CN104653158B - 一种井内蓄热式燃烧加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井内蓄热式燃烧加热装置，其包括燃烧加热器、回流换热介质、集水与抽水系统、外加流体注入管、外部套管和地面监测控制系统。燃烧加热器包括燃烧加热器壳体、烧嘴芯、燃料与空气输送管、换热器、辐射管和燃烧腔，集水与抽水系统包括含水槽的集水器与抽水泵。燃气与空气混合物经过燃料与空气输送管送到燃烧加热器的密封燃烧腔体内燃烧，不与井下的地层外界环境直接接触。本发明可以作为加热体井下地层进行直接加热，也可在井下对外加流体进行加热，实现对地层进行过热蒸汽开采、热气体开采。系统经优化可用于油页岩层、冻土可燃冰等储层中有机质的转化与开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种井内蓄热式燃烧加热装置，具体为一种井内蓄热式燃烧加热目标岩层或外加流体的系统。
背景技术
油气资源可分为常规资源、非常规资源两种基本类型，常规-非常规油气“有序聚集、空间共生”。21 世纪，在新理论与新技术创新推动下，全球非常规油气勘探开发不断获得重大突破，其中，油页岩、天然气水合物等成为非常规油气发展的重点领域。
对于油页岩储层中的有机质进行原位转化与开采，又被称为地下干馏工艺，即直接对地下的油页岩进行干馏，从而使油气通过生产井直接从地下导出至地面上。根据加热方式不同，可分为传导加热（电加热、燃烧加热）、流体对流加热和辐射加热：
壳牌公司的 ICP 技术采取电加热方式。这项技术采用垂直钻井法，将电加热器经钻孔放置到油页岩矿层内，利用热传导作用加热油页岩层，将油页岩中的干酪根转化为高品质的燃料，然后再从生产井将油气运用传统的采油方法将其抽汲到地面。
采取原位燃烧加热技术的有：美国埃克森美孚提出采用注入烃类物质作为循环流体的地下加热方式；通用电气公司提出利用燃料和氧气燃烧器加热导管和空气在地下燃烧器的加热方式。
雪弗龙的Crush技术采取流体对流加热方式，这种技术首先需要对页岩层行爆破压裂，利用高温CO2对油页岩层进行加热，并将油气等产物通过垂直井导出。
美国雷神公司的RF/CF 技术采取辐射加热方式，首先在油页岩岩层中布置射频发射装置，对油页岩进行加热，然后将超临界CO2注入到开采岩层中，油页岩热解生成的气体被驱散至采油井。在地面将CO2气体分离继续注回井中，同时将油页岩热解产生油和气体提取出来。
油页岩原位加热技术的优点是省略了将油页岩从地下开采到地面上的这一过程；缺点是加热速率低，对热量的利用率低，对设备性能要求高，成本高，且一些技术现处于试验阶段无法具体在施工中实现。因此需要一种易于控制的加热方法，能突破商业性开发利用的瓶颈。
本发明所采用的燃烧加热装置可以作为加热体对井下目标地层直接进行加热，也可在井下加热外加的流体介质再对地层进行渗透传热传质，即可对地层进行热气体开采、过热蒸汽开采、近/超临界流体开采。本发明所采用的燃烧加热装置利用清洁的燃料，能够实现将相当大的热量从该装置受控制地传送至储层中，在密封的燃烧腔体内燃烧，不与井下的外界地层环境直接接触，不污染环境，提高了加热速率及对热量的利用率。本发明也可用于重油、油砂、可燃冰等资源的开采。
发明内容
本发明的目的是提供一种井内蓄热式燃烧加热装置。
本发明包括燃烧加热器、集水与抽水系统、外加流体注入管、外部套管和地面监测控制系统；
燃烧加热器包括燃烧加热器壳体、烧嘴芯、燃料与空气输送管、换热器、辐射管、燃烧腔、尾气回收管和回流换热介质；烧嘴芯是由烧嘴芯壳体、燃料管、火焰盘、点火器与火焰探测电极组成；集水与抽水系统包括含水槽的集水器与抽水泵；
燃烧加热器壳体，其内部用以定位安装烧嘴芯，外部用以固定辐射管，可以将烧嘴芯、换热器、辐射管等部件组合成一个整体，集成供料燃烧、尾气回流、交换热量等多种功能，有效地节省了部件对空间的需要，提高燃烧氧化率，降低燃料消耗。
