CN103644453B - 一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其特征在于：包括用于调节回流流量、恒定柱塞泵进液腔内压力和温度的调节管汇，该调节管汇包括节流阀、止回阀、回流管线和热交换增压器，其中节流阀的入口设置在柱塞泵进液腔通道处或与柱塞泵进液腔连通，节流阀的出口与止回阀的入口连通，止回阀的出口通过回流管线与热交换增压器的进液口连通，热交换增压器的出液口与产气液态介质储罐回流端连通。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的柱塞泵抗产气液态介质气化装置操作简便实用强，配套于往复柱塞泵中，克服了常规柱塞泵输送产气液态介质中气化过程的难题，为输送液态CO2等其他产气液态介质提供了可靠的设备保障。

Description

一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置
技术领域
本发明涉及一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置。
背景技术
注入液态二氧化碳是当今油田三次采油吞吐工艺提高采收率的有效途径之一，也是提高环境保护、减少二氧化碳排放所采取的回注手段，液态二氧化碳输送设备是各日化印染、轻工行业二氧化碳萃取工艺中必不可少的主要设备。神秘的液态二氧化碳已被广泛应用于提升国民经济发展的新领域中，液态二氧化碳的工作特性比较特殊，一般在保证100%液态情况下才能得以正常的输送，否则就会产生气化，直至输送设备气锁不能正常工作。目前液态二氧化碳的输送设备，均采用往复式柱塞泵配套屏蔽泵来完成，一般输出压力≤0.5Mpa时采用屏蔽泵，当压力在1～50Mpa时均采用往复式柱塞泵。由于液态二氧化碳在输送过程中会出现正常出现气化现象，一旦气化，目前的输送设备就无法完成。输送条件很局限苛刻，它对二氧化碳液体的压力、温度要求很高，即必须在饱蒸状态下方可顺利输送。油田三次采油工艺中二氧化碳吞吐技术是根据不同的地层压力要求进行注入液态二氧化碳，一般注入压力在10～50Mpa。二氧化碳气源均采用罐车拉到现场（井位），采用单缸、双缸、三缸、五缸等多缸柱塞泵，直接注入地下，一般罐车压力2～2.5Mpa，液态二氧化碳温度为15℃～40℃。对柱塞泵来讲它是输送液体设备，要求有较高的容积系数和效率，即最佳工作状况是要求进入柱塞泵的入口的介质为100%液态，对输送液态二氧化碳过程而言，柱塞泵泵腔内的压力与温度应处在二氧化碳的饱蒸状态，才能保证顺利输送液态二氧化碳。目前现有工艺流程是在柱塞泵5’的进液口安装一台屏蔽泵1’进行喂液，把储液罐4’的压力通过屏蔽泵1’提高0.5Mpa，保证二氧化碳液体的温度在–25℃，这样柱塞泵5’才能不气化正常输送，柱塞泵5’进液口还通过节流阀2’与储液罐4’回流口连通，参见图1所示。在实际现场工作中，柱塞泵往往不能很顺利的在100%液态下运行，因为柱塞泵的柱塞在往复运行中会受到摩擦作用而产生热量，二氧化碳液体会吸收这些热量，而二氧化碳液体一旦受到热量就会气化，当柱塞泵泵腔的含气量到达一定量时就会气锁，此时柱塞泵工作效率逐步下降直至无作用（无流量、无压力）。目前国内液态二氧化碳在注入中都存在技术上不稳定，整套二氧化碳注入设备在现场运行时都会出现由于注入泵与二氧化碳气液存在的一定不匹配因素而达不到对液态二氧化碳正常注入要求。其他产气液态介质在输送过程中，也存在相同问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置，利用该装置进行产气液态介质输送时能克服产气液态介质气化。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其特征在于：包括用于调节回流流量、恒定柱塞泵进液腔内压力和温度的调节管汇，该调节管汇包括节流阀、止回阀、回流管线和热交换增压器，其中节流阀的入口设置在柱塞泵进液腔通道处或与柱塞泵进液腔连通，节流阀的出口与止回阀的入口连通，止回阀的出口通过回流管线与热交换增压器的进液口连通，热交换增压器的出液口与产气液态介质储罐回流端连通。
