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Elektrisches Widerstandszündgerät, insbesondere für Erdöllagerstätten
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Widerstandszündgerät, insbesondere für Erdöllagerstätten, das eine mit Keramik ausgekleidete Verbrennungskammer enthält, und zum Aufheizen des Lagerstättenöls bei der Anwendung des in-situ-Verbrennungsverfahrens dient.
Zur Einleitung des in-situ-Verbrennungsverfahrens werden bekanntlich elektrische Widerstandszünd-
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unzuverlässig sind, weil entweder ein homogenes Verbrennungsgemisch nicht erzielt werden kann oder der elektrische Widerstand im Gasstrom kalt wird oder aber das Verbrennungsgemisch am elektrischen Widerstand durchschlägt. Ferner sind bei den bekannten Geräten die Flammenöffnungen nur an den Seitenwänden der Verbrennungskammer angeordnet, weshalb nur beschränkte, unmittelbar in der Nähe des Gerätes gelegene Ölträgerzonen erwärmt werden können.
Bei dem erfindungsgemässen Zündgerät werden diese Nachteile dadurch ausgeschaltet, dass zur vollständigen Homogenisierung des Luft-Gasgemisches eine Mischkammer vorgesehen ist, die an ihren Seitenwänden schräg aufwärts gerichtete Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft aufweist, so dass die Luft von unten in den nach abwärts fliessenden Gasstrom eindringt und dass die Mischkammer am unteren Teil mit einem mit Wirbelungssystem versehenen Gemischaustrittsraum ausgestattet ist.
Um das brennbare Gemisch unter jeden Bedingungen zünden zu können und um der Kühlung des elektrischen Zündwiderstandes durch den Gasstrom vorzubeugen, ist erfindungsgemäss der Zündwiderstand in einem perforierten Schutzmantel untergebracht und gegenüber einer von dem Zündgerätkörper gebildeten gebogenen Schwelle angeordnet. Dadurch wird das aus der Mischkammer ausströmende brennbare Gemisch nur teilweise den im Schutz des Widerstandes befindlichen Öffnungen zugeführt.
Zur Ausschaltung der durch das wiederholte Manövrieren des Zündgerätes entlang des Ölträgers auftretenden Schwierigkeiten ist erfindungsgemäss eine Verbrennungskammer vorgesehen, die seitliche Öffnungen und eine vordere Öffnung von grossem Durchmesser aufweist, wobei diese vordere Öffnung zum Leiten des Hauptteiles der Flamme dient.
Das erfindungsgemässe Zündgerät weist den Vorteil auf, dass es ein vollkommen homogenes LuftGasgemisch gewährleistet, das leicht gezündet werden kann. Die Zündung des Brenngemisches erfolgt auf einfache Weise mittels des mit dem Zuleitungskabel bewegbaren elektrischen Widerstandes, der nur teilweise in den Brenngasstrom eindringt, um dem Kühleffekt der Gase vorzubeugen.
Die beim häufigen Bewegen eines bekannten Zündgerätes auftretenden Schwierigkeiten werden dadurch ausgeschaltet, dass das erfindungsgemässe Zündgerät die gleichzeitige Zündung der grösstmöglichen Ölmenge ermöglicht.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zündgerätes schematisch dargestellt. Fig. l zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemässe Zündgerät und Fig. 2 den Zün- der des Zündgerätes. Fig. 3 stellt die Anordnung des elektrischen Widerstandes im Zündgerät dar. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Zündgerätkörper nach der Linie A-A und Fig. 5 einen Schnitt durch den
Zündgerätkörper nach der Linie B-B der Fig. 1.
Das erfindungsgemässe Zündgerät besteht aus drei Hauptteilen : Dem Zündkörper der Ver- brennungskammer-2-und der Mischkammer-3-.
Das am Ende der Steigrohrleitung --4-- angeschraubte Zündgerät wird in das Bohrloch eingelassen und-am oberen Ende der Futterrohrperforation befestigt. Anschliessend wird die Mischkammer, die am
Ende eines Steigrohres --5-- angeschraubt ist, dessen Durchmesser zweckmässig 1 1/2" beträgt, durch die Steigrohrleitung --4--, deren Durchmesser zweckmässig 3" beträgt, in das Bohrloch eingelassen und in eine Vertiefung im Zündgerätkörper eingebaut. Auf diese Weise werden zwei Verbindungswege nach Übertage geschaffen.
