CN115978446B - 一种气相转化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气相转化设备，包括储水仓以及设置在所述储水仓上方的液化气换热筒，所述储水仓内设置有加热片，所述液化气换热筒内设置有多个循环水管，所述液化气换热筒上方设置有冷水仓，所述循环水管连通所述储水仓与所述冷水仓，所述循环水管包括热水管以及冷水管，所述循环水管的横截面为圆环状，所述圆环状的中心为冷水管，所述热水管包围所述冷水管设置；通过将热水管包围冷水管的设置，相对于直接在液化气换热筒内设置回流管，实现了即使冷水管内温降过低也不会将液化气换热筒内气体降温液化，而相对于将冷水管设置在液化气换热筒外而言，避免了冷水管的散热。
Description
技术领域
本申请涉及CO2注采领域，具体涉及一种气相转化设备。
背景技术
油田进入后期开发，开发注水已经越来越困难同时采出程度也越来越低，此时采用二氧化碳三元复合吞吐采油技术是针对超稠油热采开发的具体情况采取的一种单井增产措施。CO2溶解气使原油体积膨胀，原油中充分溶解CO2后可使原油的体积膨胀10％-40％注入CO2后原油的体积增加，其结果不仅增加了原油的内动能，而且也大大减少了原油流动过程中的毛管阻力和流动阻力，从而提高了原油的流动能力。当原油中的CO2溶解气饱和后，能够大大降低原油的粘度。在地层条件下，压力越高，CO2在原油中的溶解度也就越高，原油的粘度降低越显著。油层中的CO2溶解气，在井下随着温度的升高部分游离汽化，以压能的形式储存部分能量。当油层压力降低时，大量的CO2将从原油中游离，将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用，由于气体具有较高的运移速度，从而将油层堵塞物返吐出来。用CO2溶解气驱可采出地下油量的18.6％，对油气采收率的提高具有非常重要的意义。
二氧化碳采油工艺在油田增产措施中广泛应用,但液态二氧化碳的低温却对油井管柱造成损害,造成油管冻裂,因此,在确保注入效率的同时提高注入温度即设置一种气相转化设备成为有效缓解油管冻裂的有效手段，但现有技术中的气相转化设备由于电力系统自身的局限加热功率有限，导致热转化过程中换热效率低，同时在换热液循环过程中难免散热导致热效率低；同时由于现有技术中电力系统自身的局限加热功率有限，将大量的冷水加热耗时过长因此水循环的速度有限，而在水温较高的50-80℃区间液态二氧化碳与水之间的换热效率最高，因此如何将换热液保持高温循环是现有技术中的难题。
发明内容
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种气相转化设备，包括储水仓以及设置在所述储水仓上方的液化气换热筒，所述储水仓内设置有加热片，所述液化气换热筒内设置有多个循环水管，所述液化气换热筒上方设置有冷水仓，所述循环水管连通所述储水仓与所述冷水仓，所述循环水管包括热水管以及冷水管，所述循环水管的横截面为圆环状，所述圆环状的中心为冷水管，所述热水管包围所述冷水管设置，所述液化气换热筒上还设置有液化气输入管道，所述液化气输入管道通过加压系统将液化气储罐内的液化气抽出并加压输送至所述液化气输入管道，在所述液化气换热筒的上方还设置有气体排出口以及监测管。
进一步的，所述液化气为液化CO2。
进一步的，所述液化气换热筒的上下两侧分别设置有第一密封板与第二密封板，所述液化气换热筒通过所述第一密封板、第二密封板分别与所述循环水管、冷水仓分隔。
进一步的，所述液化气输入管道的输入端固定设置在所述第一密封板上，并可以向所述液化气换热筒内通入液化气。
进一步的，所述监测管上设置有压力阀以及温度测量仪。
进一步的，所述液化气输入管道进入所述液化气换热筒的一端还设置有雾化喷头。