燃料管，一端安装在烧嘴芯壳体底部，另一端连接到火焰盘底部，火焰盘固定在烧嘴芯壳体内的前端。
烧嘴芯壳体用以安装固定火焰盘、燃料管、点火器与火焰探测电极，为燃料与空气点燃提供空间。
火焰盘安装在烧嘴芯壳体内的前端，火焰盘上接点火器与火焰探测电极，以在此处点燃燃料与空气混合物。火焰盘上设有大小各异的进气孔保证燃烧时所需的空气量，其外侧采取旋流叶片设计，使得空气在进入燃烧腔时能产生较好的旋转动量，使空气在此与燃料良好混合，有效地控制空气/燃料气混合速度，防止混合太快造成火焰过短，形成局部高温，或混合太慢造成火焰过长；
点火器用以点燃燃料与空气混合物，安装在火焰盘上。点火器主要包括供电电源、起动、复位、故障、运行等节点及点火变压器等设备，经过四个接触器即起动信号、燃料点火压力低信号、燃料点火压力高信号和空气压力低信号连接到地面监测控制系统。
火焰探测电极安置在火焰盘上。当烧嘴主火焰正常运行后，一直处于工作状态，检测主火焰状态，即火焰探测器检测火焰反馈点。当火焰探测器检测到火焰正常后，输出信号到地面监测控制系统。
燃料与空气输送管为双管同轴结构。燃料与空气输送管的内管通燃料，燃料与空气输送管的内管与烧嘴芯内燃料管连接；燃料与空气输送管的外管通空气，燃料与空气输送管的外管安装于燃烧加热器壳体顶部并与烧嘴芯连通。燃料与空气输送管用以将燃料与空气送入到烧嘴芯内并在火焰盘处混合点燃。
换热器同轴安装在烧嘴芯前端、辐射管内部。换热器采取最佳化表面球状设计，用以获得最高的换热效率及最低的阻力。换热器采取特殊的翅片设计，扩大换热面积，提高换热效率。所用换热器的材料可以是耐高温陶瓷、耐高温合金中的一种。
辐射管同轴套在换热器外部并采取法兰连接安装在燃烧加热器壳体底部，用以引导尾气回流、吸收尾气中的热量并将热量传递给相应位置的回流换热介质。当采用直接加热目标地层的方法时，辐射管直接用作加热体加热目标岩层；当采用加热由外加流体注入管送来的流体间接加热目标岩层的方法时，辐射管将热量传递给外部的回流换热介质并回流换热介质加热外加流体。同时，尾气在辐射管内回流有效地防止了燃烧过程中产生的尾气对环境的污染。
燃烧腔分布于火焰盘前端与换热器之间，为平稳燃烧提供空间。
尾气回收管同轴安装在燃烧加热器壳体顶部、燃料与空气输送管外部。由于燃烧腔内排烟阻力大，用以强制排烟，同时将尾气余热传递给燃料与空气输送管，预热燃料与空气，提高能量利用率，且烟气热交换后温度降低便于排放。
回流换热介质选用多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种，回流换热介质填充在烧嘴芯壳体与辐射管、换热器与辐射管、外部套管与辐射管的环状间隙内，用以降低燃烧加热器热量损失、提高外加流体对燃烧加热器产生热量的使用率。多孔介质可以是泡沫金属、泡沫陶瓷、金属纤维等材料中的一种或多种组成。
静态混合器，以管束形式分布，管内按照规律分布螺旋片。
换热盘管为3-5根依照径向等间距、轴向同轴、整体螺旋分布。
温度传感器安装在燃烧腔内，温度传感器与地面监测控制系统连接；温度传感器将数据提供给地面监测控制系统。
燃烧加热器所采用的燃料与空气，经过燃料与空气输送管通入到密封的燃烧腔内按比例混合燃烧，不与井下的地层环境直接接触。
所述的燃料可以是甲烷、天然气、液化石油气、煤气、页岩气、汽油、柴油中的至少一种。
集水与抽水系统是由含水槽的集水器和抽水泵组成，用以收集尾气中的水蒸气并排到地表。含水槽的集水器同轴安装在燃料与空气输送管外部、尾气回收管内部、燃烧加热器上端。集水器底部喷孔将尾气引射进集水器外环空，引导尾气进入气水分离部件的入口，在气水分离部件内壁产生高速螺旋气流，利用离心力将冷凝水收集到回收顶板顶部并由其将冷凝水引导到集水器底部的水槽。分离后的冷凝水到达一定量后，电控阀开启抽水泵经集水器连接的抽水管将水抽出。分离后的尾气，经由集水器底部的径向孔通入尾气回收管，经由尾气回收泵抽出。集水器本体是封闭结构，没有更换元件，无须维护，能够有效地将燃料燃烧后形成的尾气中含有的大量水蒸气，冷凝成液态水珠并汇聚到水槽中。
