一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置，包括：液氮源模块、低温分配模块及控制模块，液氮源模块包括液氮贮槽及与液氮贮槽连接的空温式换热器，空温式换热器将来自液氮贮槽的液氮气化为常温的氮气，低温分配模块包括氮气兑温器，空温式换热器的一端连接所述液氮贮槽，另一端与所述氮气兑温器的常温氮气入口相连，通过所述常温氮气入口通入的氮气向上运动与通过液氮入口进入的液氮混合、换热，得到冷氮气，并通过冷氮气出口输出，控制模块用于控制管路上的低温流量控制阀以及检测所述氮气兑温器的温度检测装置，对冷氮气进行测量与调控，从而实现冷却目标温度可控、冷冻速度可控，避免材料改性同时保证井筒安全。

【技术实现步骤摘要】
一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置
本专利技术涉油田井口冷冻暂堵
，在管道或井口进行冷冻暂堵作业时提供稳定、可靠的冷源，具体是一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置。
技术介绍
在石油天然气开采过程中，维持井筒内压力和地层压力的相对平衡非常重要，在实施油井或者气井的带压修井更换采油采气井口或者部分闸阀作业时，需要对井下通往地面的油气通道进行封堵，传统的机械堵塞方式，工艺复杂，操作时间长，不能同时封堵油管内径和环空，密封很不可靠，容易发生重大安全事故，为此，发展了冷冻暂堵技术，冷冻暂堵技术已经在化工、石油、天然气、供水系统等领域取得了大量的应用。在实施油井或者气井的带压修井更换采油采气井口或者部分闸阀作业时，需要对井下通往地面的油气通道进行封堵，传统机械的堵塞技术工艺较为复杂，操作时间较长，并且难以同时封堵井口和环空，而且密封不可靠，因此需要采用冷冻暂堵技术实现在最短时间内对井内套管进行封堵。冷冻暂堵技术的核心在于对注入井口内的暂堵剂进行冷冻，实现对管道的封堵，目前常使用的方案有冷冻盒装置以及冷氮气夹套，前者需要人工加入冷冻剂，并长时间关注冷冻剂情况，不能保证冷冻温度均匀以及合适的降温速度，工作效率低，控制不准确；后者使用液氮或冷氮气作为冷冻工质，实现了冷冻剂的自动补给，但对冷冻剂的控制还需要进一步提升，而且没有提供完备的用于提供冷冻剂的系统。此外，对油田井口实施冷冻暂堵操作时，需要提供合适温度的冷冻剂对暂堵剂进行冷冻，不合理的冷冻温度及降温速度会影响暂堵剂的密封效果，影响工作效率，甚至导致低温冷脆等不安全因素的出现。使用冷冻盒方式的冷冻暂堵方式，冷冻剂为干冰+甲醇，冷冻剂本身为温室气体及可燃性冷媒，容易成为不安全因素；使用夹套的冷冻暂堵方式，尽管使用液氮作为冷冻剂，但缺乏相应的冷冻系统对冷冻剂进行调控。
技术实现思路
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种冷却目标温度可控、冷冻速度可控且避免材料改性同时保证井筒安全的液氮冷冻装置。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置，包括：液氮源模块、低温分配模块及控制模块，其中：所述液氮源模块包括液氮贮槽及与所述液氮贮槽连接的空温式换热器，所述空温式换热器将来自所述液氮贮槽的液氮气化为常温的氮气，所述液氮源模块用于为所述低温分配模块提供常温氮气和液氮；所述低温分配模块包括氮气兑温器，所述氮气兑温器包括不锈钢兑温釜、设置于所述不锈钢兑温釜上端的液氮入口、设置于所述不锈钢兑温釜内且连接所述液氮入口的液氮喷淋雾化器、置于所述液氮喷淋雾化器下端的不锈钢丝网、设置于所述不锈钢兑温釜左下端的常温氮气入口、设置于所述不锈钢兑温釜右上端的冷氮气出口、设置于所述不锈钢兑温釜下端的底部支撑件，所述不锈钢兑温釜包裹于绝热填料夹层中，所述空温式换热器的一端连接所述液氮贮槽，另一端与所述氮气兑温器的常温氮气入口相连，通过所述常温氮气入口通入的氮气向上运动与通过所述液氮入口进入的液氮混合、并通过所述不锈钢丝网换热，得到冷氮气，并通过所述冷氮气出口输出；所述控制模块包括布置在管路上的低温流量控制阀以及检测所述氮气兑温器的温度检测装置，对冷氮气进行测量与调控。