进一步的，所述加热片设置在所述储水仓的底部，所述加热片内还穿设有吸水管道，所述热水管伸入所述储水仓的底部，所述吸水管道与所述热水管之间通过抽水泵连通设置。
进一步的，所述热水管伸入所述冷水仓内一段距离，所述冷水管的上端端部以及下端端部分别与所述第一密封板、第二密封板齐平。
进一步的，所述液化气换热筒的侧壁上还设置有循环机构，所述循环机构包括U型本体，所述循环机构U型本体的下端与所述液化气换热筒的中部连通，所述循环机构U型本体的上端与所述液化气换热筒的顶部连通，所述循环机构可以将所述液化气换热筒内未气化的液化气抽入所述循环机构并自所述液化气换热筒的顶部喷出。
进一步的，所述储水仓上还设置有加水口，所述储水仓的底部还设置有燃烧室。
有益效果
(1)本申请通过将热水管包围冷水管的设置，相对于直接在液化气换热筒内设置回流管，实现了即使冷水管内温降过低也不会将液化气换热筒内气体降温液化，而相对于将冷水管设置在液化气换热筒外而言，避免了冷水管的散热，同时由于现有技术中电力系统自身的局限加热功率有限，将大量的冷水加热耗时过长因此水循环的速度有限，本申请通过循环水管外热内冷的设置可以实现水温的高温循环，同时设置燃烧室可以辅助加热；
(2)本申请还通过循环机构的设置，可以在所述液化气换热筒内液体过多(超过总体容积1/2时)，进一步加强液化气与所述循环水管的接触面积，增加气相转化率，同时可以向后台发出信号，停止加压系统的加压结构工作。
附图说明
图1为本发明气相转化设备整体结构示意图；
图2为本发明气相转化设备去除部分外壳示意图；
图3为本发明气相转化设备储水仓内局部放大图(为了方便展示去除了储水仓外壳以及其上部其他结构)；
图4为本发明气相转化设备加压系统局部放大图一；
图5为本发明气相转化设备加压系统局部放大图二；
图6为本发明气相转化设备循环水管横截面图；
图7为本发明气相转化设备循环水管整体纵向剖面示意图。
具体实施方式
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7，一种气相转化设备，包括储水仓1以及设置在所述储水仓1上方的液化气换热筒2，所述储水仓1内设置有加热片101，所述液化气换热筒2内设置有多个循环水管3，所述液化气换热筒2上方设置有冷水仓4，所述循环水管3连通所述储水仓1与所述冷水仓4，所述循环水管3包括热水管301以及冷水管302，所述循环水管3的横截面为圆环状，所述圆环状的中心为冷水管302，所述热水管301包围所述冷水管302设置，所述液化气换热筒2上还设置有液化气输入管道5，所述液化气输入管道5通过加压系统6将液化气储罐内的液化气抽出并加压输送至所述液化气输入管道5，在所述液化气换热筒2的上方还设置有气体排出口7以及监测管8；通过水泵将热水由储水仓1泵送至冷水仓4，在热水经过液化气换热筒2内时与液化气充分接触将其气化，同时还可以将冷水仓4内流下的冷水进行预热，在热水温度相同(为了避免水的气化，其热水最高温度有限)以及温降有限(为了避免水管内温度过低将气化气体降温液化)的情况下，本申请不仅可以设置多组循环水管3保证循环效率，还可以减少冷水泵送回流过程中向外界的散热，提高了气相转化设备的热能利用率。
优选的，所述液化气为液化CO2；现有技术中由于一般将冷水回流管设置在热水泵送过程或者热水管外，冷水回流管部分导致了整个气相转化设备向外界散热，降低了整体设备的热能利用率，本申请通过将热水管301包围冷水管302的设置，相对于直接在液化气换热筒2内设置回流管，实现了即使冷水管302内温降过低也不会将液化气换热筒2内气体降温液化，而相对于将冷水管设置在液化气换热筒2外而言，避免了冷水管的散热，因为二氧化碳的临界点为31℃左右，因此热水管输出到冷水管的水温度一般要高于40℃，此温度的冷水高于绝大部分的日常气温，因此避免冷水管向外界散热可以很大的提高气相转化设备的热能利用率。同时由于现有技术中电力系统自身的局限加热功率有限，将大量的冷水加热耗时过长因此水循环的速度有限，本申请通过循环水管3外热内冷的设置可以实现水温的高温循环。
