專利名稱：油田井口用水源熱泵供熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油井采集的原油、水、氣混合介質(zhì)用的加熱升溫裝 置，特別是一種利用水源熱泵集熱技術和換熱器來替代水套爐加熱油井釆集 的混合介質(zhì)的油田井口用水源熱泵供熱裝置。也可作為其它調(diào)溫場所的冷熱源。
背景技術：
目前，在油田采油現(xiàn)場的油井井口采集的原油、水、氣混合介質(zhì)及其集 輸站(聯(lián)合站)，需要將混合介質(zhì)加熱升溫，以防流經(jīng)井口裝置或集輸站的混 合介質(zhì)粘結(jié)或凍凝，來確保輸油管線暢通。傳統(tǒng)加熱裝置一般采用燃煤、燃 油、燃氣的水套爐或電加熱的方式來實現(xiàn)混合介質(zhì)的加熱升溫。這不僅造成 大量的有限資源燃料、電能的浪費，而且水套爐燃燒器等加熱裝置還會帶來 危及設備和人身安全的隱患，燃料燃燒不充分既浪費資源，又嚴重的環(huán)境污 染。因此，對水套爐的改造已成為科技人員努力攻關的主要課題。盡管水源 熱泵集熱技術的開發(fā)利用己在供暖、養(yǎng)殖、種殖等行業(yè)得到推廣應用，但受 其水源熱泵機組的集熱井的結(jié)構存在的易堵塞缺陷的限制，該項技術推廣受 到影響，至今還未能在油田得到使用。這種集熱技術是以水為介質(zhì)，采用水 源熱泵機組來實現(xiàn)對地熱資源的提取，而且不會消耗和污染被提取熱量的水 資源，也不會造成地質(zhì)結(jié)構的改變，是一種將地熱采集技術與成熟的熱泵技 術集合在一起的換熱技術。水源熱泵機組就是利用集熱井對地下水進行熱交 換的集能裝置。水源熱泵機組的集熱井按其回灌的設置分布，可分為單管井 (即在同一口管井中完成抽水、回灌任務)和多管井(即一口管井抽水、多 口管井回灌)。單管井主要是在受地形、地質(zhì)條件的限制不能另設回灌井的情
況下設置的，這雖然可節(jié)省打回灌井的費用，但是其打井深度和回灌條件的 要求較高，井管內(nèi)抽水、回灌水之間需要設置隔離條件較高的密封裝置，密 封不好會影響對地下水的熱量提取，造成水資源熱量的浪費。在有條件的地 方設置多管井，多管井的回灌井設置的多，回水效率高，可是打井的費用也 高?，F(xiàn)有熱泵機組的各種集熱井的回灌部分因井管中的沉砂、懸浮污物的堵 塞，不僅會導致提熱后的回水不能及時回灌或根本無法回灌，而且影響集熱 井的正常運行，同時不可避免地會造成移砂、地面塌陷、污染環(huán)境、水資源 熱量的浪費等后果。國內(nèi)、外曾針對上述問題提出一些解決堵塞的技術方案，如公告號為CN2606868Y的"一種地熱水開采及回灌系統(tǒng)"，采用對井回灌開 采，即抽水管井、回灌管井的雙管井模式，但其回灌水系統(tǒng)較為復雜，不能 解決井管堵塞的問題。公告號為2646629Y的"自控式地熱水回灌裝置"，在 單管井的筒體壁上徑向分布3 12個內(nèi)置出水軸桿的圓孔，這些出水軸桿上 有與閥門連動的連接桿。閥門控制抽水和回灌，通過增加出水軸孔的出水孔 和筒壁上的圓孔的數(shù)量及層數(shù)來提高回灌效率，其出水軸桿的結(jié)構復雜，加 工比較困難，仍然解決不了井管堵塞的問題。公告號為CN2742349Y的"對 井模式開采地下水使用能量后的尾水回灌過濾系統(tǒng)"，包括在開采井與回灌井 之間安裝多級過濾組，每級過濾組由三 七個過濾器組成。公告號為 CN1306226C的"用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)"，主要采用兩級以并 聯(lián)方式構成的粗過濾器組和精過濾器組與加壓回灌泵和強制排氣罐串接組成 回灌系統(tǒng)。公開號為CN1844796A的"雙井輪換抽灌的換能裝置"，包括雙井 和安裝在雙井中的井管、潛水泵以及與潛水泵連通的換能器，井管安裝在雙 井內(nèi)。工作時，抽水井內(nèi)形成低壓室，回灌井內(nèi)形成高壓室，地下水在雙井 高、低壓力差的作用下，于雙井之間及周邊的各層地下砂層中作回轉(zhuǎn)循環(huán)運 動。上述公開的對井回灌、閥門控制回灌、尾水回灌過濾系統(tǒng)、雙井壓力差 回灌等措施，因?qū)毓嗨畬拥撞砍练e的細砂和附在管壁上的懸浮物無法徹底