外加流体注入管穿过封隔器，用以向进入到辐射管与外部套管之间的回流换热介质输送可加热的流体。流体通过外加流体注入管通入到辐射管与外部套管之间的回流换热介质，加热后的流体由流体导流管底部离开燃烧加热器并经过冲缝筛管的孔隙通入目标岩层。
燃烧加热器与外部套管之间填充回流换热介质，回流换热介质可以是多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种，故燃烧加热器与外部套管的相对位置固定。
外部套管下入井内，位置在井用烧嘴加热系统井下组合的外部，主要作用是为燃烧加热系统井下器具组合的稳固安装、回流换热介质的填充提供空间。当采用在井下对外加流体进行加热时，需预先在外部套管底部安装冲缝筛管，并在冲缝筛管内部设置温度传感器。
地面监测控制系统是由井下燃烧腔的温度传感器、气体温度传感器、点火器、火焰探测电极的控制系统、第一电控阀门及流量计、第二电控阀门及流量计、第三电控阀门及流量计、泵、空压机的电力系统组成，地面监测控制系统可以实时监测关键的温度和流量数据，并实时作出调整。
本发明的工作过程是：
a.完成钻孔工作及相关准备工作如对有需要进行压裂的目标岩层实施压裂等等，下入外部套管；
b.燃烧加热装置安装布置，经调试无误，即可开始工作；
c.向井下输送燃料与空气并使之在燃烧腔内以一定比例混合；
d.点火并监测燃烧过程中的温度分布及其变化，调节燃料和空气的送入流量，使燃烧腔温度稳定在800℃左右；
e.燃烧加热装置可作为加热体对井下地层直接进行加热，也可以在井下对外加流体进行加热；
f.尾气中水蒸气，经过集水器收集到水槽中并由抽水泵抽出；
g.气水分离后的尾气由尾气回收泵抽出；
h.通过地面监测控制系统，实时监测并作出调整。
本发明的有益效果：
本发明利用清洁的燃料例如天然气，在燃料不与岩层接触的前提下实现燃烧功能并对目标岩层进行有效加热，不污染环境。燃烧加热器结构设计紧凑，高度集成了供料燃烧、尾气回流、传导对流换热等多种功能，尾气回收管的设计减小了对于工作空间的需求，满足了在井下工作空间小的前提下的各种工况要求。通过地下原位燃烧加热或通入传热传质流体的方式实现将相当大的热量从该装置受控制地传送至储层中。回流换热介质的使用有效地降低燃烧加热器热量损失、提高外加流体对燃烧加热器产生热量的使用率。通过设置地面监测控制系统，有效地实现了对燃烧加热器的温度、流体加热效果、流量等具体参数的实时监测并保证实时调整的效力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的传热原理图。
图3是本发明的火焰盘剖视图。
图4是本发明的火焰盘侧视图。
图5是本发明的集水器剖视图及汽水分离原理图。
图6是本发明的集水器截面图。
图7是本发明的使用状态图。
具体实施方式
请参阅图1至图6所示，本发明包括燃烧加热器1、集水与抽水系统2、外加流体注入管3、外部套管4和地面监测控制系统5；
燃烧加热器1包括燃烧加热器壳体23、烧嘴芯24、燃料与空气输送管6、换热器25、辐射管26、燃烧腔28、尾气回收管20和回流换热介质27；烧嘴芯24是由烧嘴芯壳体29、燃料管30、火焰盘31、点火器8与火焰探测电极9组成；集水与抽水系统2包括含水槽的集水器34与抽水泵18；
燃烧加热器壳体23，其内部用以定位安装烧嘴芯24，外部用以固定辐射管26，可以将烧嘴芯24、换热器25、辐射管26等部件组合成一个整体，集成供料燃烧、尾气回流、交换热量等多种功能，有效地节省了部件对空间的需要，提高燃烧氧化率，降低燃料消耗。