优选的，所述液化气换热筒2以及储水仓1均设置在转化设备的一体外壳内。
进一步的，所述液化气换热筒2的上下两侧分别设置有第一密封板201与第二密封板202，所述液化气换热筒2通过所述第一密封板201、第二密封板202分别与所述循环水管3、冷水仓4分隔。
优选的，所述液化气输入管道5的输入端固定设置在所述第一密封板201上，并可以向所述液化气换热筒2内通入液化气。
进一步的，所述监测管8上设置有压力阀801以及温度测量仪802，通过设定调压、控温结构实现对CO2进行加温气化，并在监测CO2气化程度以及实时压强，根据临界条件实时调整调压、控温结构内的气化条件。
进一步的，所述液化气输入管道5进入所述液化气换热筒2的一端还设置有雾化喷头，通过雾化喷头的设置可以增大液化气与循环水管3的接触面积，使得液化气的气化过程更高效。
进一步的，所述加压系统6包括加压结构601以及除霜结构602，所述加压结构601包括主动轮6011、第一从动轮6012、第二从动轮6013，所述主动轮6011的两端各对称设置有一组活塞缸603以及驱动杆604，所述主动轮6011通过转盘6014驱动所述驱动杆604直线运动，所述驱动杆604与所述活塞缸603的活塞杆固定连接，通过所述驱动杆604的向左直线运动实现所述活塞缸603将液化气储罐内的液化气抽入，通过所述驱动杆604的向右直线运动实现将所述活塞缸603内的液化气加压排出。
进一步的，所述第一从动轮6012、第二从动轮6013的从动轴上分别设置有第一皮带轮、第二皮带轮，所述第一从动轮6012、第二从动轮6013与所述第一从动轮6012、第二从动轮6013之间分别设置有离合机构，，所述液化气换热筒2的左右侧壁上分别设置有一个从动皮带轮203，通过所述第一皮带轮、第二皮带轮可以驱动所述从动皮带轮203旋转，两个所述从动皮带轮203之间设置有除霜转杆204，所述从动皮带轮203可以带动所述除霜转杆204转动为所述循环水管3除霜。
进一步的，所述储水仓1内设置有水泵，所述冷水仓4内不设动力驱动结构，热水自所述热水管301由下自上泵送至所述冷水仓4内，冷水由重力驱动自所述冷水管302内流至储水仓1内，上述设置减少了水泵的设置，且热水自下而上泵送，底部的温度较高，避免液化气与底部热水管301的接触(液态未气化液化气会部分沉底)导致温降过快将其内部冷凝。
进一步的，所述加热片101设置在所述储水仓1的底部，所述加热片101内还穿设有吸水管道102，所述热水管301伸入所述储水仓1的底部，所述吸水管道102与所述热水管301之间通过抽水泵连通设置。
进一步的，所述热水管301伸入所述冷水仓4内一段距离，所述冷水管302的上端端部以及下端端部分别与所述第一密封板201、第二密封板202齐平。
进一步的，所述液化气换热筒2的侧壁上还设置有循环机构205，所述循环机构205包括U型本体，所述循环机构205U型本体的下端与所述液化气换热筒2的中部连通，所述循环机构205U型本体的上端与所述液化气换热筒2的顶部连通，所述循环机构205可以将所述液化气换热筒2内未气化的液化气抽入所述循环机构205并自所述液化气换热筒2的顶部喷出；所述循环机构205的设置可以在所述液化气换热筒2内液体过多(超过总体容积1/2时)，进一步加强液化气与所述循环水管3的接触面积，增加气相转化率，同时可以向后台发出信号，停止加压系统6的加压结构601工作。
进一步的，所述储水仓1上还设置有加水口103，所述储水仓1的底部还设置有燃烧室104，当所述加热片101的加热功率不足时所述燃烧室104可以对所述储水仓1内的水加热。