由于液态CO2等产气液态介质具有特定的物理性能，它在100%的液态情况下才可以泵输或注入地下，也就是液态CO2输送时的压力与温度均在饱蒸时才能达到100%液态，压力与温度两个条件缺一不可。在温度不能下降时提高压力，在压力不能提高时降低温度，只要压力与温度可以调整或只能微调至饱蒸状态就能达到100%液态，同时能够满足泵输及注入条件，上述方案中，通过节流阀和止回阀控制流量后，部分产气液态介质通过回流管线流入热交换增压器对产气液态介质进行加热气化后增加压力，回流入产气液态介质储罐中，对产气液态介质储罐内的液态介质进行增压，气液态介质储罐的出口再通过外循环屏蔽泵与柱塞泵进液口连通，如此循环进行，确保产气液态介质在柱塞泵泵腔内始终处于饱蒸状态中，可以克服CO2输送过程中气化，确保了产气液态介质在输送过程正常进行。
作为改进，节流阀出口与止回阀入口之间的管路上设置有压力表。
本发明还可以进一步包括喷射回流机构，该喷射回流机构包括装有针型阀的喷射管和喷嘴，其中喷射管的一端与柱塞泵出液口连通，喷射管的另一端与柱塞泵进液口连通，喷射管的出口处装有所述喷嘴，喷嘴的喷射方向与柱塞泵进液口的液体流入方向相同。
喷射管内的压力是柱塞泵出液口压力，压力一般为进液口压力的50～100倍以上，此喷射管出口喷嘴喷射的液体所放出的能量吸收热量后与进液口产气液态介交换，此时在柱塞泵进液腔内瞬间提高了液体压力，降低了液体温度，促使柱塞泵进液腔内产气液态介质完全达到100%饱蒸状态，确保柱塞泵在100%液态下工作，更进一步克服了气化气锁现象。
再改进，所述热交换增压器包括设有进液口和出液口的金属管，该金属管呈“弓”字型迂回盘绕设置，金属管的外围设有金属散热片。
再改进，所述调节管汇设置在与柱塞泵进液口相对一侧的进液腔通道上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的柱塞泵抗产气液态介质气化装置在输送产气液态介质气时，能克服并防止产气液态介质由于吸收热以后的气化，输送过程能达到100%液态，消除由于柱塞泵的柱塞往复运动中产生的热量，使在临界边缘的产气液态介质气化后造成气锁现象。该装置操作简便实用强，配套于往复柱塞泵中，克服了常规柱塞泵输送产气液态介质中气化过程的难题，为输送液态CO2等其他产气液态介质提供了可靠的设备保障。
附图说明
图1为现有技术中柱塞泵输送产气液态介质原理图。
图2为本发明实施例中柱塞泵输送产气液态介质原理图。
图3为本发明实施例中热交换增压器结构图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例以输送液体二氧化碳为例对本发明的装置进行详细说明，如图1所示的柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其包括用于调节回流流量、恒定柱塞泵进液腔内压力和温度的调节管汇，该调节管汇包括节流阀3、止回阀4、压力表5、回流管线6和热交换增压器7，其中节流阀3的入口设置在柱塞泵9进液腔通道处，也可以设置成与柱塞泵9进液腔连通，节流阀3的出口与止回阀4的入口连通，止回阀4的出口通过回流管线6与热交换增压器7的进液口连通，热交换增压器7的出液口与液态二氧化碳储罐8回流端连通，压力表5设置在节流阀出口与止回阀入口之间的管路上。所述热交换增压器包括设有进液口和出液口的金属管，该金属管呈“弓”字型迂回盘绕设置，金属管的外围设有金属散热片，参见图3所示，可根据不同的回流量需要来设置吸热面积大小。另外，柱塞泵进液口通过屏蔽泵1与液态二氧化碳储罐8的出液口连通。