燃料管30一端安装在烧嘴芯壳体29底部，另一端连接到火焰盘31底部，火焰盘31固定在烧嘴芯壳体29内的前端，火焰盘31上接点火器8与火焰探测电极9。
烧嘴芯壳体29用以安装固定火焰盘31、燃料管30、点火器8与火焰探测电极9，为燃料与空气点燃提供空间。
火焰盘31安装在烧嘴芯24壳体内的前端，以在此处点燃燃料与空气混合物。火焰盘31上设有大小各异的进气孔保证燃烧时所需的空气量，其外侧采取旋流叶片设计，使得空气在进入燃烧腔28时能产生较好的旋转动量，使空气在此与燃料良好混合，有效地控制空气/燃料气混合速度，防止混合太快造成火焰过短，形成局部高温，或混合太慢造成火焰过长；
点火器8用以点燃燃料与空气混合物，点火器8安置在火焰盘31上。点火器8主要包括供电电源、起动、复位、故障、运行等节点及点火变压器等设备，经过四个接触器即起动信号、燃料点火压力低信号、燃料点火压力高信号和空气压力低信号连接到地面监测控制系统5。
火焰探测电极9安置在火焰盘31上。当烧嘴主火焰正常运行后，一直处于工作状态，检测主火焰状态，即火焰探测器9检测火焰反馈点。当火焰探测器检测到火焰正常后，输出信号到地面监测控制系统5。
燃料与空气输送管6为双管同轴结构。燃料与空气输送管6的内管通燃料，燃料与空气输送管6的内管与烧嘴芯24内燃料管30连接；燃料与空气输送管6的外管通空气，燃料与空气输送管6的外管安装于燃烧加热器壳体23顶部并与烧嘴芯24连通。燃料与空气输送管6用以将燃料与空气送入到烧嘴芯24内并在火焰盘31处混合点燃。
换热器25同轴安装在烧嘴芯24前端、辐射管26内部。换热器25采取最佳化表面球状设计，用以获得最高的换热效率及最低的阻力。换热器25采取特殊的翅片设计，扩大换热面积，提高换热效率。所用换热器25的材料可以是耐高温陶瓷、耐高温合金中的一种。
辐射管26同轴套在换热器25外部并采取法兰连接安装在燃烧加热器壳体23底部，用以引导尾气回流、吸收尾气中的热量并将热量传递给相应位置的回流换热介质27。当采用直接加热目标地层的方法时，辐射管26直接用作加热体加热目标岩层；当采用加热由外加流体注入管3送来的流体间接加热目标岩层的方法时，辐射管26将热量传递给外部的回流换热介质27并回流换热介质27加热外加流体。同时，尾气在辐射管26内回流有效地防止了燃烧过程中产生的尾气对环境的污染。
燃烧腔28分布于火焰盘31前端与换热器25之间，为平稳燃烧提供空间。
尾气回收管20同轴安装在燃烧加热器壳体23顶部、燃料与空气输送管6外部。由于燃烧腔28内排烟阻力大，用以强制排烟，同时将尾气余热传递给燃料与空气输送管6，预热燃料与空气，提高能量利用率，且烟气热交换后温度降低便于排放。
回流换热介质27选用多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种，回流换热介质27填充在烧嘴芯壳体29与辐射管26、换热器25与辐射管26、外部套管4与辐射管26的环状间隙内，用以降低燃烧加热器热量损失、提高外加流体对燃烧加热器产生热量的使用率。多孔介质可以是泡沫金属、泡沫陶瓷、金属纤维等材料中的一种或多种组成。
静态混合器，以管束形式分布，管内按照规律分布螺旋片。
换热盘管为3-5根依照径向等间距、轴向同轴、整体螺旋分布。
温度传感器7安装在燃烧腔28内，温度传感器7与地面监测控制系统5连接；温度传感器7将数据提供给地面监测控制系统5。
燃烧加热器1所采用的燃料与空气，经过燃料与空气输送管6通入到密封的燃烧腔28内按比例混合燃烧，不与井下的地层环境直接接触。
所述的燃料可以是甲烷、天然气、液化石油气、煤气、页岩气、汽油、柴油中的至少一种。