现有技术中由于一般将冷水回流管设置在热水泵送过程或者热水管外，冷水回流管部分导致了整个气相转化设备向外界散热，降低了整体设备的热能利用率，本申请通过将热水管301包围冷水管302的设置，相对于直接在液化气换热筒2内设置回流管，实现了即使冷水管302内温降过低也不会将液化气换热筒2内气体降温液化，而相对于将冷水管设置在液化气换热筒2外而言，避免了冷水管的散热，因为二氧化碳的临界点为31℃左右，因此热水管输出到冷水管的水温度一般要高于40℃，此温度的冷水高于绝大部分的日常气温，因此避免冷水管向外界散热可以很大的提高气相转化设备的热能利用率。同时由于现有技术中电力系统自身的局限加热功率有限，将大量的冷水加热耗时过长因此水循环的速度有限，本申请通过循环水管3外热内冷的设置可以实现水温的高温循环，同时设置燃烧室可以辅助加热；
进一步的，本申请通过循环机构205的设置可以在所述液化气换热筒2内液体过多(超过总体容积1/2时)，进一步加强液化气与所述循环水管3的接触面积，增加气相转化率，同时可以向后台发出信号，停止加压系统6的加压结构601工作。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种气相转化设备，其特征在于：包括储水仓以及设置在所述储水仓上方的液化气换热筒，所述储水仓内设置有加热片，所述液化气换热筒内设置有多个循环水管，所述液化气换热筒上方设置有冷水仓，所述循环水管连通所述储水仓与所述冷水仓，所述循环水管包括热水管以及冷水管，所述循环水管的横截面为圆环状，所述圆环状的中心为冷水管，所述热水管包围所述冷水管设置，所述液化气换热筒上还设置有液化气输入管道，所述液化气输入管道通过加压系统将液化气储罐内的液化气抽出并加压输送至所述液化气输入管道，在所述液化气换热筒的上方还设置有气体排出口以及监测管；
所述液化气换热筒的上下两侧分别设置有第一密封板与第二密封板，所述液化气换热筒通过所述第一密封板、第二密封板分别与所述循环水管、冷水仓分隔；
所述液化气换热筒的侧壁上还设置有循环机构，所述循环机构包括U型本体，所述循环机构U型本体的下端与所述液化气换热筒的中部连通，所述循环机构U型本体的上端与所述液化气换热筒的顶部连通，所述循环机构可以将所述液化气换热筒内未气化的液化气抽入所述循环机构并自所述液化气换热筒的顶部喷出。
2.根据权利要求1所述的气相转化设备，其特征在于：所述液化气为液化CO2。
3.根据权利要求1所述的气相转化设备，其特征在于：所述液化气输入管道的输入端固定设置在所述第一密封板上，并可以向所述液化气换热筒内通入液化气。
4.根据权利要求2所述的气相转化设备，其特征在于：所述监测管上设置有压力阀以及温度测量仪。
5.根据权利要求2所述的气相转化设备，其特征在于，所述液化气输入管道进入所述液化气换热筒的一端还设置有雾化喷头。
6.根据权利要求1所述的气相转化设备，其特征在于，所述加热片设置在所述储水仓的底部，所述加热片内还穿设有吸水管道，所述热水管伸入所述储水仓的底部，所述吸水管道与所述热水管之间通过抽水泵连通设置。
7.根据权利要求1所述的气相转化设备，其特征在于，所述热水管伸入所述冷水仓内一段距离，所述冷水管的上端端部以及下端端部分别与所述第一密封板、第二密封板齐平。
8.根据权利要求2所述的气相转化设备，其特征在于，所述储水仓上还设置有加水口，所述储水仓的底部还设置有燃烧室。
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- 2022-11-24 CN CN202211482446.3A patent/CN115978446B/zh active Active
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