发明提供的油井清蜡装置，包括热交换器、置于热交换器下方的燃烧器、进油管路和出油管路，所述热交换器采用如前所述的热交换器。

Description

热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置

技术领域

本发明涉及油井清蜡装置，具体涉及热交换器和具有该热交换器的油井清蜡装置。

背景技术

石油开采中，影响出油率的主要原因之一是在石油管路内壁和抽油杆上凝结有一定厚度的蜡。伴随油井管壁和抽油杆上的积蜡越来越厚，网眼上附着有机物，因此，阻碍了原油的流动，进而影响油井的出油率。

石油行业清除蜡的方法很多种，最常用的清除蜡方法是锅炉车清除蜡。传统的锅炉车清蜡采用水做加热介质，用泵将加热介质打入油井，熔化井下积蜡后将污水从油井中排出。但是，采用锅炉车清蜡这种传统方法洗井存在着一些弊端，比如：蜡块下滑发生压死油井现象、排出井下污水的周期较长以及与地层配伍性不好、污染油层、污染资源等问题。

基于上述背景，业内出现了采用油井产出液作为加热介质的热洗清蜡设备，其主要功能部件为热交换器，如图1和图2所示，包括具有进油口和出油口的内管100、套设在内管100直线段外的外管200、置于内管100与外管200之间超导液以及连接并导通各外管200的若干支管300，在热交换器的底部具有容置燃烧器的空间400。清蜡施工时，内管100的进油口和出油口分别与油井的出油口和套管环空连通，燃烧器加热内管100与外管200之间的超导液，超导液将热量传递至在内管100中流动的油井产出液，随着油井产出液在热交换器内管与井下之间的循环，温度逐渐升高溶解井下积蜡，从而实现清蜡、获得较高的油井出油率的目的。

由于超导液的热膨胀系数较高，受热后体积变化较大，因此，根据超导液的热膨胀系数，在实际的清蜡施工时仅将超导液注入位于中下部的内、外管之间，也就是说，上部内、外管之间的空间作为储备空间等超导液受热膨胀后流入。当所述燃烧器熄火时，热交换器的外周温度仍然较高并可作为加热油井产出液使用，但是，此时超导液的体积会迅速减小并流回中下部外管内，燃烧器熄火后热交换器上部外周的热量就不能够得到有效的利用，存在着资源浪费的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种热交换器和油井清蜡装置，通过其结构的改进，可解决现有热交换器所存在的不足。

本发明提供的热交换器，包括具有进油口和出油口的内管、若干外管、若干支管和超导液；所述内管由若干直线段和迂回段构成；所这若干外管分别套设在所述直线段内管外，所述外管的两端分别与内管外壁封固连接；所述若干支管分别置于所述若干外管之间且分别与外管内腔连通；所述超导液置于所述外管与内管之间的空腔内；还包括超导液容纳部件，其具有存储内腔，所述超导液容纳部件设置在热交换器的上方且其存储内腔通过导管与最上方的外管连通。

优选地，所述超导液容纳部件为长管状且沿所述外管的长度方向设置。

沿所述外管的长度方向，依次设置有若干个连通外管与超导液容纳部件的导管。

优选地，所述超导液容纳部件为两个，分别设置在左、右两侧的外管的上方。

优选地，所述外管两侧端口的横截面面积均小于中部外管的横截面面积。

所述外管的两侧端部均为圆锥台状。

优选地，还包括安全阀，所述安全阀的进液口与所述超导液容纳部件的存储内腔连通。

优选地，所述安全阀设置在所述超导液容纳部件的上方。

本发明提供的热交换器与现有技术相比，在热交换器的上方设置有超导液容纳部件，该超导液容纳部件的存储内腔与最上方的所述外管连通，所述热交换器在实际使用时，就可以在所有的内、外管之间的空腔内注入超导液，燃烧器加热工作时，超导液受热膨胀后经导管进入超导液容纳部件中，这样，当燃烧器熄火时，超导液体积减小后所有内、外管之间的空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液，可有效避免资源浪费。

现有技术中的外管为直管，即现有的外管两侧端口与中部外管的横截面面积是一致的，而在本发明的优选方案中，所述外管两侧端口的横截面面积均小于中部外管的横截面面积，也就是说，所述外管的两端与内管外壁的接合处的尺寸相对较小，通常情况下，此处的封固连接是通过焊接工艺实现的，由于焊缝长度变小了，从而减小了焊缝受热出现开焊现象的机率。

