專利名稱：一種石油熱采注氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油熱采注氣裝置。
背景技術(shù)：
中國專利申請99223200公開了一種油田稠油熱采用氣發(fā)生器，它采用了燃燒室、
汽化室和尾噴管結(jié)構(gòu)，燃油燃燒的煙氣也可利用，既提高了熱能利用率又不污染環(huán)境。 現(xiàn)有石油熱采一般是利用蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽注入井下，這種方式設(shè)備龐大、能耗
高、效率低、排放污染大。個別燃燒柴油的熱采注氣裝置，由于其供油系統(tǒng)沒有采用現(xiàn)有柴
油機(jī)的高壓供油技術(shù)和直噴細(xì)孔噴油嘴配以多孔壓縮空氣分配盤，因而無法保證在不同油
井壓力下燃料都能充分燃燒，再加上燃料單一，燃料成本較高，難于大規(guī)模應(yīng)用。 隨著石油價格的不斷高漲，提高石油采收率的呼聲十分強(qiáng)烈，急需一種高效率、低
運(yùn)營成本提高原油采收率的熱采注氣技術(shù)，特別是急需一種適合使用多種燃料的燃?xì)獍l(fā)生
器來替代目前的蒸汽鍋爐。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱采注氣裝置，用于提高石油熱采設(shè)備的效率和適 應(yīng)性。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 —種石油熱采注氣裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器、中央控制器及由中央控制器控制并作 用于燃?xì)獍l(fā)生器的控制設(shè)備，所述燃?xì)獍l(fā)生器包括汽缸體，所述汽缸體由汽缸內(nèi)套和汽缸 外套套裝而成，所述汽缸體的一端設(shè)有上蓋，另一端設(shè)有同井口相連接的燃?xì)鈬娍?；所述汽 缸體的上部設(shè)有燃燒室，其下部設(shè)有與所述燃燒室連通的氣化摻混室；所述燃燒室上部的 側(cè)壁上設(shè)有同外界連通的冷卻水入口 ，其底部的內(nèi)套上設(shè)有氣化噴水孔；所述上蓋上設(shè)有 同所述燃燒室相連通的壓縮空氣進(jìn)口、噴油嘴和點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器置于噴油嘴出口處。 所述控制設(shè)備包括以下設(shè)備 ——背壓止回閥，用于控制所述氣體摻混室中氣體的壓力； ——點(diǎn)火器控制系統(tǒng)，用于控制點(diǎn)火器打火； ——空氣壓縮機(jī)，用于控制壓縮空氣進(jìn)口的進(jìn)氣量； ——可燃?xì)怏w壓縮機(jī)或高壓共軌燃油泵，用于控制噴油嘴中噴出的燃料壓力； ——原油處理系統(tǒng)，用于把粘稠的原油加溫、過濾、調(diào)配到高壓共軌燃油泵送出的 狀態(tài)； ——冷卻系統(tǒng)，用于冷卻經(jīng)過冷卻水入口中的水； ——摻混系統(tǒng)，用于控制冷卻水進(jìn)入氣化摻混室。 ——?dú)怏w分析系統(tǒng)，用于將氣體摻混系統(tǒng)中的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)送給所述中央控制 器。 所述燃燒室的上端設(shè)有空氣分配盤，所述空氣分配盤上設(shè)有多個孔，所述噴油嘴
3和點(diǎn)火器穿過所述空氣分配盤。 所述汽缸體的汽缸內(nèi)套和汽缸外套之間設(shè)有冷卻水槽。 所述噴油嘴為直噴細(xì)孔噴油嘴。 本實(shí)用新型的熱采注氣裝置，其特點(diǎn)在于由中央控制器控制空氣壓縮機(jī)、可燃?xì)?體壓縮機(jī)或高壓共軌燃油泵工作，按照氣體分析系統(tǒng)的分析結(jié)果，通過中央控制器調(diào)整可 燃?xì)怏w壓縮機(jī)或高壓共軌燃油泵的壓力。確保注入井下的氣體為最佳參數(shù)。本裝置使用多 種氣體燃料和液體燃料，包括甲醇、乙醇、柴油、沒有、原油、天然氣、二甲醚、煤層氣、沼氣 和煤制氣。燃料噴嘴外接天然氣壓縮機(jī)或高壓油泵。 