[实用新型]湿蒸汽均湿分配器

说明书

本实用新型属压力容器类，特别是用于油田生产热采计量技术中的专用装置。

石油开采中为充分利用地下资源，广泛采用热采工艺技术，方法是向地层注入高压湿蒸汽（通常蒸汽干度约为80％以下）以降低地下稠油的粘度以便泵出地面。热采工艺中最重要的工艺指标是送入各井位的热量数，对于湿蒸汽来说，必须在某一湿度值范围内，从测得的流量和压力值计算求得。我国清华大学作为“六五”攻关项目已研制出用计算机控制的大型自动检测装置来计量和控制整个油区送往各井位的热量等工艺指令，这种系统也是建立在等湿这一假定上以计量流量、压力参数计算成热量的，这样必然导致要求各被检定系统中湿蒸汽的含量相同（在允许的相对误差范围内），该检定的结论才是正确的。随着油区热采技术由单机（小容量注汽锅炉）单井位向单机（大容量注汽锅炉）多井位注汽的采用必然提出解决湿蒸分配装置的问题。

据了解，我国热采技术采用多年的新疆克拉玛依油田及辽河油田至今仍采用多个等径三通重复达到多路分配，这种仅仅依靠几何对称是很难做到均湿分配的，其误差值均大于10％致使计算机系统的数据不可靠，无法正确贯彻工艺指令。

为解决这个问题，从流体动力学分析，要解决比重相差数十倍的两相流体均匀分配，必然要解决两相流体的均匀混合及均匀分配问题，通常的做法是增加湿汽流速使流体进入紊流模化区，从而达到均匀混合后再作分配的办法。加拿大WTI（WRIGHT  TECHNRIP  INTEG）公司开发的一种蒸汽分配器（SPEAM  SPLITTER）如图1，干度为80％蒸汽由进口（1）经喷嘴（2）均匀混合后进入球体（3）由六只出口管（4）输送至计量装置后输往井位。据称在进汽干度为80％时出口各管干度均匀性可达到最大误差≤5％，相对误差≤2％，最大承压能力为2500psig（175gf／cm），对于偏离80％设计值时的工况未作任何介绍，据称这属于专利。WTI这一解决办法有这样不足之处，喷嘴的特种型线必须专用机床（如数控机床）加工，更主要的经均匀混合后两相流体进入球体（3）后由于空间的增大必然失速会造成再次分离，即使依靠已获得的动量冲向球壁也很难保证液相会均匀向四周分布，这样必然增大出口管的相对湿度误差，其次在球体（3）上没有在运行中可供排出内部污物及冷凝水的出口，污物是油田管道安装中不可避免带入物，由于设备的启仃冷凝水更是必然存在的。我国规程中对受压的蒸汽分配的设计中有必须设排水中的要求。

本实用新型的目的是提供一种克服WTI产品不足之处，经改进的湿蒸汽均湿分配器，它制造简单而且更有效的保证均湿性能的提高。

本实用新型的目的是这样实现的，如图2，由两只具有多个锥形孔的喷管板相对放置并间隔一定距离装设在进口管前的一级均湿装置（5）代替WTI产品中的喷嘴，锥形孔的加工在普通机床上即可达到设计的精度要求，很容易实施。一级均湿装置实质上是带有中间混合室的多个渐缩与渐放喷管组合体，已发表的理论及实验结果均已证实它对两相流的均匀混合效果肯定比单只喷嘴要优越而且其压力损失通过渐放喷管的合理设计可以满足一次均湿装置（5）进出口压力降在规定范围内，由于采取了中间混合室，一级均湿装置（5）具有对大湿度蒸汽（如液相重量比可占50％）良好的均湿性能。混合均匀的湿蒸汽经进口管（6）进入球体失速而造成的二次分离，本实用新型在球体（7）内增设一只置于来流对面中心的碟形盘状二级均湿装置（9），盘状物的线型是经试验而取得的，这样来流射到该盘以后会造成一个向球心包覆的球面流体，它又被后面来流所破碎，在二级均湿装置侧面开有排水槽（11），球体最下部开设排水口（10），二级均湿装置不仅有效的增加了再次均匀混合作用从而保证了均湿性能的提高，特别对于大湿度的蒸汽均湿分配有明显的效果，而且也不致因开设排水口破坏球体内壁的几何形状对称均匀而可能导致出口管间蒸汽湿度相对误差的增大。

由于石油工业热采工艺中大型计算机计量系统是建立在等湿的假设上以流量和压力来计算注入油井热量的。因此本实用新型的实施，将为我国重油热采工艺中计量技术实现大型计算机测控提供在油田获得实际应用的关键设备。