在本发明的又一优选方案中，设置有与超导液容纳部件的存储内腔连通的安全阀，当内、外管之间的空腔内的压力超过安全值时，该安全阀可打开卸压，确保设备安全、可靠的运行。

本发明提供的热交换器，特别适用于油井清蜡装置。

本发明提供的油井清蜡装置，包括热交换器、置于热交换器下方的燃烧器、进油管路和出油管路，所述热交换器采用如前所述的热交换器；所述进油管路与所述热交换器内管的进油口连通；所述出油管路与所述热交换器内管的出油口连通。

优选地，还包括油气分离器和流量计：所述油气分离器串接在所述进油管路上；所述流量计串接在所述油气分离器的出液口与进油管路之间的通路上；其中，所述油气分离器的出气口与所述流量计的出液口连通。

与现有技术相比，本发明在进液口处加装一个流量计，以测量内管中所流过的油井产出液流量，由于油井产出液为油、水、气的混合液体，因此，为了更准确地测量流过内管中的液体流量，在流量计的上游侧加装有油气分离器，油水从下面通过并流经流量计，气体从上面分流后流入流量计下游侧的进油管路，通过流量计的监测可防止设备干烧的现象发生，进而延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是现有热交换器的主视图；

图2是现有热交换器的侧视图；

图3是本发明所提供油井清蜡装置的整体结构示意图；

图4是本发明所述热交换器的主视图；

图5是图4的A-A剖视图。

图3-图5中：

热交换器10、内管11、进油口111、出油口112、外管12、支管13、超导液容纳部件14、存储内腔141、导管15、安全阀16、温度传感器17；

进油管路20、压力传感器21、流量计22、油气分离器23、第一阀门24、第一快速接头25、出气口231、出液口232；

出油管路30、压力传感器31、第二阀门32、第二快速接头33、超导液接管40。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图3，该图是本发明提供的油井清蜡装置的整体结构示意图；

如图3所示，本发明所提供的油井清蜡装置包括热交换器10、置于热交换器下方的燃烧器(图中未示出)、进油管路20和出油管路30，所述进油管路20与所述热交换器内管11的进油口连通；所述出油管路30与所述热交换器内管11的出油口连通。

需要说明的是，由于燃烧器不是本专利的发明点所在，故为保证图面清楚简洁，未在图1中表示。本领域的技术人员基于本实施例的表述完全可以实现本方案。

图中所示，在进液口处的进油管路20上串接有油气分离器23，在所述油气分离器23的出液口232与进油管路20之间的通路上串接有流量计22，所述油气分离器23的出气口231与所述流量计22的出液口连通。

所述流量计22用来测量进入热交换器10的内管11中的油井产出液流量，通过流量计的监测可防止设备干烧的现象发生，进而延长设备的使用寿命；在流量计22的上游侧设置油气分离器23，可将油、水、气混合的油井产出液进行气液分离，分离后液体流经流量计22，以获得进入内管11中液体的精准流量值。

在进油管路20和出油管路30上分别设置有压力传感器21、31，用于测量进、出液体的压力值。

在所述进油管路20与油井的连接端设置有第一阀门24和第一快速接头25，在所述出油管路30与油井环空的连接端设置有第二阀门32和第二快速接头33。其中第一阀门24和第二阀门32配合使用以适用不同的施工步骤，第一快速接头25和第二快速接头32可方便快捷地完成管路连接操作。

在超导液接管40上设置有超导液压力传感器41，用于实时检测超导液的压力。

清蜡施工时，进油管路20的进油口与油井出口连通，出油管路30与油井套管环空连通，建立起油井产出液经热交换器加热并注入井下的循环；超导液经超导液接管40注入内、外管之间的空腔内，超导液通过燃烧器加热外管12获得热量，这样，所述超导液加热内管11，进而加热了内管4中的油井产出液；随着液体的流动循环，加热后油井产出液注入井下，融化积蜡，从而完成清蜡作业。

为详细描述本方案中的热交换器10，请参见图4和图5，其中，图4是热交换器的主视图，图5是图4的A-A剖视图。

如图4所示，热交换器10包括具有进油口111和出油口112的内管11、若干外管12、若干支管13、超导液容纳部件14和超导液。

如图5所示，所述内管11由若干直线段和迂回段构成，内管11优选316L不锈钢材质。

所这若干外管12分别套设在所述直线段内管11外，所述外管12的两端分别与内管11外壁封固连接，比如：焊接连接。具体地，所述外管12两侧端口的横截面面积均小于中部外管的横截面面积，也就是说，所述外管12的两端与内管11外壁的接合处的尺寸相对较小，图中所示，所述外管12的两侧端部均为圆锥台状。对于通过焊接工艺实现的封固连接来说，焊缝长度变小了，从而减小了焊缝受热出现开焊现象的机率。需要说明的是，所述外管的两侧端部的形状不局限于图中所示的圆锥台状，只要两侧端部的尺寸逐渐变小满足使用需要均在本专利的保护范围内。另外，所述外管12优选锅炉钢。

