具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和图2所示，为本发明提供的一种油田加热炉多功能斜板换热器，包括壳体1，所述壳体1内设有若干组并列设置的换热板片2，所述换热板片2包括垂直段和倾斜段，所述换热板片2的垂直段设置在至少两根蒸汽管5上并固定在壳体1内，所述蒸汽管5的一端穿设在壳体1外与设置在壳体1外的蒸汽源连接；所述换热板片2的倾斜段的倾斜角度采用30～60℃，形成一个斜板沉降式的换热器，换热板片2的倾斜段不但有砂粒附着的浅池沉降功能，而且还有强化油水分离过程的聚结板功能。

经过研究发现：分散相油滴接触聚结板后将在表面形成凹凸不平的油滴层，而非连续流动的油膜；后续油滴通常难以直接融入油滴层，其中大油滴在油滴层表面主要以滚动方式离开聚结板，而小油滴则是通过嵌入凹凸不平的油滴层表面，并经过排挤水膜→聚并增长→形成随机流道→脱离聚结板的时间过程而实现分离。

倾斜段的顶部连接采用具备弹性金属材质的超声传振杆4焊接，超声传振杆4的一端穿出壳体1并进行软密封，穿出壳体的超声传振杆4焊接超声波换能器，换热板片2始终有超声波能量的高频波动，能使换热板片内部的蒸汽以珠状冷凝方式进行换热，其换热效率远远高于常规膜状冷凝换热效率，有效的提高了锅炉的工作效率。而且换热板片2的换热面始终保持每秒1万次以上的高频低振幅波动，使绝大多数水垢沾不上。所述壳体1的底部连接锥斗3，所述锥斗3连接冷凝水出口6。

进一步，所述换热板片2采用波面板式换热器作为换热板片的元件，所述采用波面板式换热器的换热板片2并列设置，使换热板片2

之间呈现是凸凹不平的结构，可以增加被加热原油的扰动。

进一步，所述若干组并列设置的换热板片2之间的间距尽量减少，间距可以小于换热板片2的厚度，用于减少对被加热原油的热阻，提高传热和传质效率。

进一步，并列设置的换热板片2之间设有刮板，确保各种有粘性的污垢被及时清理，清除原油在加热过程中沉积在加热板的各种污垢和泥沙，这就杜绝了污垢对锅炉的传热影响，从而保持加热器的长期稳定高效运行。

所述刮板能够有效的

本发明提供的一种油田加热炉多功能斜板换热器的应用方法 ，步骤如下：

S1:当原油通过换热板片2的倾斜段加热时，超声波换能器工作，超声传振杆4将换能器的超声波能量传递到壳体1内每组换热板片2上，使换热板片2产生高频低振幅的波动，快速将原油中的砂粒分离出来；

同时换热板片2上的刮片移动，刮板和换热板片之间产生每秒1300次以上的微米级碰撞，从而产生很好的防垢除垢效果，能够有效的清除原油在加热过程中沉积在加热板的各种污垢和泥沙，从而保持加热器的长期稳定高效运行；

S2:被刮板刮下来的结垢物质会有很多细小的垢质颗粒会沉降在锥斗3里，从锥斗3里分离出一部分结垢物质研磨后输入输油管路里面，由于晶种和原油中结垢物质的结合能力远大于管道金属壁和原油中结垢物质的结合力，这样经过本发明加热处理过的原油就具有了一定的防垢效果。

所述超声换能器通过超声传振杆4对换热板片2保持每秒1万次以上的高频低振幅波动，所述高频波动使得换热板片2加速分散油滴聚结。

本发明的核心技术是将传统的管式换热器改变为板片式的换热器，如图1所示，将换热板片2的倾斜段采用30～60℃倾斜多角度放置后，相当于一个专用的斜板沉降器，在应用中当原油通过斜板沉降器式的换热板片2加热的同时，能够快速将原油中的砂粒分离出来，并沉降在下面的锥斗3里面。

本发明与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、实现了高效换热：本发明技术采用波面板式换热器作为换热板片2元件，波面板外侧走被加热原油，内部走加热蒸汽，换热板片2之间的距离设置的比较小，可以减少被加热原油的热阻；换热板片2之间是凸凹不平的，可以增加被加热原油的扰动；蒸汽从换热板片2的两侧进入，换热后变成冷凝水从中间管道流出，又返回到加热炉中重新加热，反复循环。由于换热板片2始终有超声波能量的高频波动，能使换热板片2内部的蒸汽以珠状冷凝方式进行换热，其换热效率远远高于常规膜状冷凝换热效率，有效的提高了锅炉的工作效率。

2、实现了锅炉本体自动防垢除垢：油田系统绝大多数水垢都是负温度系数特性，当温度高时就容易在换热面上产生水垢，轻则阻碍换热、浪费燃料，重则堵塞管路造成停产检修，或者是使锅炉报废。本发明技术的技术特点是使换热板片2的换热面始终保持每秒1万次以上的高频低振幅波动，使绝大多数水垢沾不上，同时还在换热面上又配置了刮板，确保各种有粘性的污垢被及时清理；这就杜绝了污垢对锅炉的传热影响，使锅炉始终保持在高效换热的工作状态。

