專利名稱：熱回收式液氮泵撬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種液氮泵設(shè)備，即把低壓低溫液氮轉(zhuǎn)換為高壓常溫氮氣輸出的設(shè)備，屬 于油田液氮施工作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代石油工業(yè)中，氮氣技術(shù)的快速發(fā)展使它廣泛應(yīng)用于尤其生產(chǎn)的許多環(huán)節(jié)，與常規(guī)方 法相比，利用氮氣對油井、油層進(jìn)行處理，具有安全、省時、快捷、高效的特點。而且成功 率高。不僅適用于常規(guī)油藏，在低壓、低滲、粘土膠結(jié)等特殊油氣藏中也有獨到的作用?；?于氮氣密度低，穩(wěn)定性好、意壓縮的特點，它在提高采收率、鉆井、射孔、增產(chǎn)措施、修井 方面有著廣泛的應(yīng)用。
常規(guī)的氮氣作業(yè)設(shè)備是制氮拖車，其利用膜分離技術(shù)在常溫下從空氣中分離出氮氣，制 出的氮氣經(jīng)增壓機高壓注入。但氮氣的排量較小(〈3(WVmin)，工作壓力不高(最高35Mpa )，純度較低(〈95%)，很難滿足油氣作業(yè)的很多要求。
隨著目前石油勘探開發(fā)力度的增加，需要大排量、高壓力的氮氣作業(yè)設(shè)備來滿足施工要求。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的利用工業(yè)液氮資源，利用液氮罐儲存，采用液氮高壓柱塞泵將液氮 增壓，然后由蒸發(fā)器加熱變?yōu)槌馗邏旱獨馀懦龊笥糜谑┕ぁ?br> 本實用新型采用的技術(shù)方案是熱回收式液氮泵撬，由動力撬(主撬)和罐撬(副撬) 兩部分組成，動力撬由發(fā)動機、分動箱、液壓系統(tǒng)、液氮高壓柱塞泵、功率計(水剎車)、 潤滑系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、冷卻劑循環(huán)離心泵、液氮蒸發(fā)器、液氮吸入系統(tǒng)、氮氣排出高壓管 匯系統(tǒng)、控制臺和儀表(包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超壓、超低溫保護(hù)系統(tǒng))、燃油箱、液壓油箱 、循環(huán)冷卻劑水箱組成；罐撬由低溫液氮罐、液氮增壓器、液氮罐保護(hù)系統(tǒng)組成。其特征在 于發(fā)動機后部連接分動箱，分動箱后部連接液壓系統(tǒng)的液壓油泵，液壓油泵驅(qū)動液壓馬達(dá)
，液壓馬達(dá)驅(qū)動液氮高壓柱塞泵。動力驅(qū)動系統(tǒng)屬于靜液壓傳動。
所述的熱回收式液氮泵橇采用熱回收式液氮加熱技術(shù)，液氮蒸發(fā)器系統(tǒng)完全利用發(fā)動機 熱回收系統(tǒng)來蒸發(fā)液氮，蒸發(fā)液氮所需要的全部熱量從發(fā)動機獲得。發(fā)動機的廢熱和其他系 統(tǒng)的輻熱都轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)液氮的有用熱量，包括發(fā)動機廢氣供熱、發(fā)動機冷卻劑供熱、液壓系 統(tǒng)液壓油供熱、液氮高壓柱塞泵潤滑油供熱、分動箱潤滑油供熱。同時，為了平衡冷卻系 統(tǒng)的熱負(fù)荷，功率計(水剎車)通過對發(fā)動機的加載能將發(fā)動機動能轉(zhuǎn)變水剎車介質(zhì)熱能被 傳遞到冷卻系統(tǒng)，由此可提供足夠的熱量供液氮蒸發(fā)。
動力撬(主撬)既可以與罐撬(副撬)連接使用，也可以單獨配合其它液氮罐使用。
本實用新型具有如下優(yōu)點
1、 該設(shè)備直接利用工業(yè)液氮，并有液氮罐存儲，通過液氮高壓柱塞泵將液氮增壓，然 后由蒸發(fā)器加熱變?yōu)槌馗邏旱獨廨敵?。排出壓力?可達(dá)103Mpa)，氮氣排量大(可達(dá) 200m3/min)，氮氣純度高(99%)。滿足大排量、高壓力的施工需要。尤其在混氣壓裂、酸化 、氣舉、射孔等方面應(yīng)用效果突出。