熱采注氣裝置，其高壓共軌燃油泵因其壓力很高而保證井壓變化時燃料霧化狀態(tài) 良好，利用標(biāo)準(zhǔn)共軌油泵可以在保證可靠性的前提下降低成本。 熱采注氣裝置，由中央控制器控制的原油處理系統(tǒng)，原油處理系統(tǒng)具有加熱、過濾 和調(diào)配等設(shè)備，可以把較粘稠的原油加溫、過濾、調(diào)配到可由高壓共軌燃油泵送出的狀態(tài)， 使本裝置可適應(yīng)直接燃燒原油，降低其運(yùn)行成本。 熱采注氣裝置，山中央控制器控制的背壓止回閥可按井壓預(yù)先設(shè)定參數(shù)，防止注 氣時井壓對本裝置的影響，保證注氣裝置的運(yùn)行狀態(tài)。 熱采注氣裝置，可搭載于海上采油平臺。本裝置可以把內(nèi)燃式(氣缸式)燃?xì)獍l(fā) 生器部分直接放入井下，其它部分放在地面。 本裝置中的燃?xì)獍l(fā)生器，包括氣缸體、直噴細(xì)孔噴油嘴、壓縮空氣入口、多孔壓縮 空氣分配盤、冷卻水入口、點(diǎn)火器、上蓋、冷卻水槽、氣缸內(nèi)套、氣缸外套、燃燒室、汽化摻混 室、汽化噴水孔、燃?xì)鈬娍凇?熱采石油用燃?xì)獍l(fā)生器，其壓縮空氣公配盤上分稱孔，均勻分布多個小孔。小孔數(shù) 量可以在4-100個。壓縮空氣分配盤采用碳化硅、氮化硅、陶瓷等耐高溫材料制作。 熱采石油用燃?xì)獍l(fā)生器，其氣缸體下端為燃?xì)鈬娍?。 燃燒室與摻混汽化室采用一體式或采用螺栓連接的方式，燃燒室直徑為 180-200mm，摻混汽化室直徑為80-100mm。 本實(shí)用新型裝置中包括氣缸式燃?xì)獍l(fā)生器，本燃?xì)獍l(fā)生器采用多燃料柴油機(jī)氣缸 原理和結(jié)構(gòu)方式，取消活塞，變?yōu)檫B續(xù)燃燒方式，連續(xù)產(chǎn)生燃?xì)庾⑷胗途?。本燃?xì)獍l(fā)生器采 用直噴細(xì)孔噴油嘴和多孔壓縮空氣分配盤，可以使壓縮空氣均勻進(jìn)入氣缸內(nèi)，保證在不同 油井壓力下燃料和燃燒后的火焰始終處于氣缸中心位置，只是改變火焰的長短，沒有燃料 被噴到氣缸內(nèi)套上，以保證充分燃燒和均勻摻混后噴出燃?xì)狻?本燃?xì)獍l(fā)生器通過直噴細(xì)孔噴油嘴和多孔壓縮空氣分配盤進(jìn)入氣缸內(nèi)的燃料和 空氣的壓力配合。本燃?xì)獍l(fā)生器采用現(xiàn)高壓供油泵類設(shè)備，使燃料供給壓力比空氣供給壓 力高出2-10倍，以使燃料在井壓變化較大時仍能霧化狀態(tài)良好并充分燃燒，以確保注入井 下的氣體為最佳參數(shù)。 本燃?xì)獍l(fā)生器采用多燃料柴油機(jī)氣缸原理和結(jié)構(gòu)方式，可利用標(biāo)準(zhǔn)柴油機(jī)用高壓 供油泵改進(jìn)后使用，可以在保證可靠性的前提下降低成本。本燃?xì)獍l(fā)生器可以制成小型化 產(chǎn)品，直接放入井下，以進(jìn)一步提高熱效率，提高采收率，燃料和空氣供給等其他部分放在 地面。 本實(shí)用新型提供的熱采注氣用的汽缸式燃?xì)獍l(fā)生器與現(xiàn)有石油熱采蒸汽鍋爐相比，注入井下的氣體不只是單一的水蒸氣，而是30(TC左右的氮?dú)?、水蒸氣和二氧化碳的?合氣體，使用不同燃料時其氣體成分比例有所變化，其比例約為，氮?dú)?0%_55%、水蒸氣 30% _50%、二氧化碳9% _15%、其它惰性氣體1%。由于氮?dú)庠诔叵氯匀皇菤怏w，對井 下油藏的驅(qū)動作用很強(qiáng)；水蒸氣可以帶給油層較大熱能，增加油的流動性；二氧化碳本身 是采油的良好降粘注劑，在一定壓力下可使井下的油氣混相，從而提高采收率。本實(shí)用新 型提供的熱采注氣燃?xì)獍l(fā)生器與現(xiàn)有石油熱采蒸汽鍋爐相比有明顯的優(yōu)勢，可節(jié)能40%左 右，可提高原油采收率30%左右。