Durch die Steigrohre --5-- werden die brennbaren Gase eingespeist, wie dies durch die Pfeile-a-in Fig. l angedeutet ist und durch den zwischen den Steigrohren --5-- und der Steigrohrleitung -4-- gebildeten Ringraum wird die Luft zugeführt, wie dies durch die Pfeile-b-- in Fig. l angedeutet ist. Die Mischkammer --3-- ist mit Eintrittsöffnungen --6-- versehen, die schräg aufwärts gerichtet sind, so dass die nach oben strömende Luft im Gegenstrom die abwärts strömenden Gase trifft, was eine bessere Homogenisierung des Gemisches gewährleistet.
Das Gas-Luftgemisch verlässt die Mischkammer --3-- am unteren Ende derselben über einen Ring- raum-7-, der von den Wänden der Mischkammer --3-- und dem in seiner Arbeitsstellung in die Mischkammer hineinragenden Zündkörper-8-begrenzt ist. Dieser Ringraum --7-- weist zwei verschiedene Innenquerschnitte auf, die durch gegeneinander versetzte Ausnehmungen und Vorsprünge entstehen und eine Durchwirbelung des Gasstromes und damit eine vollkommenere Homogenisierung bewirken. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung des Wirbelsystems im Ringraum-7-.
Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Zünder --8-- besteht aus einem elektrischen Widerstand-9-, der auf einem Keramikkern --10-- aufgewickelt und mittels Schrauben --11-- in einem perforierten Metallgehäuse --12-- befestigt ist. Das perforierte Metallgehäuse ist mit dem Ende eines den Körper des Zünders bildenden Rohres --13--, dessen Durchmesser zweckmässig 3/4" beträgt, verschraubt. Der Körper des Zünders ist am Ende eines elektrischen Kabels --14-- befestigt, das dazu dient, den Zünder in das Zündgerät einzuführen und den Widerstand mit Strom von Übertage zu versorgen. Die Verbindung des Zünders mit dem Kabel erfolgt durch eine auswechselbare Verschraubung --15--.
Am unteren Ende läuft der Zünder --8-- in einen kegelförmigen Führungskopf --16-- aus, der den Zünder durch das Wirbelsystem am Mischkammeraustritt hindurchführt und der mit zum Ausströmen der brennbaren Gase dienenden Öffnungen --17-- versehen ist. Der elektrische Anschluss des Zündwiderstandes --9-- erfolgt über eine abgeänderte Zündkerze --18--. die mit den Kabelleitern über mit Keramikperlen isolierte Drähte --19-- verbunden ist.
Der Zünder wird in das Zündgerät mittels des elektrischen Kabels so eingeführt, dass die Öffnungen --c-- des elektrischen Widerstandsgehäuses gegenüber einer gebogenen Schwelle --20-- angeordnet sind.
Die durch die gebogene Schwelle --20- abgelenkten brennbaren Gase gelangen nun teilweise und mit niedriger Geschwindigkeit über die Gehäuseöffnungen zu dem elektrischen Widerstand, wo sie entzündet werden und die Zündung des ganzen Gasstromes bewirken. Fig. 2 zeigt die Stellung des Zünders gegenüber der Schwelle --20--.
Der eigentliche Verbrennungsprozess des brennbaren Gemisches erfolgt innerhalb der Verbrennungskammer, die aus einem Stahlmantel--21-- besteht, der auf seiner Innenseite eine Keramikisolation - aufweist und mit seitlichen Öffnungen --23-- und einer zentralen Öffnung --24-- versehen ist. Diese Öffnungen bewirken einen Gegendruck in der Masse der brennbaren Gase, was zur Abnahme der Fliessgeschwindigkeit und zum Auftreten von Mikroflammen an den seitlichen Öffnungen führt.
Die über die ganze Seitenfläche der Verbrennungskammer verteilten Öffnungen dienen zur Übertragung der Wärme auf den Ölträger über die Futterrohrperforation bis zur Zündung des Erdöls und die zentrale Öffnung --24-- bewirkt die Bildung eines senkrecht strömenden Flammenstrahles-d-, der die Zündung des Ölträgers auf grosse Entfernung am unteren Teil des Zündgerätes ermöglicht.
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