一种新型井下蒸汽生成器模拟装置及使用方法与流程

本发明涉及一种石油开采模拟装置及方法，特别涉及一种新型井下蒸汽生成器模拟装置及使用方法。

背景技术：

为了提高稠油油藏的采收率，目前最常用的稠油热采方式为蒸汽吞吐以及蒸汽驱，蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段，即注汽、焖井及回采。蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后，为进一步提高采收率而采取的一项热采方法，蒸汽驱采油就是由注入井连续不断地往油层中注入高干度的蒸汽，蒸汽不断地加热油层，从而大大降低了地层原油的粘度。注入的蒸汽在地层中变为热的流体，将原油驱赶到生产井的周围，并被采到地面上来。

蒸汽吞吐以及蒸汽驱两种热采方式都需要进行注气工艺，目前现有的供气系统运行存在很多问题，一是结构复杂：主要包括蒸汽锅炉、地面螺杆泵驱动装置，井口密封器、注汽井口、隔热油管、热采封隔器等，整个系统运行复杂成本高；二是热采设备维护成本高：现有的供气系统在长时间使用后，在蒸汽锅炉内会产生结垢，结垢会影响蒸汽锅炉的热效率；二是热量损失严重，注气管道在通向重油层的过程中，蒸汽会在地下水层处产生冷凝，造成热量的大量损失，地面注汽锅炉在生成蒸汽的过程中也会造成大量的热量损失。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种新型井下蒸汽生成器模拟装置及使用方法，解决了现有供气系统的各种问题，提高蒸汽吞吐以及蒸汽驱的热量使用效率。

本发明提到的一种新型井下蒸汽生成器模拟装置，包括试验台（1）、动力系统（2）、蒸汽生成系统（3），所述试验台（1）上安装固定动力系统（2）和蒸汽生成系统（3），所述试验台（1）主要由支持机构（1-1）、蒸汽生成器座（1-2）、电机座（1-3）组成，为整个实验系统的平稳运行提供基础；所述动力系统（2）主要由变速电动机（2-1）、电动机安装座（2-2）、大带轮（2-3）组成，变速电动机（2-1）通过电动机安装座（2-2）安装在电机座（1-3）上；所述蒸汽生成系统（3）主要包括蒸汽生成器（3-1）、蒸汽生成器安装座（3-2）、小带轮（3-3）组成，蒸汽生成器（3-1）通过蒸汽生成器安装座（3-2）固定，动力系统（2）的大带轮（2-3）带动蒸汽生成系统的小带轮（3-3）旋转，小带轮（3-3）带动蒸汽生成器（3-1）的转子高速旋转，进而带动转子表层深孔空化作用，将水的动能转变为热能，将泵入水加热成水蒸汽。

优选的，上述蒸汽生成器（3-1）包括主轴（4-1）、前轴承压盖（4-2）、后轴承压盖（4-3）、蒸汽生成器主体（4-4）、进水口（4-5）、间隙外壳（4-6）、一级外壳端盖（4-8）、外壳端盖（4-9）、出口水管接头（4-10）、轴承转轴（4-11）、转子主体（4-12）、深沟球轴承（4-13）、全螺纹连接（4-15），所述主轴（4-1）的一端由小带轮（3-3）驱动，为蒸汽生成器（3-1）提供动力，蒸汽生成器主体（4-4）的上侧设有进水口（4-5），蒸汽生成器主体（4-4）的两侧分别设有前轴承压盖（4-2）和后轴承压盖（4-3），且主轴（4-1）的两端分别设有为主轴提供支撑的深沟球轴承（4-13），所述主轴（4-1）的另一端连接转子主体（4-12），所述转子主体（4-12）的外侧套有间隙外壳（4-6），并且与一级外壳端盖（4-8）配合，形成密封腔，所述进水口（4-5）连通到间隙外壳（4-6）与转子主体（4-12）之间的缝隙，转子主体（4-12）的右端通过轴承转轴（4-11）与一级外壳端盖（4-8）配合，一级外壳端盖（4-8）上设有多个通孔，在一级外壳端盖（4-8）的外侧设有外壳端盖（4-9），外壳端盖（4-9）的中心设有出口水管接头（4-10），水蒸汽通过一级外壳端盖（4-8）的通孔进入外壳端盖（4-9）的出口水管接头（4-10）。