圖1為石油熱采裝置示意圖； 圖2為圖1中的燃?xì)獍l(fā)生器M的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為冷卻槽結(jié)構(gòu)說明圖； 圖4為圖2中上蓋A的剖面圖； 圖5為圖2中汽化噴水孔B的剖面圖； 圖6為圖4中壓縮空氣分配盤C的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中l(wèi)氣缸體 2噴油嘴 3壓縮空氣進(jìn)口 4空氣分配盤5冷卻水入口 6點(diǎn)火器 7上蓋 8冷卻水槽 9氣缸內(nèi)套 IO氣缸外套 ll燃燒室 12氣化摻混室 13氣化噴水孔14燃?xì)鈬娍?15背壓止回閥 16點(diǎn)火器控制系統(tǒng) 17空氣壓縮機(jī) 18可燃?xì)怏w壓縮機(jī) 19高壓共軌燃油泵 20原油處理系統(tǒng) 21冷卻系統(tǒng) 22摻混系統(tǒng) 23氣體分析系統(tǒng) 24中央控制器。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合圖1-6對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 從圖1-6中可以看出，所述的石油熱采注氣裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器、中央控制器24 及由中央控制器24控制并作用于燃?xì)獍l(fā)生器的控制設(shè)備，所述燃?xì)獍l(fā)生器包括汽缸體1， 所述汽缸體1由汽缸內(nèi)套9和汽缸外套10套裝而成，所述汽缸體1的一端設(shè)有上蓋7，另一 端設(shè)有同井口相連接的燃?xì)鈬娍?14 ;所述汽缸體1的上部設(shè)有燃燒室ll，其下部設(shè)有與所 述燃燒室11連通的氣化摻混室12 ;所述燃燒室11上部的側(cè)壁上設(shè)有同外界連通的冷卻水 入口 5，其底部的內(nèi)套上設(shè)有氣化噴水孔13 ;所述上蓋7上設(shè)有同所述燃燒室11相連通的 壓縮空氣進(jìn)口 3、噴油嘴2和點(diǎn)火器6，所述點(diǎn)火器6置于噴油嘴2出口處。所述控制設(shè)備 包括以下設(shè)備—背壓止回閥15，用于控制所述氣體摻混室12中氣體的壓力；—點(diǎn)火器控制系統(tǒng)16，用于控制點(diǎn)火器6打火； ——空氣壓縮機(jī)17，用于控制壓縮空氣進(jìn)口 3的進(jìn)氣量；—可燃?xì)怏w壓縮機(jī)18或高壓共軌燃油泵19，用于控制噴油嘴2中噴出的燃料壓 力；[0053] ——原油處理系統(tǒng)20，用于把粘稠的原油加溫、過濾、調(diào)配到高壓共軌燃油泵19 送出的狀態(tài)； ——冷卻系統(tǒng)21，用于冷卻經(jīng)過冷卻水入口 5中的水； ——摻混系統(tǒng)22，用于控制冷卻水進(jìn)入氣化摻混室12 ;—?dú)怏w分析系統(tǒng)23，用于將氣體摻混系統(tǒng)22中的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)送給所述中央 控制器24。 所述燃燒室11的上端設(shè)有空氣分配盤4，所述空氣分配盤4上設(shè)有多個孔，所述噴 油嘴2和點(diǎn)火器6穿過所述空氣分配盤4。 所述汽缸體的汽缸內(nèi)套9和汽缸外套10之間設(shè)有冷卻水槽8。所述噴油嘴2為直 噴細(xì)孔噴油嘴。 工作時中央控制器24根據(jù)井壓狀況預(yù)先調(diào)整好背壓止回閥15的參數(shù)，啟動空氣 壓縮機(jī)17，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣進(jìn)口 3、多孔壓縮空氣分配盤4進(jìn)入。按燃料種類設(shè)定好可 燃?xì)怏w壓縮機(jī)18或高壓共軌燃油泵19和原油處理系統(tǒng)20的工作狀態(tài)，工作時燃料從直噴 細(xì)孔噴油嘴2進(jìn)入，通過可燃?xì)怏w壓縮機(jī)18或高壓共軌燃油泵19使燃料供給壓力比空氣 供給壓力高出2-10倍，以便燃料在井壓變化較大時仍能霧化狀態(tài)良好并由點(diǎn)火器控制系 統(tǒng)16控制的點(diǎn)火器6點(diǎn)燃后在燃燒室11內(nèi)充分燃燒，以確保注入井下的氣體為最佳參數(shù)。 燃料在中燃燒室11內(nèi)充分燃燒，其燃燒產(chǎn)生近200(TC高溫的氮?dú)?