可調(diào)式蒸汽流量控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流量控制裝置，具體地說是一種用于稠油熱采過程中油田注汽鍋爐出 口或地面輸送管線的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國稠油儲量十分豐富，利用注蒸汽開采稠油是熱力采油的一種重要方法，其中 注入蒸汽的流量和干度對油井增產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益起著十分重要的作用。目前現(xiàn)場單井注 汽均用注汽管網(wǎng)內(nèi)的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥或截止閥進(jìn)行調(diào)控，由于油田注汽過程中，蒸汽干度 大部分在30-90%范圍內(nèi)，屬于汽水兩相流，存在汽水兩相滑脫現(xiàn)象，普通的調(diào)節(jié)閥無法實 現(xiàn)精確的流量調(diào)控，導(dǎo)致現(xiàn)場各注汽分支或注汽井無法按設(shè)計的流量注入，大大限制了油 田注汽熱效率的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，將大大提高了稠油熱采開發(fā)過 程中，濕蒸汽的調(diào)控和分配水平，有效解決了油田開發(fā)中的技術(shù)難題，在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中 具有明顯的技術(shù)、價格和現(xiàn)場實施優(yōu)勢。
[0004] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，包括 流量調(diào)節(jié)器、傳動裝置，所述流量調(diào)節(jié)器包括活動式浮子、臨界流噴嘴，所述臨界流噴嘴被 套在蒸汽管內(nèi)壁，在臨界流噴嘴中心設(shè)置活動式浮子，所述活動式浮子外形為圓錐形，臨界 流噴嘴內(nèi)壁為喇叭形，并且活動式浮子、臨界流噴嘴之間形成環(huán)空式流道，所述活動式浮子 前端連接傳動裝置，所述傳動裝置帶動活動式浮子軸向運動進(jìn)而無級改變環(huán)空式流道的過 流面積實現(xiàn)蒸汽流量控制。
[0005] 所述流量調(diào)節(jié)器、傳動裝置、蒸汽管三者的軸線相重合；所述活動式浮子圓錐外徑 由左至右逐漸變小，所述臨界流噴嘴的喇叭內(nèi)徑由左至右逐漸變大。
[0006] 所述傳動裝置包括相垂直嚙合的水平傳動齒輪軸、垂直傳動齒輪軸，所述水平傳 動齒輪軸后端與活動式浮子連接，所述垂直傳動齒輪軸的上端穿過蒸汽管的管壁并安裝帶 流量刻度顯示手輪盤。
[0007] 所述垂直傳動齒輪軸的上端穿過蒸汽管的管壁處設(shè)置有密封填料，密封填料上端 設(shè)置有壓帽。
[0008] 所述蒸汽管內(nèi)部還設(shè)置有前支架、后支架,所述水平傳動齒輪軸前端連接在前支 架中心，所述活動式浮子后端通過限位彈簧連接在后支架中心。
[0009] 所述前支架和后支架在軸向方向呈三腳架形狀。
[0010] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0011] 利用臨界流噴嘴的原理開發(fā)設(shè)計了可調(diào)式油田地面蒸汽流量控制裝置，該裝置是 按照油田地面濕蒸汽的干度（30-90% )、壓力（0-21MPa)、溫度（0-370°C )及管徑等參數(shù)進(jìn) 行結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證安裝可調(diào)式蒸汽流量控制裝置的每一注汽分支，每一口井的蒸汽流量能 按設(shè)計要求分配，從而提高油井的熱采效果，減少了無效注汽并節(jié)約了蒸汽能耗，提高了單 井的產(chǎn)能，并能取代油田地面管網(wǎng)上普遍按照的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。因此，該技術(shù)的應(yīng)用將大 大提高了稠油熱采開發(fā)過程中，濕蒸汽的調(diào)控和分配水平，有效解決了油田開發(fā)中的技術(shù) 難題，在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中具有明顯的技術(shù)、價格和現(xiàn)場實施優(yōu)勢。
[0012] 1、可調(diào)整流量范圍0t/h-23t/h ;2、壓力0-21MPa ;3、溫度370°C ;4、調(diào)控誤差小于 5%。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中：1、管壁；2、前支架；3、水平傳動齒輪軸；4、壓帽密封腔；5、帶流量刻度顯示 手輪盤；6、密封填料；7、垂直傳動齒輪軸；8、活動式浮子；9、臨界流噴嘴；10、限位彈簧； 11、后支架。
【具體實施方式】
[0015] 有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與 說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0016] 參照附圖1，可調(diào)式油田地面蒸汽流量控制裝置，前支架2與后支架11 一同固定 于管壁1的內(nèi)部，起到扶正整個內(nèi)部機(jī)構(gòu)的作用，該結(jié)構(gòu)為三角支架結(jié)構(gòu)，水平傳動齒輪軸 3前端與前支架2連接，后端與活動式浮子8連接在一起，并與上面的垂直傳動齒輪軸7組 成傳動機(jī)構(gòu)，從而控制活動式浮子8在臨界流噴嘴9內(nèi)帶動限位彈簧10前進(jìn)、后退，達(dá)到改 變蒸汽在臨界流噴嘴內(nèi)的過流面積的目的，從而實現(xiàn)可調(diào)式的蒸汽流量控制機(jī)構(gòu)，其中壓 帽密封腔4和密封填料6組成了一套密封垂直傳動齒輪軸7光桿部分的作用，而帶流量刻 度的顯示手輪盤5,上面帶有指針和刻度指針盤，轉(zhuǎn)動手輪式調(diào)整蒸汽流量同時直觀、可調(diào) 式的蒸汽流量數(shù)值。至于手輪盤上的指針和指針盤通過逆運算流量設(shè)置好，即通過垂直齒 輪軸與水平齒輪軸旋轉(zhuǎn)角度計算噴嘴和浮子之間的流量變化，來設(shè)定指針盤和指針的對應(yīng) 關(guān)系，設(shè)置好后，只需要根據(jù)所設(shè)定的控制到某流量值來旋轉(zhuǎn)手輪盤，即可實現(xiàn)無極式控制 蒸汽的流量。
