[發明專利]可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴和臨界流量調控方法

在審

• 申請號: 202010937663.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN114427409A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 劉明;謝志勤;蓋平原;戴宇婷;劉廷峰;尚躍強;張紫軍;張鵬;逯國成;王飛
• 申請（專利權）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石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B41/00;E21B47/06;E21B47/00;G06Q50/02
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發明提供一種可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴和臨界流量調控方法，該可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴包括臨界流文丘里噴嘴、調節錐、調節桿、調節手輪、噴嘴出口和噴嘴進口，該噴嘴出口與該臨界流文丘里噴嘴的出口同向，該噴嘴進口的方向與該噴嘴出口的方向垂直，該調節錐與該臨界流文丘里噴嘴同軸心且置于該臨界流文丘里噴嘴內部，該調節桿與該調節錐同軸心固定連接且位于該調節錐上游，該調節錐通過該調節手輪在該調節桿的帶動下在軸向上來回移動，并與該臨界流文丘里噴嘴組成了一個面積可變的流通通道。本發明可以實現地面各分支管蒸汽流量的在線調節和自動控制，對提高地面注汽系統調控精度，提高同注井整體油汽比有重要的意義。

技術領域

本發明涉及流體控制技術領域，特別是涉及到一種可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴和臨界流量調控方法。

背景技術

蒸汽驅熱力采油過程中，往往采用一爐注多井的形式。而最理想的蒸汽配注方式就是，各注汽井能夠按照設定流量的等干度配注。但是由于各分支管路之間是一種并聯的關系，用常規調節閥對流量進行調節時各支路之間會相互干擾，使得各井很難按各自的設計流量注入。研究表明，各分支管蒸汽分配效果取決于分配器結構，各支路入口流型以及各支路阻力特性。即使分配器結構和入口蒸汽流型完全對稱，在各井吸氣能力不同或下游壓力擾動導致的支路阻力特性不同時，仍會出現各支路干度偏差大和流量相互干擾問題。

目前國內大多數注汽井仍然通過調節閥門(如多孔閥,針閥等)來對流量進行控制，這種亞臨界裝置由于缺乏可靠的流量測量手段，調節往往很盲目，實際上處于放任自流的狀態。它的另一個缺點是調節過程中各支路之間相互影響嚴重，需要反復高頻的調節來應對變化的工況，所以即使有測量手段，也很難達到預想的流量值。

此時往往采用臨界流噴嘴控制各井的注汽量。對于給定為臨界流噴嘴，在臨界流狀態下，各支路的流量只由上游蒸汽參數決定，不受油層阻力變化的影響。臨界流文丘里噴嘴可以自動精確控制注入各井的流量大小而與各井的地層壓力無關。常規的固定式臨界流噴嘴流量控制范圍單一，要想調節流量，主要有兩種途徑，一是調節進口壓力參數，二是改變喉部尺寸。但是，由于鍋爐出口蒸汽參數基本維持不變，對蒸汽參數調節經濟性差；此外，通過更換不同喉徑的噴嘴或者多個噴嘴并聯安裝來改變喉部尺寸，使得工作效率低、結構和操作復雜。

在申請號：201410638724.9的中國專利申請中，涉及到一種可調式蒸汽流量控制裝置，包括流量調節器、傳動裝置，所述流量調節器包括活動式浮子、臨界流噴嘴，所述臨界流噴嘴被套在蒸汽管內壁，在臨界流噴嘴中心設置活動式浮子，所述活動式浮子外形為圓錐形，臨界流噴嘴內壁為喇叭形，并且活動式浮子、臨界流噴嘴之間形成環空式流道，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而無級改變環空式流道的過流面積實現蒸汽流量控制。所述流量調節器、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徑由左至右逐漸變大。但是在本申請中，并未給出在不同的入口蒸汽壓力、溫度和干度的情況下，需要調控的蒸汽流量與需要調節的調節錐位移之間的定量關系，這就導致了蒸汽流量的調節屬于一種被動式的調節，需要對照多相流量計，經過反復多次的調節才能達到設計調控蒸汽流量。

為此我們發明了一種新的可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴和臨界流量調控方法，解決了以上技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以根據設計蒸汽質量流量計算調節錐的位移，來實現蒸汽流量的調節的可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴和臨界流量調控方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴，該可調式蒸汽臨界流文丘里噴嘴包括臨界流文丘里噴嘴、調節錐、調節桿、調節手輪、噴嘴出口和噴嘴進口，該噴嘴出口與該臨界流文丘里噴嘴的出口同向，該噴嘴進口的方向與該噴嘴出口的方向垂直，該調節錐與該臨界流文丘里噴嘴同軸心且置于該臨界流文丘里噴嘴內部，該調節手輪連接于該調節桿，該調節桿與該調節錐同軸心固定連接且位于該調節錐上游，該調節錐通過該調節手輪在該調節桿的帶動下在軸向上來回移動，并與該臨界流文丘里噴嘴組成了一個面積可變的流通通道。