、二氧化碳混合氣體，通 過中央控制器控制的冷卻系統(tǒng)21冷卻水經(jīng)冷卻水入口 5并流經(jīng)氣缸內(nèi)外套之間的冷卻水 糟，通過控制摻混系統(tǒng)22經(jīng)汽化噴水孔13進(jìn)入氣化摻混室12，水與高溫混合氣體相遇后， 給高溫混合氣體降溫，同時水吸熱汽化，在氣化摻混室12內(nèi)形成30(TC左右的由氮?dú)?、二?化碳和水蒸汽組成的混合氣體，其溫度可以按熱采工藝要求調(diào)整，調(diào)整為最適合熱采要求 溫度的混合氣體經(jīng)燃?xì)鈬娍?14注入井口。氣體分析系統(tǒng)23將混合氣體的成分?jǐn)?shù)據(jù)送給中 央控制器24，通過背壓止回閥15控制氣體的壓力，中央控制器24通過調(diào)整燃料供給量和空 氣供給量來保證混合氣體的組分狀態(tài)，通過調(diào)整進(jìn)入氣化摻混室12的水量來調(diào)整注入井 口的混合氣體溫度，以保證注入的混合氣體符合熱采工藝要求，實(shí)現(xiàn)提高石油采收率。熱采 注氣裝置，包括內(nèi)燃式(氣缸式)燃?xì)獍l(fā)生器、空氣壓縮機(jī)、可燃?xì)怏w壓縮機(jī)、高壓共軌燃袖 泵、氣體分析系統(tǒng)、背壓止回閥和中央控制器。尤其是內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)生器，可以燃燒氣體燃 料或液體燃料，冷卻水與燃燒后的高溫氣體混合并氣化，經(jīng)氣體分析系統(tǒng)檢測后注入油井。 該裝置與分別外接空氣壓縮機(jī)17、可燃?xì)怏w壓縮機(jī)18及高壓共軌燃油泵19，從而提供壓縮 空氣和燃料。 例l :燃?xì)獍l(fā)生器說明燃?xì)獍l(fā)生器，包括氣缸體1、直噴細(xì)孔噴油嘴2、壓縮空氣入 口 3、碳化硅多孔壓縮空氣分配盤4、冷卻水入口 5、點(diǎn)火器6、上蓋7、冷卻水糟8、陶瓷的氣 缸內(nèi)套9、氣缸外套10、燃燒室11、摻混汽化室12、汽化噴水孔13、燃?xì)鈬娍?14。 本燃?xì)獍l(fā)生器直噴細(xì)孔噴油嘴出口直徑為lmm，多孔壓縮空氣分配盤分布50個直 徑為2mm的孔，汽化噴水孔直徑為2mm。燃燒室與摻混汽化室的長度比例為1 : 2，燃燒室 直徑為180mm，摻混汽化室直徑為100mm。 工作時甲醇從直噴細(xì)孔噴油嘴2進(jìn)入，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣入口 3、多孔壓縮空氣 分配盤4進(jìn)入。采用高壓共軌燃油泵19，使燃料供給壓力比空氣供給壓力高出5-7倍，以使 燃料在井壓變化較大時仍能霧化狀態(tài)良好并由點(diǎn)火器6點(diǎn)燃后在燃燒室11內(nèi)充分燃燒，其燃燒產(chǎn)生近2000度高溫的氮?dú)?、二氧化碳混合氣體，冷卻水經(jīng)冷卻水入口 5并流經(jīng)氣缸內(nèi) 外套之間的冷卻水槽8，經(jīng)氣化噴水孔13進(jìn)入氣缸，水與高溫混合氣體相遇后，給高溫混合 氣體降溫，同時水吸熱氣化，在氣化摻混室內(nèi)形成300度的由氮?dú)狻⒍趸己退羝M成 的混合氣體，其溫度可以按熱采工藝要求調(diào)整，根據(jù)氣體分析系統(tǒng)的結(jié)果調(diào)整為最適合熱 采要求溫度的混合氣體經(jīng)法蘭和燃?xì)鈬娍?14排出并注入井口。上述過程均通過中央控制 器反饋控制點(diǎn)火器控制系統(tǒng)16、空氣壓縮機(jī)17、可燃?xì)怏w壓縮機(jī)18、高壓共軌燃油泵19、原 油處理系統(tǒng)20、氣體分析系統(tǒng)23、背壓止回閥15、冷卻系統(tǒng)21、摻混系統(tǒng)22來實(shí)現(xiàn)。 本實(shí)用新型提供的熱采注氣裝置體積小、重量輕、成本低、投資省，結(jié)構(gòu)簡卑，可靠 性高，機(jī)動靈活，可以撬裝或車載，特別適合于對重量有嚴(yán)格限制的海上采油平臺使用。為 進(jìn)一步提高其熱效率，可將小型燃?xì)獍l(fā)生器通過電纜和燃料管道放入井底，直接作用于油 藏。