2、 主撬既可以與副撬連接使用，也可以單獨配合其它液氮罐使用，組合及分體非常方 便。這尤其在山區(qū)、海上平臺、沙漠等對設(shè)備體積和重量要求嚴(yán)格的場合應(yīng)用非常便利。
3、 采用熱回收式液氮蒸發(fā)系統(tǒng)，更加安全可靠。尤其在安全性要求較高的氣井適用。
4、 該設(shè)備采用靜液壓傳動系統(tǒng)，更易于實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速平穩(wěn)、均勻、準(zhǔn)確，微 動性能好；動力性能好，能適應(yīng)作業(yè)中負(fù)荷變化劇烈、變速和換向頻繁的工況，傳動平穩(wěn)。
5、 該設(shè)備具有超壓、超低溫自動保護(hù)功能，可有效地保護(hù)油井、設(shè)備及人身安全。


圖1是本實用新型的整機工作正面示意圖， 圖2是本實用新型的整機工作俯視示意圖，
圖中，1-動力撬(主撬)，2-發(fā)動機，3-分動箱，4-功率計(水剎車)，5-液壓系統(tǒng)， 6-冷卻劑循環(huán)離心泵，7-潤滑系統(tǒng)，8-液氮高壓柱塞泵，9-液氮蒸發(fā)器，10-循環(huán)冷卻劑水 箱，11-控制臺和儀表(包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超壓、超低溫保護(hù)系統(tǒng))，12-液壓油箱，13-熱交換系統(tǒng)，14-燃油箱，15-氮氣排出高壓管匯系統(tǒng)，16-液氮罐保護(hù)系統(tǒng)，17—液氮吸入
系統(tǒng)，18-低溫液氮罐，19-液氮增壓器，20-罐撬(副撬)。
具體實施方式

為了進(jìn)一步公開本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖通過實施例作詳細(xì)說明 圖l是熱回收式液氮泵橇整機工作正面示意圖。如圖1和圖2所示，熱回收式液氮泵橇由 動力撬(主撬)l和罐撬(副撬)20兩部分組成，動力撬1由發(fā)動機2、分動箱3、液壓系統(tǒng)5 、液氮高壓柱塞泵8、功率計(水剎車)4、潤滑系統(tǒng)7、熱交換系統(tǒng)13、冷卻劑循環(huán)離心泵 6、液氮蒸發(fā)器9、液氮吸入系統(tǒng)17、氮氣排出高壓管匯系統(tǒng)15、控制臺和儀表(包括數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)和超壓、超低溫保護(hù)系統(tǒng))11、燃油箱14、液壓油箱12、循環(huán)冷卻劑水箱10等組成； 罐撬20由低溫液氮罐18、液氮增壓器19、液氮罐保護(hù)系統(tǒng)16等組成，使整機具有存貯、運輸 液氮，將低壓液氮加壓至高壓液氮，并將此高壓下的低溫液氮蒸發(fā)后排出高壓常溫氮氣，用 于施工作業(yè)。
該設(shè)備工作過程外部液氮罐通過左右及后部三個進(jìn)口 (可以分別也可以同時)向罐撬 20補充液氮，(如果分體使用不用罐撬20時，也可以外部液氮罐通過三個進(jìn)口分別或同時直 接進(jìn)入動力撬l)。罐撬20本身設(shè)有液氮罐保護(hù)系統(tǒng)16 (包括安全閥、行車閥、爆破膜)； 設(shè)有液氮增壓器19，液氮罐可通過本身增壓器的增壓，以一定壓力的液氮通過低溫閥門進(jìn)入 主撬1的液氮吸入系統(tǒng)17。正常作業(yè)時，首先要進(jìn)行冷泵，打開放空閥，使液氮由低壓吸入 系統(tǒng)進(jìn)入液氮高壓柱塞泵8的冷端，經(jīng)排空閥排出廢氣，冷泵充分后，即可啟動發(fā)動機2進(jìn)行 泵注作業(yè)。位于主撬1上的發(fā)動機2驅(qū)動分動箱3，分動箱3驅(qū)動液壓系統(tǒng)5的液壓油泵，液壓 油泵通過液壓馬達(dá)驅(qū)動液氮高壓柱塞泵8運轉(zhuǎn)，液氮高壓柱塞泵8速度由儀表控制臺11控制以 滿足不同排量作業(yè)的需要。分動箱3同時驅(qū)動功率計(水剎車)4。功率計(水剎車)4用于 大排量時加熱使用；冷卻劑循環(huán)離心泵6由液壓系統(tǒng)5驅(qū)動，為液氮蒸發(fā)器9及熱交換系統(tǒng)13