应用本发明技术的油田锅炉在加热稠油方面更具技术优势，稠油具有凝固点高、黏度大、流动性差的特点，这使原油进入普通的加热炉后极易出现结焦、结垢、沉沙等现象，不仅降低加热炉的传热效率，更增加了加热炉出现腐蚀、穿孔等安全隐患，甚至会堵塞盘管，从而影响油井的正常工作。应用了本发明技术的油田锅炉的换热器具有很好的自动除垢功能，始终保持换热面的清洁而不受结焦、结垢、沉沙等问题的影响，从而始终保持高效的传热效率。

3、实现了管路防垢：将上面换热板片2上清理下来的水垢收集部分，进行研磨后再重新注入输油管路里面，就形成了有效的晶种防垢方式。因为输油管路里的结垢物质与同类物质晶种的结合速度和力度要远远大于和金属管壁的结合速度和力度，这样就造成金属管壁附近的结垢物质浓度降低或低于饱和状态，从而避免了管壁结垢的问题。

4、实现了自动除砂：原油从地下采出时，将油层中部分砂粒一起携带到地面上来。尽管井下采取了防砂、堵砂等多种措施，但由于原油粘度大(特别是稠油)，都不可避免地会使进入地面集输系统中的原油携带部分砂粒，造成堵管、使泵磨损、计量仪表损坏、加热装置及油、气、水分离装置沉砂过多等一系列问题，严重地影响原油的正常生产和集输。如果将应用本发明技术的加热炉安装在井口，就可以将原油中携带的砂粒清理干净，并自动排出输油系统。

除砂原理：本发明技术的换热板片2安装后，换热板片上的倾斜段形成一个斜板沉降式的换热器，但含有砂粒的原油从加热器的一端进入加热器后，由于体积变大，原油流速变慢，砂粒在高频振动的换热板片2上获得能量提高自由移动能量，再加上换热板片2提供的热量使原油粘度降低又进一步提高了砂粒的分离效率，最后由于砂粒重力差原因沿着换热板片2的倾斜段向下移动，最后调到下面的椎斗3里面。除砂后的轻质油水混合液从加热器上面的开口流出。

另外，由于油水比重的区别加热器的下部会有更多的水，如果此时往椎斗3里添加适量的洗砂化学药剂，再对椎斗3施加超声能量，就可以完成高效的洗砂处理，使排出的砂更干净，没有油污污染。该设备体积小、工作效率高，尤其适合于海上钻井平台应用。

同一般性质的原油相比，重质原油油藏的埋深较浅，油层岩性疏松，原油黏度高、流动性差，且采出液中含有大量的泥砂。油井最有效的防砂方法之一是在油层中采用砾石充填防砂，此方法虽然可以大大降低油井的出砂量，但是，同时也限制了油层产能的发挥，使油井产量明显下降。因此，适度控制地下出砂，在海上平台采取适宜、有效措施除砂，已是海上稠油生产需要解决的关键技术之一。

5、实现了油水分离：带倾斜段的换热板片2不但有砂粒附着的浅池沉降功能，而且还有强化油水分离过程的聚结板功能。

经过研究发现：分散相油滴接触聚结板后将在表面形成凹凸不平的油滴层，而非连续流动的油膜；后续油滴通常难以直接融入油滴层，其中大油滴在油滴层表面主要以滚动方式离开聚结板，而小油滴则是通过嵌入凹凸不平的油滴层表面，并经过排挤水膜→聚并增长→形成随机流道→脱离聚结板的时间过程而实现分离。

其强化原理主要表现在：（1）缩短油滴浮升至聚结面的时间；（2）在板表面形成凹凸不平的油滴层，为小油滴提供稳定的停留场所以完成聚并过程；（3）为分散相小油滴的聚并提供足够的聚结面积。在本发明技术中在聚结板功能的基础上又增加了超声聚合功能，可以进一步促进小油滴的聚合，加快油水的分离速度。原油通过加热的换热板片2时，由于换热板片2的高频波动，在使原油介质和水滴一起振动的过程中，水滴相互碰撞、粘合，粒径增大。同时，振动降低了油水界面膜的强度，有利于破乳。 此外，超声波的热作用也可降低原油黏度。

相对于其他方法，超声波法能降低破乳温度，减少加热设备和能耗。

进一步，本发明还可以通过改进实现以下两个方面：

1、可以实现无人值守：随着油田生产需求的不断提高，传统生产模式与管理方法面临严峻挑战，无人值守模式应用于油田数字化生产与管理，有利于降低劳动强度，并且能够有效控制安全风险，油田数字化效能得到全面发挥。本发明申请还可以配合系统进行自动化监控和管理，油田无人值守系统主要包括远程生产数据实时采集、自动运行、远程控制，自动报表，远程人力资源调配等内容。通过高清视

频监控、现场智能化仪表和集中监控平台，实现生产状态的集中监控，正常生产状态下的自动运行，异常状态自动报警并及时通知后台值班监控人员通过报表系统及时调派人员现场处理。调查发现，采油现场锅炉结垢和管路堵塞的经常发生，是影响无人值守模式推广障碍。

2、可以实现余热回收：油田加热炉普遍存在热效率低，过剩空气系数较高，排烟温度高的问题，为了有效减少加热炉的热损失，需要对锅炉烟气余热进行回收。将本发明技术换热器通过后期进行改造就可以形成复合相变换热器，可以实现在大幅度降低排烟温度的前提下，又能有效防止尾部受热面的低温露点腐蚀。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。