[0017] 其核心原理是根據(jù)蒸汽-水兩相流體的特性，利用單個特制的限流噴嘴裝置，按 照蒸汽-水兩相流理論模型計算蒸汽流量。限流噴嘴用于限制流體的流量或降低流體的壓 力。流體通過噴嘴就會產(chǎn)生壓力降，通過噴嘴的流量則隨壓力降的增大而增大。但當(dāng)壓力 降超過一定數(shù)值，即超過臨界壓力降時，不論出口壓力如何降低，流量將維持一定的數(shù)值而 不再增加。可調(diào)式油田地面蒸汽流量控制裝置就是根據(jù)這個原理，利用垂直和水平齒輪傳 動機(jī)構(gòu)來控制活動式浮子在臨界流噴嘴內(nèi)過流位置，從而根據(jù)不同的注汽壓力、干度可人 為控制通過此裝置的蒸汽流量，從而解決目前常用的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥在有限開度內(nèi)起到調(diào) 節(jié)的目的，同時也解決了迷宮式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對70%左右干度流量調(diào)控誤差大的缺點。
[0018] 可調(diào)式油田地面蒸汽流量控制裝置蒸汽流量調(diào)控按下式計算：
[0019]
[0020] 式中：
[0021] w-流體的重量流量，kg/h ;
[0022] c--噴嘴流量系數(shù)，由Re和do/D值；
[0023] Cl1--噴嘴最小內(nèi)徑及噴嘴喉部尺寸，m ;
[0024] df--浮子外徑，浮子在噴嘴喉部對應(yīng)的外徑m ;
[0025] D-管道內(nèi)徑，m ;
[0026] P1--噴嘴前壓力，Pa ;
[0027] P2-噴嘴后壓力或臨界限流壓力,取其大者，Pa ;
[0028] M--分子量；
[0029] Z--壓縮系數(shù)，根據(jù)流體對比壓力（Pr)對比溫度Tr查氣體壓縮系數(shù)圖求??；
[0030] T--噴嘴前流體溫度，K ;
[0031] K--絕熱指數(shù)。
[0032] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非用以限定本發(fā)明的專利范圍，其他運用本 發(fā)明的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本發(fā)明的專利范圍。
【主權(quán)項】
1. 可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，包括流量調(diào)節(jié)器、傳動裝置，所述流量調(diào)節(jié) 器包括活動式浮子、臨界流噴嘴，所述臨界流噴嘴被套在蒸汽管內(nèi)壁，在臨界流噴嘴中心設(shè) 置活動式浮子，所述活動式浮子外形為圓錐形，臨界流噴嘴內(nèi)壁為喇叭形，并且活動式浮 子、臨界流噴嘴之間形成環(huán)空式流道，所述活動式浮子前端連接傳動裝置，所述傳動裝置帶 動活動式浮子軸向運動進(jìn)而無級改變環(huán)空式流道的過流面積實現(xiàn)蒸汽流量控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)器、傳 動裝置、蒸汽管三者的軸線相重合；所述活動式浮子圓錐外徑由左至右逐漸變小，所述臨界 流噴嘴的喇叭內(nèi)徑由左至右逐漸變大。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，所述傳動裝置包括 相垂直嚙合的水平傳動齒輪軸、垂直傳動齒輪軸，所述水平傳動齒輪軸后端與活動式浮子 連接，所述垂直傳動齒輪軸的上端穿過蒸汽管的管壁并安裝帶流量刻度顯示手輪盤。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，所述垂直傳動齒輪 軸的上端穿過蒸汽管的管壁處設(shè)置有密封填料，密封填料上端設(shè)置有壓帽。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，所述蒸汽管內(nèi)部還 設(shè)置有前支架、后支架，所述水平傳動齒輪軸前端連接在前支架中心，所述活動式浮子后端 通過限位彈簧連接在后支架中心。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，其特征在于，所述前支架和后支 架在軸向方向呈三腳架形狀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了可調(diào)式蒸汽流量控制裝置，包括流量調(diào)節(jié)器、傳動裝置，所述流量調(diào)節(jié)器包括活動式浮子、臨界流噴嘴，所述臨界流噴嘴被套在蒸汽管內(nèi)壁，在臨界流噴嘴中心設(shè)置活動式浮子，所述活動式浮子外形為圓錐形，臨界流噴嘴內(nèi)壁為喇叭形，并且活動式浮子、臨界流噴嘴之間形成環(huán)空式流道，所述活動式浮子前端連接傳動裝置，所述傳動裝置帶動活動式浮子軸向運動進(jìn)而無級改變環(huán)空式流道的過流面積實現(xiàn)蒸汽流量控制。所述流量調(diào)節(jié)器、傳動裝置、蒸汽管三者的軸線相重合；所述活動式浮子圓錐外徑由左至右逐漸變小，所述臨界流噴嘴的喇叭內(nèi)徑由左至右逐漸變大。本發(fā)明將大大提高稠油熱采開發(fā)過程中濕蒸汽的調(diào)控和分配水平。
【IPC分類】E21B43/24
【公開號】CN105626020
【申請?zhí)枴緾N201410638724
【發(fā)明人】劉明, 趙曉, 李友平, 姜澤菊, 王超, 沈靜, 逯國成, 戴宇婷, 欒智勇, 楊玉珍
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月7日