集水与抽水系统2是由含水槽的集水器34和抽水泵18组成，用以收集尾气中的水蒸气并排到地表。含水槽的集水器34同轴安装在燃料与空气输送管6外部、尾气回收管20内部、燃烧加热器上端。集水器34底部喷孔将尾气引射进集水器34外环空，引导尾气进入气水分离部件的入口，在气水分离部件内壁产生高速螺旋气流，利用离心力将冷凝水收集到回收顶板顶部并由其将冷凝水引导到集水器34底部的水槽。分离后的冷凝水到达一定量后，电控阀开启抽水泵18经集水器34连接的抽水管19将水抽出。分离后的尾气，经由集水器34底部的径向孔通入尾气回收管20，经由尾气回收泵17抽出。集水器34本体是封闭结构，没有更换元件，无须维护，能够有效地将燃料燃烧后形成的尾气中含有的大量水蒸气，冷凝成液态水珠并汇聚到水槽中。
外加流体注入管3穿过封隔器22，用以向进入到辐射管26与外部套管4之间的回流换热介质27输送可加热的流体。流体通过外加流体注入管3通入到辐射管26与外部套管4之间的回流换热介质27，加热后的流体由流体导流管底部离开燃烧加热器1并经过冲缝筛管32的孔隙通入目标岩层。
连接管路后，将所有以上部件作为一个整体，即组成井用烧嘴加热系统井下部分，下入到外部套管4内指定位置并由扶正器21和封隔器22保直固定。
燃烧加热器1与外部套管4之间填充回流换热介质27，回流换热介质27可以是多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种，故燃烧加热器1与外部套管4的相对位置固定。
如图7所示，外部套管4下入井内，位置在井用烧嘴加热系统井下组合的外部，主要作用是为燃烧加热系统井下器具组合的稳固安装、回流换热介质27的填充提供空间。当采用在井下对外加流体进行加热时，需在外部套管4底部安装有冲缝筛管32，在冲缝筛管32内部设置温度传感器33。
地面监测控制系统5是由井下燃烧腔28的温度传感器7、气体温度传感器33、点火器8、火焰探测电极9的控制系统、、第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14、第三电控阀门及流量计16、泵、空压机12的电力系统组成，地面监测控制系统5可以实时监测关键的温度和流量数据，并实时作出调整。
本发明的具体操作方法如下：
1.根据目标岩层分布范围进行钻孔孔位选定及孔身结构设计，并依据孔身结构设计进行钻孔工作。在钻孔工作结束后，做相关的准备工作例如需压裂时，向孔内下入套管及封隔器，对目标岩层实施压裂等等。然后，提出孔内压裂器具并下入外部套管4如需采用外加流体加热开采，需在套管底部加冲缝筛管32，并采用相应装置做好孔口密封；
2.燃烧加热系统安装布置；
3.通过地面监测控制系统5，开启电控阀门及流量计与13、14，启动燃料输送泵11与空压机12，向燃料与空气输送管6内输送燃料与空气并使之在燃烧腔28内以一定比例混合。如此，可使燃料和空气不与井下的地层环境直接接触。燃料可以是甲烷、天然气、液化石油气、煤气、页岩气、汽油、柴油中的至少一种；
4.当燃烧腔28内燃料和空气混合物的量达到要求后，通过地面监测控制含电力系统5，驱动点火器8及火焰探测电极9，在燃烧腔28中点燃燃料和空气的混合物并依照温度传感器7监测燃烧过程中的温度分布及其变化；
5.当燃烧腔28内温度达到800℃以后，通过地面监测控制含电力系统5，调节第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14开启程度以调节燃料和空气的送入流量，使燃烧腔28温度稳定在800℃左右；
6.燃烧加热器1产生的热量通过燃烧产生的尾气传递给填充在烧嘴芯壳体29与辐射管26、换热器25与辐射管26、外部套管4与辐射管26的环状间隙内的回流换热介质27；
7.当系统作为加热体对井下地层进行直接加热，即由辐射管26外部传递给外界地层环境；
8.当系统在井下对外加流体进行加热，即传热流体被外加流体注入管3输送至辐射管26与外部套管4之间的环状间隙，经回流换热介质27，获得热量，加热后的流体离开燃烧加热器1并经过冲缝筛管32的孔隙通入目标岩层；