在一些较佳的实施例中，所述液氮贮槽通过三通管与所述空温式换热器和所述低温分配模块相连。在一些较佳的实施例中，所述低温分配模块还包括低温分配箱，所述氮气兑温器安装于所述低温分配箱内。在一些较佳的实施例中，所述氮气兑温器通过第一三通管的一端连接所述液氮入口，所述第一三通管的另一端连接第二三通管，所述第一三通管的第三端与第三三通管一端连接，所述氮气兑温器的冷氮气出口连接所述第三三通管的另一端，所述第三三通管的第三端与用户侧恒温器相连。在一些较佳的实施例中，所述低温分配模块还包括集成在所述低温分配箱上的低温开关阀门和低温流量控制阀，所述空温式换热器与氮气兑温器的常温氮气入口连接管路上设置有第一低温流量控制阀，所述第一三通管与所述第二三通管的连接管路上设置有第二低温流量控制阀，所述氮气兑温器的液氮入口与所述第一三通管连接管路上设置有第一低温开关阀，所述第一三通管与所述第三三通管连接管路上设置有第二低温开关阀，所述氮气兑温器的冷氮气出口与所述第三三通管连接管路上设置有第三低温开关阀。在一些较佳的实施例中，所述氮气兑温器还包括设置于所述不锈钢兑温釜两侧的侧向绝热支撑件，所述侧向绝热支撑件固定于所述绝热填料夹层中。在一些较佳的实施例中，所述侧向绝热支撑件为导热系数低的材料，如环氧玻璃钢，特氟龙等。在一些较佳的实施例中，所述氮气兑温器还包括设置于所述不锈钢兑温釜下端的底部支撑件。在一些较佳的实施例中，所述氮气兑温器还包括设置于底部、中部和冷氮气出口处的温度计。在一些较佳的实施例中，所述控制模块包括电气控制箱，集成于所述电气控制箱内用于控制所述低温流量控制阀的控制单元以及控制面板。本专利技术采用上述技术方案的优点是：本专利技术提供的一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置，包括：液氮源模块、低温分配模块及控制模块，所述液氮源模块包括液氮贮槽及与所述液氮贮槽连接的空温式换热器，所述空温式换热器将来自所述液氮贮槽的液氮气化为常温的氮气，所述液氮源模块用于为所述低温分配模块提供常温氮气和液氮，所述低温分配模块包括氮气兑温器，所述空温式换热器的一端连接所述液氮贮槽，另一端与所述氮气兑温器的常温氮气入口相连，通过所述常温氮气入口通入的氮气向上运动与通过所述液氮入口进入的液氮混合、换热，得到冷氮气，并通过所述冷氮气出口输出，所述控制模块用于控制管路上的低温流量控制阀以及检测所述氮气兑温器的温度检测装置，对冷氮气进行测量与调控，从而实现冷却目标温度可控、冷冻速度可控，避免材料改性同时保证井筒安全，同时，该液氮冷冻装置满足方便使用及运输，且不受恶劣环境影响的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的液氮冷冻装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的氮气兑温器的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的液氮冷冻装置的立体示意图。