油田采出液相变换热装置的制作方法

1.本实用新型涉及油气田开采技术领域，属于油田采出液换热装置结构的改进，特别是一种油田采出液相变换热装置。


背景技术：

2.油田采出液换热采用螺旋板式换热器。由于采出液具有粘度大、密度高、凝点高、胶质沥青质含量高等特点，同时冷源和热源（采出液）之间的温差大，螺旋板式换热器中冷热不均，容易形成局部低温，导致螺旋板式换热器性能变差。采出液还具有含汽、含砂量高等特点，原使用的螺旋板式换热器，换热面极易磨损、造成冷热源互渗的现象。因此，螺旋板式换热器经常泄露损坏，导致停用，严重影响生产。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种油田采出液相变换热装置，其结构合理，负荷适用范围大，能适应频繁启停的工况，具有处理量大、阻力小、换热效果好、无死油区、不易积砂优点，可以解决螺旋板式换热器存在局部低温死油区、易泄漏、维护工作量大问题，提高设备长期运行的安全性和稳定性。
4.本实用新型的目的是这样实现的：一种油田采出液相变换热装置，相变换热装置由蒸发段和冷凝段组成，蒸发段的结构为在蒸发换热室内设置着蒸发换热管，蒸发换热管的两端分别与蒸发换热室两端设置的热源进室和热源出室连通；冷凝段的结构为在冷凝换热室内设置着冷凝换热管，冷凝换热管的两端分别与冷凝换热室两端设置的冷源进室和冷源出室连通；冷凝段位于蒸发段的上方，并且通过连接结构使蒸发换热室和冷凝换热室相互连通，在蒸发换热室内蒸发换热管外充装着超导工质。
5.相变换热技术原理：
6.相变换热技术的原理是通过在全封闭真空空间内超导工质的蒸发与凝结来传递热量。其工作过程是超导工质蒸发、上升、冷凝、下降这四个过程的动态循环，详细描述如下：
7.蒸发：在蒸发段换热组件外，真空腔超导工质被换热组件内的热源（采出液）加热，蒸发；
8.上升：真空腔超导工质蒸汽通过汽导管进到冷凝段换热组件外真空腔内；
9.冷凝：在冷凝段换热组件外，超导工质蒸汽被冷凝段内的冷源冷却，冷凝；
10.下降：超导工质冷凝液通过液导管回流到蒸发段外真空腔内。
11.通过以上四个步骤往复不停地循环运动，以中间超导工质为媒介，将热源热量不断传递给冷源，实现热源降温的目的。
12.本实用新型将采出液放置于换热管内，由于换热管两端存在管板，采出液在流经管板时，可以增加其扰动，从而破坏层流底层，强化了换热；同时通过改进两端的进、出室设计，采用偏心结构，保证了进出口流体的下端局部流速能带走因上部流道扩大而沉积的部
分砂。因此通过改进，不仅仅提高了换热效果，并且避免了采出液沉砂的可能性。
13.相变换热装置分为分体式和整体式，分体式通过汽导管和液导管连通蒸发段和冷凝段腔体；整体式则将蒸发段换热组件和冷凝段换热组件放到一个大腔体内。
14.本实用新型作为采出液换热处理装置，采用相变换热技术和二次间壁换热技术，具有处理量大、阻力小、换热效果好、无死油区、不易积砂等优点，解决了螺旋板式换热器存在局部低温死油区、易泄漏、维护工作量大等问题。针对采出液中含有微量h2s的情况，装置采用了防止h2s腐蚀性能好的换热元件材料，提高了设备长期运行的安全性和稳定性。在现场应用中，油田采出液相变换热装置代替因堵塞、泄露等原因停用的螺旋板式换热器，将蒸汽分离器分离出的采出液冷却至要求的温度后去除油沉降罐。油田采出液相变换热装置阻力小、负荷适应范围极宽、换热效果好，完全满足使用要求，可替代螺旋板式换热器成为采出液开发各阶段的主力换热器使用。
15.有益效果：
16.（1）运行稳定，负荷适用范围大，能适应频繁启停的工况：由于蒸发腔内充满了饱和工质，热容量大，且停运后，起到保温作用，在冷热源流量剧烈变化的情况下，装置均能适应需求；
