井下燃烧蒸汽发生器

技术领域

本发明属于稠油类石油开采中的开发技术领域，涉及稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱等开发环节。本发明具体涉及一种井下燃烧蒸汽发生器。

背景技术

目前，国内外稠油油藏蒸汽吞吐开发方式的普遍做法是：

净化后的水经过井口注汽站加热炉加热后，变成280-330左右高温蒸汽，由具有隔热功能的蒸汽管线输送到油井，通过注汽管注入油井地下，通过高温蒸汽对地下稠油降粘。

上述做法的缺点是：

1、由于在国内大部分稠油蒸汽吞吐的锅炉是有独立的热注站，需要相应的锅炉，工作厂房，配备相应的管理人员，增加了设备成本，人员成本，还有管理维护成本，最主要也存在着较大的人为误差和操作风险。

2、操作人员在每天进行锅炉维护操作，锅炉高温高压具有爆炸风险，每隔几年都有几起锅炉爆炸的事情发生，且工作量繁重、浪费人力资源。

3、管网工艺复杂繁琐，浪费大量管网与相互配套等设备的投资以及管线更换投资。

4、能量利用率低，包括锅炉的能量利用率，蒸汽输送过程中的能量损耗等等，最终注入地层中的能量不到50％，浪费严重。

发明内容

为了克服现有技术的不足，针对目前稠油开发行业中，蒸汽吞吐开发系统普遍存在的投资大、管网繁琐、热注效率低下、能源浪费等问题，本发明提供一种井下燃烧蒸汽发生器，通过本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，将燃料和助燃剂输送至井下，将燃烧由地面转移至井下；可以最大程度的规避输送过程中的热量损失，也杜绝了安全隐患。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种井下燃烧蒸汽发生器，包括燃料输送管、助燃剂输送管、进水管、燃烧室；助燃剂输送管套设在燃料输送管的外周；燃烧室设置在燃料输送管和助燃剂输送管的下方；燃料输送管底部、助燃剂输送管底部分别连通燃烧室；燃料输送管底端设有若干个燃料喷嘴；助燃剂输送管底端设有若干个助燃剂喷嘴；燃烧室顶部设有混合阻燃网；助燃剂输送管和燃烧室的外周套设进水管；燃烧室底部设有尾气通道且尾气通道末端设置尾气出口，燃烧蒸汽发生器底部设置喇叭口，喇叭口的外部套设防护罩；进水管的底部与尾气通道之间设有若干个散热鳍片。

进一步的，所述若干个散热鳍片等距设置。

进一步的，所述助燃剂输送管与燃料输送管底部在同一水平线上。所述助燃剂输送管长度小于燃料输送管长度。

进一步的，所述进水管连接进水管路，进水管路上设有进水阀。所述进水管与喇叭口之间设有出水阀。

进一步的，所述燃料输送管外接有燃料管路，燃料管路上设有燃料进口阀。

进一步的，所述助燃剂输送管外界有助燃剂管路，助燃剂管路上设有助燃剂进口阀。

进一步的，所述进水管内设有温度传感器。

进一步的，所述燃烧室内设有高压电火花点火装置。

进一步的，所述混合阻燃网由于直接面对高温燃烧火焰，采用耐高温合金或者陶瓷进行制作。

进一步的，所述井下燃烧蒸汽发生器还配设有控制系统，所述控制系统为PLC系统，所述PLC系统分别与温度传感器、高压电火花点火装置、进水阀、出水阀、燃料进口阀、助燃剂进口阀连接。

通过向井下燃烧蒸汽发生器内一个助燃剂输送管通入氧气或者空气，另一个燃料输送管通入天然气、油类、氢气等可燃类燃料，在井底按比例进行混合，由电火花打火点燃，在井内进行燃烧，不断往井内注水吸收燃烧的热量转变为蒸汽，伴随燃烧尾气一同注入地层。

本发明是针对目前稠油开发行业中，蒸汽吞吐开发系统普遍存在的投资大、管网繁琐、热注效率低下、能源浪费等问题而研发的。应用本发明后，就可以在采油平台上直接实现油井蒸汽的高效吞吐，不仅提高了能量的利用率，而且自动化程度高，降低操作维护成本，真正实现了无人职守化管理，是稠油开发行业地面稠油蒸汽驱吞吐开发方式的一种新突破。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，不需要独立热注站，不需要复杂的输送管网，不需要配合相应的人工和价格高昂的蒸汽发生锅炉。运行过程中基本不存在较为严重的事故隐患，操作方便，安全，节省大量人工和不必要的设备。

本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，将燃料和助燃剂输送至井下，将燃烧由地面转移至井下；可以最大程度的规避输送过程中的热量损失，也杜绝了安全隐患。

本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，整个注汽燃烧过程均可以通过PLC系统进行程序化控制，避免人为调整上的失误。而且还可以根据现场作业条件，对发明进行改动，将助燃剂改为纯氧，可以达到更高的蒸汽发生效果，提高蒸汽的干度。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明

图1为一种井下燃烧蒸汽发生器的主视图。

图2为一种井下燃烧蒸汽发生器的剖视图。

图3为一种井下燃烧蒸汽发生器的立体图。

图中：1.燃料输送管，2.助燃剂输送管，3.进水管，4.燃料喷嘴，5.混合阻燃网，6.防护罩，7.喇叭口，8.尾气出口，9.散热鳍片，10.燃烧室，11.助燃剂喷嘴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置或部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”、“第三”仅用于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例中与PLC系统分别连接的温度传感器、高压电火花点火装置、进水阀、出水阀、燃料进口阀、助燃剂进口阀；均不限定某一具体型号，实现其工作功能即可。