所述若干支管13分别置于所述若干外管12之间且分别与外管12内腔连通；所述支管13在热交换器中的作用有两个，一是保证各外管12之间的连通，一是实现各外管12的支承连接。

所述超导液优选导热油，经超导液注入口121注入所述外管12与内管11之间的空腔内，至所有外管12的内腔均注满超导液。

所述超导液容纳部件14，其具有存储内腔141，所述超导液容纳部件14设置在热交换器10的上方且其存储内腔141通过导管15与最上方的外管12连通。燃烧器加热工作时，超导液受热膨胀后经导管15进入上方的超导液容纳部件14中，这样，当燃烧器熄火时，超导液体积减小液面下降后，所有内管11、外管12之间的空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液，可有效避免资源浪费。

图中所示，所述超导液容纳部件14为长管状且沿所述外管12的长度方向设置。实际上，所述超导液容纳部件14可为任意的形状，只要其存储内腔的容积能够满足外管12内超导液受热体积膨胀后的需要即可。

其中，沿所述外管12的长度方向，依次设置有若干个连通外管12与超导液容纳部件14的导管15，多个导管15可确保超导液在外管12与超导液容纳部件14之间流通顺畅。

其中，所述超导液容纳部件14为两个，分别设置在左、右两侧的外管12的上方。

另外，在超导液容纳部件14的上方设置有安全阀16，所述安全阀16的进液口与所述超导液容纳部件14的存储内腔141连通。当内、外管之间的空腔内的压力超过安全值时，该安全阀可打开卸压，确保设备安全、可靠的运行。

所述温度传感器17设置在上数第二排的内管11上，以获得相对准确的内管11内的油井产出液的温度。

本发明提供的热交换器应用于油井清蜡作业的过程如下：

将从油井内抽出的液体作为循环介质，在燃烧器的作用下，通过外管加热外管内的超导液，使抽出的油井产出液迅速升温。这时，再利用油井的动力，将升温后油井产出液快速注入至油井环空内。如此循环，油管壁上的结蜡及污垢层逐渐溶化。随着上述循环的进行，结蜡及污垢层逐渐消失，形成一个竖向热交换体系，从而完成热洗清蜡解堵作业。

综上，本发明在热交换器的上方设置有超导液容纳部件，其存储内腔与最上方的所述外管连通。燃烧器加热工作时，超导液受热膨胀后经导管进入超导液容纳部件中，当燃烧器熄火时，超导液体积减小后所有内、外管之间的空腔内均有超导液存在，因此，在燃烧器熄火后，热交换器上部外周的热量依然能够传导至内管内流动的油井产出液。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、热交换器，包括：

具有进油口和出油口的内管，由若干直线段和迂回段构成；

若干外管，分别套设在所述直线段内管外，所述外管的两端分别与内管外壁封固连接；和

若干支管，分别置于所述若干外管之间且分别与外管内腔连通；

超导液，置于所述外管与内管之间的空腔内，其特征在于，还包括：

超导液容纳部件，其具有存储内腔，所述超导液容纳部件设置在热交换器的上方且其存储内腔通过导管与最上方的外管连通。

2、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述超导液容纳部件为长管状且沿所述外管的长度方向设置。

3、根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，沿所述外管的长度方向，依次设置有若干个连通外管与超导液容纳部件的导管。

4、根据权利要求1、2或3所述的热交换器，其特征在于，所述超导液容纳部件为两个，分别设置在左、右两侧的外管的上方。

5、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述外管两侧端口的横截面面积均小于中部外管的横截面面积。

6、根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，所述外管的两侧端部均为圆锥台状。

7、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括：

安全阀，其进液口与所述超导液容纳部件的存储内腔连通。

8、根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述安全阀设置在所述超导液容纳部件的上方。

9、油井清蜡装置，包括热交换器、置于热交换器下方的燃烧器、进油管路和出油管路，其特征在于，所述热交换器采用如权利要求1-8中任一权利要求所述的热交换器；所述进油管路与所述热交换器内管的进油口连通；所述出油管路与所述热交换器内管的出油口连通。

10、根据权利要求9所述的油井清蜡装置，其特征在于，还包括：

油气分离器，串接在所述进油管路上；和

流量计，串接在所述油气分离器的出液口与进油管路之间的通路上；

其中，所述油气分离器的出气口与所述流量计的出液口连通。

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