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種石油熱采注氣裝置，其特征在于，包括燃?xì)獍l(fā)生器、中央控制器(24)及由中央控制器(24)控制并作用于燃?xì)獍l(fā)生器的控制設(shè)備，所述燃?xì)獍l(fā)生器包括汽缸體(1)，所述汽缸體(1)由汽缸內(nèi)套(9)和汽缸外套(10)套裝而成，所述汽缸體(1)的一端設(shè)有上蓋(7)，另一端設(shè)有同井口相連接的燃?xì)鈬娍?14)；所述汽缸體(1)的上部設(shè)有燃燒室(11)，其下部設(shè)有與所述燃燒室(11)連通的氣化摻混室(12)；所述燃燒室(11)上部的側(cè)壁上設(shè)有同外界連通的冷卻水入口(5)，其底部的內(nèi)套上設(shè)有氣化噴水孔(13)；所述上蓋(7)上設(shè)有同所述燃燒室(11)相連通的壓縮空氣進(jìn)口(3)、噴油嘴(2)和點(diǎn)火器(6)，所述點(diǎn)火器(6)置于噴油嘴(2)出口處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采注氣裝置，其特征在于，所述控制設(shè)備包括以下設(shè)備——背壓止回閥(15)，用于控制所述氣體摻混室(12)中氣體的壓力；——點(diǎn)火器控制系統(tǒng)(16)，用于控制點(diǎn)火器(6)打火；——空氣壓縮機(jī)(17)，用于控制壓縮空氣進(jìn)口 (3)的進(jìn)氣量；——可燃?xì)怏w壓縮機(jī)(18)或高壓共軌燃油泵(19)，用于控制噴油嘴(2)中噴出的燃料壓力；——原油處理系統(tǒng)(20)，用于把粘稠的原油加溫、過濾、調(diào)配到高壓共軌燃油泵(19)送出的狀態(tài)；——冷卻系統(tǒng)(21)，用于冷卻經(jīng)過冷卻水入口 (5)中的水；——摻混系統(tǒng)(22)，用于控制冷卻水進(jìn)入氣化摻混室(12);——?dú)怏w分析系統(tǒng)(23)，用于將氣體摻混系統(tǒng)(22)中的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)送給所述中央控制器(24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石油熱采注氣裝置，其特征在于，所述燃燒室(11)的上端設(shè)有空氣分配盤(4)，所述空氣分配盤(4)上設(shè)有多個孔，所述噴油嘴(2)和點(diǎn)火器(6)穿過所述空氣分配盤(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石油熱采注氣裝置，其特征在于，所述汽缸體的汽缸內(nèi)套(9)和汽缸外套(10)之間設(shè)有冷卻水槽(8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的石油熱采注氣裝置，其特征在于，所述噴油嘴(2)為直噴細(xì)孔噴油嘴。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種石油熱采注氣裝置，包括燃?xì)獍l(fā)生器、中央控制器及由中央控制器控制并作用于燃?xì)獍l(fā)生器的控制設(shè)備，所述燃?xì)獍l(fā)生器包括汽缸體，所述汽缸體由汽缸內(nèi)套和汽缸外套套裝而成，所述汽缸體的一端設(shè)有上蓋，另一端設(shè)有同井口相連接的燃?xì)鈬娍?；所述汽缸體的上部設(shè)有燃燒室，其下部設(shè)有與所述燃燒室連通的氣化摻混室；所述燃燒室上部的側(cè)壁上設(shè)有同外界連通的冷卻水入口，其底部的內(nèi)套上設(shè)有氣化噴水孔；所述上蓋上設(shè)有同所述燃燒室相連通的壓縮空氣進(jìn)口、噴油嘴和點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器置于噴油嘴出口處。本裝置主要用于石油熱采注氣裝置，也可用于油、氣井清蠟或掃線。
文檔編號E21B43/24GK201513161SQ200920171539
公開日2010年6月23日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者李繼清 申請人:李繼清