清除，且結(jié)構設計比較復雜，故不僅增加了運行成本和維護費用，而且防堵 效果不好，井管堵塞還會造成單管井或回灌井的報廢，限制了其推廣，因此， 也影響其在油田采油井的應用。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種油田井口用水源熱泵供熱裝置，它整體結(jié) 構設計合理，操作簡便，能從根本上解決現(xiàn)有技術中存在的能源浪費和限制 水源熱泵集熱技術的發(fā)展等問題，采用可再生能源，無環(huán)境污染，明顯節(jié)約 一次性能源，顯著降低運行成本和維護費用，提高油井運行穩(wěn)定性和安全可 靠性。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置包括井口介質(zhì)傳輸管、連通集 輸站的換熱介質(zhì)輸出管、連接熱泵機組的水源換熱器及其組裝在集熱井井管 內(nèi)的抽水潛水泵和回灌水管，其技術要點是所述井口介質(zhì)傳輸管連接介質(zhì) 加熱器的換熱介質(zhì)入口端，換熱介質(zhì)出口端連接與集輸站連通的換熱介質(zhì)輸 出管，所述水源熱泵機組的高熱循環(huán)管路連通介質(zhì)加熱器內(nèi)的加熱管，集熱 井井管內(nèi)的回灌水層底部設置自動控制強力排污泵，在所述排污泵的泵體內(nèi) 集成由主、副葉輪構成的雙流道無堵塞葉輪，組裝有主、副葉輪的電機軸的 末端固定攪拌器，所述攪拌器置于排污泵基座進水腔內(nèi)的隔板下方的通道內(nèi)， 泵體出口端通過渾濁水吸管連接井管外的沉降池。由于本實用新型是在現(xiàn)有加熱油井釆集的混合介質(zhì)的水套爐結(jié)構基礎 上，利用水源熱泵集熱技術和常用的換熱器導熱來替代水套爐加熱，整體結(jié) 構設計合理，所以很容易實現(xiàn)。集熱時，井內(nèi)的抽水潛水泵抽出的井水溫約 為12'C左右，經(jīng)水源換熱器導熱后，采用本申請人設計的"防堵塞自動排污 回灌裝置"將已被提取熱量的井水進行回灌，回灌水與地熱源換熱后，再從熱 井中抽至水源換熱器導熱，不斷完成循環(huán)供熱，這就從根本上解決了傳統(tǒng)水 套爐存在的能源浪費和運行安全隱患以及水源熱泵集熱井存在的井管堵塞等
諸多問題。該裝置將水源換熱器提取的熱量送到水源熱泵機組，因水源熱泵 機組的高熱循環(huán)管路連通介質(zhì)加熱器內(nèi)的加熱管，故可將介質(zhì)加熱器內(nèi)的的 由換熱介質(zhì)入口端傳輸?shù)木诮橘|(zhì)加熱到設定溫度，然后再將被加熱的井口 介質(zhì)從介質(zhì)加熱器的換熱介質(zhì)出口端，通過換熱介質(zhì)輸出管傳輸?shù)郊斦尽?該裝置采用可再生的水源熱能，取消水套爐用的油、煤、氣等燃料，明顯節(jié) 約一次性能源。其采用常規(guī)的自動化控制技術，使操作更加簡便，明顯降低 運行成本和維護費用，完全消除燃料燃燒不充分產(chǎn)生的煙塵及其燃燒器使用 不當帶來的危及設備和人身安全的隱患等，無環(huán)境污染，顯著提高油井運行 穩(wěn)定性和安全可靠性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。 圖1是本實用新型的一種I型結(jié)構示意圖。圖2是本實用新型的一種II型結(jié)構示意圖。 圖3是圖1和圖2中的自動控制強力排污泵的一種結(jié)構示意圖。 圖中序號說明l集輸站、2換熱介質(zhì)輸出管、3井口介質(zhì)傳輸管、4抽 油機井口、 5介質(zhì)加熱器、6機房、7水源熱泵機組、8水源換熱器、9渾濁 水吸管、IO沉降池、11自動控制強力排污泵、12抽水井井管、13隔離密封、 14抽水潛水泵、15回灌水管、16回灌井井管、17隔板、18基座、19泵體、 20主葉輪、21副葉輪、22油室、23電機軸、24電機、25主電纜、26控制 電纜、27油水探頭、28雙端面機械密封、29攪拌器。
具體實施方式