17.（2）不存在局部过冷或过热现象，防止冻堵：由于采出液的粘度大，一旦存在温度分布不均造成局部温度过低的情况，就会造成采出液的附着，从而形成死油区，造成换热器通道的堵塞以及换热性能的下降，从而最终影响生产；相变换热装置换热组件外的超导工质蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定了饱和温度，因而与冷热源换热的超导工质处处等温，具有极好的等温性，采出液在通过换热器时不存在局部过冷或过热现象；同时还可避免冷源局部汽化情况的产生；
18.（3）超导工质的循环是依靠重力的作用，无需外加动力，无机械运行部件，增加了设备的可靠性，也极大地减少了运营费用；
19.（4）较常规换热设备更安全、可靠，可长期连续运行。常规换热设备一般都是一次间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流过，如管壁或器壁有泄漏，则将造成停产损失。而相变换热装置热源要通过蒸发段换热组件和冷凝段换热组件才能将热量传到冷源，但蒸发段换热组件和冷凝段换热组件相互独立，一般不可能同时破坏，因此易于实现流体分割、密封，所以大大增强了设备运行的可靠性，可适用于易燃易爆等危险性流体的换热和冷、热流体绝对不允许混合的场合；
20.（5）蒸发段和冷凝段换热组件可根据冷、热流体的性能及工艺要求选择不同的结构参数和材质，从而可有效地解决设备的腐蚀、磨损、堵塞和积灰等问题；
21.（6）蒸发段和冷凝段可分别设置几组独立的换热组件，实现一种流体与多种流体的同时换热；
22.（7）相变换热装置的蒸发段和冷凝段可视现场情况而分开布置，可实现远距离传热，这就给工艺设计带来了较大的灵活性，尤其适用于工业换热与余热回收，也给装置的大型化、热能的综合利用以及热能利用系统的优化创造了良好的条件；
23.（8）相变换热装置长期运行或者产生不凝气体，从而影响相变换热装置的换热性能时，可以通过排气或补充超导工质，从而迅速恢复相变换热装置的换热性能，保证生产的连续性。
附图说明
24.下面将结合附图对本实用新型做进一步的描述，图1为本实用新型实施例1分体式相变换热装置结构示意图，图2为本实用新型实施例2整体式相变换热装置结构示意图。
具体实施方式
25.一种油田采出液相变换热装置，如图1、图2所示，相变换热装置由蒸发段和冷凝段组成，蒸发段的结构为在蒸发换热室1内设置着蒸发换热管2，蒸发换热管2的两端分别与蒸发换热室1两端设置的热源进室3和热源出室4连通；冷凝段的结构为在冷凝换热室5内设置着冷凝换热管6，冷凝换热管6的两端分别与冷凝换热室5两端设置的冷源进室7和冷源出室8连通；冷凝段位于蒸发段的上方，并且通过连接结构使蒸发换热室1和冷凝换热室5相互连通，在蒸发换热室1内蒸发换热管2外充装着超导工质。相变换热装置分为分体式相变换热装置和整体式相变换热装置。分体式相变换热装置的结构为蒸发段和冷凝段为两个彼此独立的罐体，在蒸发段蒸发换热室1室壁的上部接出汽导管9，其上端口伸入到冷凝段冷凝换热室5室内，冷凝换热室5室壁的下部接出液导管10，其下端口伸入到蒸发换热室1室内。热源进、出室3、4为偏心结构，其具体结构为蒸发换热室1两端的热源进、出室3、4为向下倾斜的斜锥形接管，斜锥形接管的正投影为向下倾斜的梯形，与蒸发换热室1连接的斜锥形接管一端的底面与蒸发换热室1的底面平齐，斜锥形接管的另一端与蒸发换热室1的底面平齐或低于该底面。整体式相变换热装置的结构为蒸发段的蒸发换热室和冷凝段的冷凝换热室合为一个整体换热室11，在整体换热室11的上部左右两端连接着冷源进室7和冷源出室8，整体换热室11的上部设置着冷凝换热管6，冷凝换热管6的两端分别与冷源进、出室7、8连通；在整体换热室11的下部左右两端连接着热源进室3和热源出室4，整体换热室11的下部设置着蒸发换热管2，蒸发换热管2的两端分别与热源进、出室3、4连通。超导工质为水或氨或甲醇或氟利昂。冷源为冷却水或乙二醇。