优选的，上述转子主体（4-12）的右侧设有转子延长体（4-7），可提高空化面积，转子延长体（4-7）通过轴承（4-14）与轴承转轴（4-11）连接。

优选的，上述蒸汽生成器主体（4-4）与外壳端盖（4-9）之间通过全螺纹连接杆（4-15）活动连接。

优选的，上述转子主体（4-12）的内腔一端与主轴（4-1）连接，另一端与转子延长体（4-7）活动连接，在转子主体（4-12）的外围设有多个深孔，通过旋转的深孔的空化作用，将水的动能转变为热能。

优选的，上述转子延长体（4-7）的一端与转子主体（4-12）活动连接，另一端通过轴承转轴（4-11）与一级外壳端盖（4-8）的中心配合；所述转子主体（4-12）的表面设有多个深孔，通过旋转的深孔的空化作用，将水的动能转变为热能。

本发明提到的一种新型井下蒸汽生成器模拟装置的使用方法，包括以下步骤：

一、将模拟装置组装完成，在试验台（1）上安装固定动力系统（2）和蒸汽生成系统（3），通过动力系统（2）的大带轮（2-3）带动蒸汽生成系统（3）的小带轮（3-3）旋转，小带轮（3-3）带动蒸汽生成器（3-1）的转子高速旋转；

二、向蒸汽生成系统（3）的顶部进水口（4-5）泵入定量的水，所述转子主体（4-12）的外侧套有间隙外壳（4-6），并且与一级外壳端盖（4-8）配合，形成密封腔，所述进水口（4-5）连通到间隙外壳（4-6）与转子主体（4-12）之间的缝隙；泵入的水在转子主体（4-12）的高速旋转下被加热，通过转子主体（4-12）的高速旋转以及转子表层的深孔空化作用，将水的动能转变为热能，将泵入水加热成水蒸汽，再通过外壳端盖（4-9）的出口水管接头（4-10）喷出水蒸汽。

优选的，转子主体（4-12）的右端可活动连接转子延长体（4-7），可以增加转子主体的长度，提高空化面积。

本发明的有益效果是：本发明通过变速电动机带动蒸汽生成系统产生水蒸汽，其中蒸汽生成系统内设有转子主体，通过转子主体的高速旋转以及转子表层深孔空化作用，将水的动能转变为热能，将泵入水加热成水蒸汽；而且，转子主体可以根据实验需要增设转子延长体，实现更好的空化作用，从而增加加热效果；本发明解决了现有供气系统的各种问题，提高蒸汽吞吐以及蒸汽驱的热量使用效率。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是蒸汽生成器的结构示意图；

图1中：试验台1、动力系统2、蒸汽生成系统3、支持机构1-1、蒸汽生成器座1-2、电机座1-3、变速电动机2-1、电动机安装座2-2、大带轮2-3；蒸汽生成器3-1、蒸汽生成器安装座3-2、小带轮3-3；

图2中：主轴4-1、前轴承压盖4-2、后轴承压盖4-3、蒸汽生成器主体4-4、进水口4-5、间隙外壳4-6、转子延长体4-7、一级外壳端盖4-8、外壳端盖4-9、出口水管接头4-10、轴承转轴4-11、转子主体4-12、深沟球轴承4-13、轴承4-14、全螺纹连接4-15。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提到的一种新型井下蒸汽生成器模拟装置，包括试验台1、动力系统2、蒸汽生成系统3，所述试验台1上安装固定动力系统2和蒸汽生成系统3，所述试验台1主要由支持机构1-1、蒸汽生成器座1-2、电机座1-3组成，为整个实验系统的平稳运行提供基础；所述动力系统2主要由变速电动机2-1、电动机安装座2-2、大带轮2-3组成，变速电动机2-1通过电动机安装座2-2安装在电机座1-3上；所述蒸汽生成系统3主要包括蒸汽生成器3-1、蒸汽生成器安装座3-2、小带轮3-3组成，蒸汽生成器3-1通过蒸汽生成器安装座3-2固定，动力系统2的大带轮2-3带动蒸汽生成系统的小带轮3-3旋转，小带轮3-3带动蒸汽生成器3-1的转子高速旋转，进而带动转子表层深孔空化作用，将水的动能转变为热能，将泵入水加热成水蒸汽。