实施例1

井下燃烧蒸汽发生器，包括燃料输送管1、助燃剂输送管2、进水管3、燃烧室10；助燃剂输送管2套设在燃料输送管1的外周；燃烧室10设置在燃料输送管1和助燃剂输送管2的下方；燃料输送管1底部、助燃剂输送管2底部分别连通燃烧室10；燃料输送管1底端设有若干个燃料喷嘴4；助燃剂输送管2底端设有若干个助燃剂喷嘴11；燃烧室10顶部设有混合阻燃网5；助燃剂输送管2和燃烧室10的外周套设进水管3；燃烧室10底部设有尾气通道且尾气通道末端设置尾气出口8，燃烧蒸汽发生器底部设置喇叭口7，喇叭口7的外部套设防护罩6；进水管3的底部与尾气通道之间设有若干个散热鳍片9。

进一步的，所述若干个散热鳍片9等距设置。

进一步的，所述助燃剂输送管2与燃料输送管1底部在同一水平线上。所述助燃剂输送管2长度小于燃料输送管1长度。

进一步的，所述进水管3连接进水管路，进水管路上设有进水阀。所述进水管与喇叭口7之间设有出水阀。

进一步的，所述燃料输送管1外接有燃料管路，燃料管路上设有燃料进口阀。

进一步的，所述助燃剂输送管2外界有助燃剂管路，助燃剂管路上设有助燃剂进口阀。

进一步的，所述进水管3内设有温度传感器。

进一步的，所述燃烧室10内设有高压电火花点火装置。

进一步的，所述混合阻燃网5由于直接面对高温燃烧火焰，采用耐高温合金或者陶瓷进行制作。

进一步的，所述井下燃烧蒸汽发生器还配设有控制系统，所述控制系统为PLC系统，所述PLC系统分别与温度传感器、高压电火花点火装置、进水阀、出水阀、燃料进口阀、助燃剂进口阀连接。

燃料为：氢气、天然气、油；助燃剂为：氧气、空气。

实施例2

包括燃料输送管1、助燃剂输送管2、进水管3、燃烧室10；助燃剂输送管2套设在燃料输送管1的外周；燃烧室10设置在燃料输送管1和助燃剂输送管2的下方；燃料输送管1底部、助燃剂输送管2底部分别连通燃烧室10；燃料输送管1底端设有若干个燃料喷嘴4；助燃剂输送管2底端设有若干个助燃剂喷嘴11；燃烧室10顶部设有混合阻燃网5；助燃剂输送管2和燃烧室10的外周套设进水管3；燃烧室10底部设有尾气通道且尾气通道末端设置尾气出口8，燃烧蒸汽发生器底部设置喇叭口7，喇叭口7的外部套设防护罩6；进水管3的底部与尾气通道之间设有若干个散热鳍片9。

进一步的，所述若干个散热鳍片9等距设置。

进一步的，所述助燃剂输送管2与燃料输送管1底部在同一水平线上。所述助燃剂输送管2长度小于燃料输送管1长度。

进一步的，所述进水管3连接进水管路，进水管路上设有进水阀。所述进水管与喇叭口7之间设有出水阀。

进一步的，所述燃料输送管1外接有燃料管路，燃料管路上设有燃料进口阀。

进一步的，所述助燃剂输送管2外界有助燃剂管路，助燃剂管路上设有助燃剂进口阀。

进一步的，所述进水管3内设有温度传感器。

进一步的，所述燃烧室10内设有高压电火花点火装置。

进一步的，所述混合阻燃网5由于直接面对高温燃烧火焰，采用耐高温合金或者陶瓷进行制作。

进一步的，所述井下燃烧蒸汽发生器还配设有控制系统，所述控制系统为PLC系统，所述PLC系统分别与温度传感器、高压电火花点火装置、进水阀、出水阀、燃料进口阀、助燃剂进口阀连接。

燃料为：氢气、天然气、油；助燃剂为：氧气。

上述实施例中的井下燃烧蒸汽发生器的具体工作进程：

蒸汽发生燃烧过程：该井下燃烧蒸汽发生器可以根据设计产生蒸汽的需要而调整长度提高发明的运行功率，该设计运行过程是这样的，首先燃料(氢气、天然气、油)通过管线送入井下进入燃料输送管1并通过燃料喷嘴4将燃料雾化。助燃剂(氧气、空气)通过管线送入井下助燃剂输送管2并通过助燃剂喷嘴11进行雾化。雾化后的燃料和助燃剂混合，通过混合阻燃网5进一步混合，混合后的燃料进入燃烧室10该燃烧室10内有高压电火花点火装置，通过不间断的定时点火引燃混合后的燃料，燃烧产生热量通过燃烧室10外壁的散热鳍片9给进水管3的水加热，该进水管3中有温度传感器，根据管内水的温度来调节地面输送水的速度，保证水温恒定达标，最终合格的临界水通过喇叭口7变为蒸汽注入地下。燃烧产生的尾气通过尾气出口8进入油井内和热蒸汽注入地下。防护罩6防止燃烧尾气直接烘烤油井套管，防止局部过热导致套管损坏。

该井下燃烧蒸汽发生器的混合阻燃网5由于直接面对高温燃烧火焰，采用耐高温合金或者陶瓷进行制作。

通过本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，将燃料和助燃剂输送至井下，将燃烧由地面转移至井下；可以最大程度的规避输送过程中的热量损失，也杜绝了安全隐患。

本发明提供的一种井下燃烧蒸汽发生器，不需要独立热注站，不需要复杂的输送管网，不需要配合相应的人工和价格高昂的蒸汽发生锅炉。运行过程中基本不存在较为严重的事故隐患，操作方便，安全，节省大量人工和不必要的设备。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在技术冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。