根據(jù)圖1 3詳細說明本實用新型的具體結(jié)構。該裝置采用成熟的熱泵集 熱技術和常用換熱器的集熱方式，來替代現(xiàn)有油井傳統(tǒng)的水套爐加熱裝置， 其可以根據(jù)現(xiàn)有水源熱泵機組集熱井的規(guī)格和使用需要，設計成I型結(jié)構和 II型結(jié)構。圖1所示的是I型結(jié)構示意圖，將自動控制強力排污泵安裝在集 熱井為抽水井的井管內(nèi)的回灌水層底部。圖2所示的是n型結(jié)構示意圖)。它包括組裝在機房6中的熱泵機組7和水源換熱器8、介質(zhì)加熱器5、與抽油機 井口 4連通的井口介質(zhì)傳輸管3、連通集輸站1的換熱介質(zhì)輸出管2、組裝在 集熱井抽水井管12內(nèi)的抽水潛水泵14和隔離密封13、組裝在抽水井管12 內(nèi)或回灌井井管16內(nèi)的"防堵塞自動排污回灌裝置"(己由本申請人同時申請 專利)的自動控制強力排污泵11、回灌水管15以及沉降池10等件。其中水 源熱泵機組7和水源換熱器8、介質(zhì)加熱器5、抽水潛水泵14、自動控制強 力排污泵11等的規(guī)格、型號可根據(jù)實際使用要求采用市售產(chǎn)品或?qū)I(yè)廠生產(chǎn) 的定型配套產(chǎn)品，也可以用戶要求設計。井口介質(zhì)傳輸管3連接介質(zhì)加熱器 5的換熱介質(zhì)入口端，換熱介質(zhì)出口端連接與集輸站1連通的換熱介質(zhì)輸出 管2。由常用的蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和循環(huán)泵等組成的水源熱泵機組7 的高熱循環(huán)管路連通介質(zhì)加熱器5內(nèi)的加熱管(圖中未示出)進、出口端。"防 堵塞自動排污回灌裝置"的設置在集熱井抽水井管12內(nèi)或回灌井井管16內(nèi)的 回灌水層底部的自動控制強力排污泵ll，在泵體19內(nèi)集成由主葉輪20、副 葉輪21構成的雙流道無堵塞葉輪。組裝有主葉輪20、副葉輪21的電機軸23 的末端固定攪拌器29。攪拌泵29置于排污泵基座18進水腔內(nèi)的隔板17下 方的通道內(nèi)。泵體19出口端通過渾濁水吸管9連接井管外的帶有濾網(wǎng)的沉降 池IO。因"防堵塞自動排污回灌裝置"可以有效地防止回灌井堵塞，故不僅可 以延長該類集熱井的使用壽命，而且能明顯減少多管井所用的回灌井的數(shù)量， 進一步節(jié)約集熱井的運行成本和維護費用。本實用新型的油田井口用水源熱泵供熱裝置，其使用操作步驟與現(xiàn)有水 源熱泵機組及其集熱井、換熱器的要求相同。它適用范圍比較廣泛，既可以 用于新建單井采集的混合介質(zhì)加熱，也可以用于舊單井的傳統(tǒng)加熱裝置的改 造。其水源熱泵機組7和介質(zhì)加熱器5還可以用于集輸站1的傳統(tǒng)加熱裝置 的改造，水源熱泵機組7也可以用于集輸站1的油水分離的污水余熱回收。
權利要求1、一種油田井口用水源熱泵供熱裝置，包括井口介質(zhì)傳輸管、連通集輸站的換熱介質(zhì)輸出管、連接熱泵機組的水源換熱器及其組裝在集熱井井管內(nèi)的抽水潛水泵和回灌水管，其特征在于所述井口介質(zhì)傳輸管連接介質(zhì)加熱器的換熱介質(zhì)入口端，換熱介質(zhì)出口端連接與集輸站連通的換熱介質(zhì)輸出管，所述水源熱泵機組的高熱循環(huán)管路連通介質(zhì)加熱器內(nèi)的加熱管，集熱井井管內(nèi)的回灌水層底部設置自動控制強力排污泵，在所述排污泵的泵體內(nèi)集成由主、副葉輪構成的雙流道無堵塞葉輪，組裝有主、副葉輪的電機軸的末端固定攪拌器，所述攪拌器置于排污泵基座進水腔內(nèi)的隔板下方的通道內(nèi)，泵體出口端通過渾濁水吸管連接井管外的沉降池。
專利摘要一種油田井口用水源熱泵供熱裝置，包括井口介質(zhì)傳輸管、連通集輸站的換熱介質(zhì)輸出管、連接水源熱泵機組的水源換熱器及其組裝在集熱井井管內(nèi)的抽水潛水泵和回灌水管，其技術要點是井口介質(zhì)傳輸管及與集輸站連通的換熱介質(zhì)輸出管分別連接介質(zhì)加熱器的換熱介質(zhì)入、出口端，熱泵機組的高熱循環(huán)管路連通介質(zhì)加熱器內(nèi)的加熱管，集熱井井管內(nèi)的回灌水層底部設置由主、副葉輪構成的雙流道無堵塞葉輪及組裝在電機軸的末端固定攪拌器的自動控制強力排污泵，泵體出口端通過渾濁水吸管連接井管外的沉降池。它結(jié)構設計合理，操作簡便，采用可再生能源，無環(huán)境污染，明顯節(jié)約一次性能源，顯著降低運行成本和維護費用，提高油井運行穩(wěn)定性和安全可靠性。
文檔編號E21B36/00GK201034026SQ20072001236
公開日2008年3月12日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權日2007年5月29日
發(fā)明者靖洪銘, 靖淑媛 申請人:靖洪銘;靖淑媛