其中，100为液氮源模块，200为低温分配模块，300为控制模块，310为电气控制箱，400为低温管线，10为液氮贮槽，11为空温式换热器，20为氮气兑温器，21为不锈钢兑温釜，22为液氮入口，23为液氮喷淋雾化器，24为不锈钢丝网，25为常温氮气入口，26为冷氮气出口，27为绝热填料夹层，28为侧向绝热支撑件，29为底部支撑件，30为用户侧恒温器，40为低温分配箱，41为控制面板，L1为第一三通管，L2为第二三通管，L3为第三三通管，V1为第一低温流量控制阀，V2为第二低温流量控制阀，V21为第一低温开关阀，V22为第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置，其特征在于：包括液氮源模块、低温分配模块及控制模块，其中：/n所述液氮源模块包括液氮贮槽及与所述液氮贮槽连接的空温式换热器，所述空温式换热器将来自所述液氮贮槽的液氮气化为常温的氮气，所述液氮源模块用于为所述低温分配模块提供常温氮气和液氮；/n所述低温分配模块包括氮气兑温器，所述氮气兑温器包括不锈钢兑温釜、设置于所述不锈钢兑温釜上端的液氮入口、设置于所述不锈钢兑温釜内且连接所述液氮入口的液氮喷淋雾化器、置于所述液氮喷淋雾化器下端的不锈钢丝网、设置于所述不锈钢兑温釜左下端的常温氮气入口、设置于所述不锈钢兑温釜右上端的冷氮气出口、所述不锈钢兑温釜包裹于绝热填料夹层中，所述空温式换热器的一端连接所述液氮贮槽，另一端与所述氮气兑温器的常温氮气入口相连，通过所述常温氮气入口通入的氮气向上运动与通过所述液氮入口进入的液氮混合、并通过所述不锈钢丝网换热，得到冷氮气，并通过所述冷氮气出口输出；/n所述控制模块用于控制管路上的低温流量控制阀以及检测所述氮气兑温器的温度检测装置，对冷氮气进行测量与调控。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于油田暂堵的液氮冷冻装置，其特征在于：包括液氮源模块、低温分配模块及控制模块，其中：
所述液氮源模块包括液氮贮槽及与所述液氮贮槽连接的空温式换热器，所述空温式换热器将来自所述液氮贮槽的液氮气化为常温的氮气，所述液氮源模块用于为所述低温分配模块提供常温氮气和液氮；
所述低温分配模块包括氮气兑温器，所述氮气兑温器包括不锈钢兑温釜、设置于所述不锈钢兑温釜上端的液氮入口、设置于所述不锈钢兑温釜内且连接所述液氮入口的液氮喷淋雾化器、置于所述液氮喷淋雾化器下端的不锈钢丝网、设置于所述不锈钢兑温釜左下端的常温氮气入口、设置于所述不锈钢兑温釜右上端的冷氮气出口、所述不锈钢兑温釜包裹于绝热填料夹层中，所述空温式换热器的一端连接所述液氮贮槽，另一端与所述氮气兑温器的常温氮气入口相连，通过所述常温氮气入口通入的氮气向上运动与通过所述液氮入口进入的液氮混合、并通过所述不锈钢丝网换热，得到冷氮气，并通过所述冷氮气出口输出；
所述控制模块用于控制管路上的低温流量控制阀以及检测所述氮气兑温器的温度检测装置，对冷氮气进行测量与调控。


2.如权利要求1所述的液氮冷冻装置，其特征在于，所述液氮贮槽通过三通管与所述空温式换热器和所述低温分配模块相连。


3.如权利要求1所述的液氮冷冻装置，其特征在于，所述低温分配模块还包括低温分配箱，所述氮气兑温器安装于所述低温分配箱内。


4.如权利要求2所述的液氮冷冻装置，其特征在于，所述氮气兑温器通过第一三通管的一端连接所述液氮入口，所述第一三通管的另一端连接第二三通管，所述第一三通...

【专利技术属性】
技术研发人员：初德军，苗典远，孙长利，高俊杰，蒋凯，朱连望，张帅，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11