其中，可以为动力系统以及蒸汽生成系统的运行提供支撑与位置调整，所述的蒸汽生成器座可以根据蒸汽生成器的长度来调节安装位置；另外，变速电动机可以根据实验要求来调节转速，转速范围为0r/min-1500r/min，所述的电动机安装座可以将变速电动机固定于试验台，防止变速电动机震动，所述的大带轮通过皮带连接为蒸汽生成系统提供稳定转速。

参照附图2，本发明的蒸汽生成器3-1包括主轴4-1、前轴承压盖4-2、后轴承压盖4-3、蒸汽生成器主体4-4、进水口4-5、间隙外壳4-6、一级外壳端盖4-8、外壳端盖4-9、出口水管接头4-10、轴承转轴4-11、转子主体4-12、深沟球轴承4-13、全螺纹连接4-15，所述主轴4-1的一端由小带轮3-3驱动，为蒸汽生成器3-1提供动力，蒸汽生成器主体4-4的上侧设有进水口4-5，蒸汽生成器主体4-4的两侧分别设有前轴承压盖4-2和后轴承压盖4-3，且主轴4-1的两端分别设有为主轴提供支撑的深沟球轴承4-13，所述主轴4-1的另一端连接转子主体4-12，所述转子主体4-12的外侧套有间隙外壳4-6，并且与一级外壳端盖4-8配合，形成密封腔，所述进水口4-5连通到间隙外壳4-6与转子主体4-12之间的缝隙，转子主体4-12的右端通过轴承转轴4-11与一级外壳端盖4-8配合，一级外壳端盖4-8上设有多个通孔，在一级外壳端盖4-8的外侧设有外壳端盖4-9，外壳端盖4-9的中心设有出口水管接头4-10，水蒸汽通过一级外壳端盖4-8的通孔进入外壳端盖4-9的出口水管接头4-10。

另外，上述转子主体4-12的右侧设有转子延长体4-7，可提高空化面积，转子延长体4-7通过轴承4-14与轴承转轴4-11连接。

优选的，上述蒸汽生成器主体4-4与外壳端盖4-9之间通过全螺纹连接杆4-15活动连接，密封整个蒸汽生成器。

优选的，上述转子主体4-12的内腔一端与主轴4-1连接，另一端与转子延长体4-7活动连接，在转子主体4-12的外围设有多个深孔，通过旋转的深孔的空化作用，将水的动能转变为热能。

优选的，上述转子延长体4-7的一端与转子主体4-12活动连接，另一端通过轴承转轴4-11与一级外壳端盖4-8的中心配合；所述转子主体4-12的表面设有多个深孔，通过旋转的深孔的空化作用，将水的动能转变为热能。

本发明提到的一种新型井下蒸汽生成器模拟装置的使用方法，包括以下步骤：

一、将模拟装置组装完成，在试验台1上安装固定动力系统2和蒸汽生成系统3，通过动力系统2的大带轮2-3带动蒸汽生成系统3的小带轮3-3旋转，小带轮3-3带动蒸汽生成器3-1的转子高速旋转；

二、向蒸汽生成系统3的顶部进水口4-5泵入定量的水，所述转子主体4-12的外侧套有间隙外壳4-6，并且与一级外壳端盖4-8配合，形成密封腔，所述进水口4-5连通到间隙外壳4-6与转子主体4-12之间的缝隙；泵入的水在转子主体4-12的高速旋转下被加热，通过转子主体4-12的高速旋转以及转子表层的深孔空化作用，将水的动能转变为热能，将泵入水加热成水蒸汽，再通过外壳端盖4-9的出口水管接头4-10喷出水蒸汽。

另外，转子主体4-12的右端可活动连接转子延长体4-7，可以增加转子主体的长度，提高空化面积。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。