(發(fā)動機廢氣供熱、發(fā)動機冷卻劑供熱、液壓系統(tǒng)液壓油供熱、高壓液氮泵潤滑油供熱、分 動箱潤滑油供熱)提供冷卻劑循環(huán)壓力。液氮高壓柱塞泵8運轉(zhuǎn)后，將低溫低壓液氮經(jīng)其冷 端增壓至高壓液氮，高壓低溫液氮經(jīng)液氮蒸發(fā)器9加熱后變?yōu)槌馗邏旱獨猓缓蠼?jīng)氮氣排 出高壓管匯系統(tǒng)15 (包括單流閥、旋塞閥及高壓管匯)排出。儀表控制臺ll對作業(yè)全過程進(jìn) 行監(jiān)控，施工數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄及傳送。
泵注過程中一旦出現(xiàn)氮氣超過預(yù)先設(shè)定的壓力或溫度低于預(yù)先設(shè)定的溫度，電液控制系 統(tǒng)將自動切斷動力系統(tǒng)，使液氮高壓柱塞泵8停止運轉(zhuǎn)，復(fù)位后，又可正常作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種熱回收式液氮泵橇，由動力撬主撬和罐撬副撬兩部分組成，動力撬由發(fā)動機、分動箱、液壓系統(tǒng)、液氮高壓柱塞泵、功率計水剎車、潤滑系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、冷卻劑循環(huán)離心泵、液氮蒸發(fā)器、液氮吸入系統(tǒng)、氮氣排出高壓管匯系統(tǒng)、控制臺和儀表包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超壓、超低溫保護(hù)系統(tǒng)、燃油箱、液壓油箱、循環(huán)冷卻劑水箱等組成；罐撬由低溫液氮罐、液氮增壓器、液氮罐保護(hù)系統(tǒng)等組成，其特征在于發(fā)動機后部連接分動箱，分動箱后部連接液壓系統(tǒng)的液壓油泵，液壓油泵驅(qū)動液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)驅(qū)動液氮高壓柱塞泵，動力驅(qū)動系統(tǒng)屬于靜液壓傳動。
專利摘要一種性能很好的熱回收式液氮泵撬，可在低壓狀態(tài)下短期儲存和運輸及泵注液氮，并能把低壓液氮轉(zhuǎn)換為高壓氮氣輸出。它由動力撬和罐撬兩部分組成，動力撬由發(fā)動機、分動箱、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、液氮高壓泵、潤滑系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、液氮蒸發(fā)器、控制系統(tǒng)及儀表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成；罐撬由低溫液氮罐、液氮增壓器等組成。液氮泵作業(yè)不僅高效、省時、安全、快捷，而且其對油氣藏特有的保護(hù)作用是常規(guī)作業(yè)所無法比擬的，可廣泛用于低壓低產(chǎn)氣井、深井的壓后排液、多層分層壓裂、沖砂解堵、酸化、修井以及固井等井下作業(yè)，如氮氣氣舉，液氮拌注壓裂，混氣酸化，氮氣正壓射孔，氮氣墊測試，氮氣置換等。
文檔編號F17C7/04GK201190892SQ20082030022
公開日2009年2月4日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者東 劉, 劉安海, 姜曉寶, 孫偉杰, 趙衛(wèi)東 申請人:煙臺杰瑞石油服務(wù)集團(tuán)股份有限公司