采用调节管汇后，通过节流阀、止回阀、压力表、回流管线、热交换增压器对柱塞泵泵腔内的温度和压力进行调节，达到液态二氧化碳在柱塞泵往复摩擦输送时的条件始终保持在低温饱蒸线内，保持柱塞泵泵腔内不气化目的，确保液态二氧化碳在饱蒸状态下顺利输送。
另外，本实施例中的柱塞泵抗产气液态介质气化装置还可以进一步包括喷射回流机构，该喷射回流机构包括装有针型阀12的喷射管10和喷嘴11，其中喷射管10的一端与柱塞泵出液口连通，喷射管10的另一端与柱塞泵进液口连通，喷射管10的出口处装有所述喷嘴11，喷嘴11的喷射方向与柱塞泵进液口的液体流入方向相同。
采用喷射回流机构，能促使柱塞泵的进液腔内液态二氧化碳的压力不损失，通过针形阀的启闭，通过喷射管和喷嘴对柱塞泵进液腔的进液方向进行高压射流喷射，在进液腔内与液态二氧化碳能量交换后柱塞泵进液腔内压力升高，完全达到液态二氧化碳在100%液体状态下顺利输送。
液态CO2柱塞泵在输送中工作程序为：打开屏蔽泵1达到输出压力＞2.5mpa，当柱塞泵的液力端表面全部结霜时启动柱塞泵，对柱塞泵进行升压，当出液口压力升高、进液口压力下降时调整节流阀3的流量，待压力表5显示压力＞2.5mpa时，止回阀4打开，部分液态CO2通过回流管线6进入热交换增压器7，吸收热量后的液态CO2开始气化体积膨胀，压力升高，此时CO2气体进入液态二氧化碳储罐8内，止回阀4关阀，气态CO2进入液态二氧化碳储罐8内，会导致液态二氧化碳储罐8内的压力升高，这样液态二氧化碳储罐8内的液态CO2不断的输出后压力得以补充直至彻底用完。
在实际应用过程中，柱塞泵输送液态CO2可为单缸、双缸、三缸、五缸、七缸及多缸，均可配装上述装置。所述柱塞泵的进液腔也叫进液管汇，作为柱塞泵的进液腔是吸入阀供液用腔，在实际操作过程中，比较好的做法是在进液腔的盲法兰处安装节流阀3、压力表5、止回阀4，管汇6的使用接头与止回阀4联接上。
本实施例提供的装置对输送液态CO2介质时，能克服CO2由于吸收热以后的气化问题，输送过程能达到100%液态，消除由于柱塞泵的柱塞往复运动中产生的热量，使在临界边的液态CO2气化后造成气锁现象。该抗气化装置操作简便实用强。配套于往复柱塞泵中，克服常规柱塞泵输送液态CO2介质中气化过程的难题，为输送液态CO2介质提供了可靠的设备保障。

Claims (4)

1.一种柱塞泵抗产气液态介质气化装置，包括用于调节回流流量、恒定柱塞泵进液腔内压力和温度的调节管汇，该调节管汇包括热交换增压器，热交换增压器的出液口与产气液态介质储罐回流端连通；其特征在于：所述调节管汇还包括有回流管线和节流阀和止回阀，其中节流阀的入口设置在柱塞泵进液腔通道处或与柱塞泵进液腔连通，节流阀的出口与止回阀的入口连通，止回阀的出口通过回流管线与热交换增压器的进液口连通，还包括喷射回流机构，该喷射回流机构包括装有针型阀的喷射管和喷嘴，其中喷射管的一端与柱塞泵出液口连通，喷射管的另一端与柱塞泵进液口连通，喷射管的出口处装有所述喷嘴，喷嘴的喷射方向与柱塞泵进液口的液体流入方向相同。
2.根据权利要求1所述的柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其特征在于：节流阀出口与止回阀入口之间的管路上设置有压力表。
3.根据权利要求1所述的柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其特征在于：所述热交换增压器包括设有进液口和出液口的金属管，该金属管呈“弓”字型迂回盘绕设置，金属管的外围设有金属散热片。
4.根据权利要求1所述的柱塞泵抗产气液态介质气化装置，其特征在于：所述调节管汇设置在与柱塞泵进液口相对一侧的进液腔通道上。
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