9.燃烧过程中，形成的尾气中含有大量水蒸气，经过辐射管26后水蒸气温度不断降低，经过集水器34后，水被收集汇聚到水槽中并由地面的抽水泵18抽出；
10.经过集水器34实现气水分离后的尾气由尾气回收泵17抽至地面并贮存在指定位置；
11.通过地面监测控制系统5，实时监测关键的温度和流量数据，并可实时作出调整。
其中，步骤2的具体操作如下：
a.将相应尺寸的燃烧加热器1、集水抽水系统4、封隔器22、外加流体注入管3、扶正器21及相关管路、传感器等安装连接，其中：
b.燃烧加热器1包括燃烧加热器壳体23、烧嘴芯24、燃料与空气输送管6、换热器25、辐射管26和燃烧腔28；
c.烧嘴芯24，由烧嘴芯壳体29、火焰盘31、燃料管30、点火器8与火焰探测电极9组成。具体结构，如附图所示。燃料管30一端安装在烧嘴芯壳体29底部，另一端连接到火焰盘31底部。火焰盘31固定在烧嘴芯壳体29内的前端，火焰盘31上接点火器8与火焰探测电极9。烧嘴芯24用以固定烧嘴位置并点燃按比例预混合后的燃料与空气。当烧嘴芯24组装完成后，将回流换热介质27安装在烧嘴芯壳体29外部。所述回流换热介质27选用多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种；
d.将换热器25同轴安装在烧嘴芯24前端、辐射管26内部并用回流换热介质27固定。所述回流换热介质27选用多孔介质填充物、静态混合器、换热盘管中的一种或多种。采用法兰将辐射管26安装在燃烧加热器壳体23底部。所用换热器25的材料可以是耐高温陶瓷、耐高温合金中的一种；而后，将温度传感器7安装在燃烧腔28内的指定位置，温度传感器7的构造为用以将数据提供给地面监测控制系统5；
e.在燃烧加热器壳体23连接燃气与空气输送管，其中，内管与烧嘴芯24内燃料管30连接，外管安装于燃烧加热器壳体23顶部并与烧嘴芯24连通。含水槽的集水器34，同轴安装在燃料与空气输送管6外部、燃烧加热器上端。将辐射管26同轴套在燃气与空气输送管外部，采用丝扣连接，安装在燃烧加热器壳体23顶部，此时视为燃烧加热器1、集水与抽水系统2组装完毕；
f.而后，将一个燃烧加热器1、一个集水与抽水系统2、一个扶正器21、一个封隔器22、一个扶正器21，采用丝扣连接、依次安装好。将抽水管19放在燃料与空气输送管6外管的内部并连接到集水器34的水槽。如采取加热由外加流体注入管3送来的流体间接加热目标岩层的方法时，则外加流体注入管3穿过封隔器22并连接至流体导流套管27外部，用以向入到辐射管26与外部套管4之间的回流换热介质27输送可加热的流体；
g.将这些部件作为一个整体，即组成井用烧嘴加热系统井下部分，下入到外部套管4内指定位置，在回流换热介质27填充辐射管26与外部套管4之间的环状间隙之后，由扶正器21和封隔器22保直固定。其中燃烧加热器1与外部套管4的位置相对固定；
h.安放燃料输送泵11、空压机12，连接第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14、第三电控阀门及流量计16与后，采用管路分别连接到燃料与空气输送管6的内管与外管；
i.安放流体注入泵15，连接第三电控阀门及流量计16与后，采用管路与外加流体注入管3连接，为流体加热提供流体来源；j.安放尾气回收泵17，采用管路与尾气回收管20连接，将尾气回收至地表指定位置，以不污染环境；
k.安放抽水泵18，采用抽水管19与水槽连接；
l.设置地面监测控制系统5的位置并摆放，连接管路及电路。当所有系统部件安装摆放完成，经调试无误，即可开始工作。
针对燃烧加热器1的调试步骤如下：
调试气体压力。合适的气体压力是起动主火焰的必要条件，过高或过低的压力都导致主火焰无法正常运行，因此要首先检查气体压力。
打开燃料主管道手动停止阀，保持气体压力为0. 12 bar；
打开空气主管道手动停止阀，保持气体压力为16 bar。通过压力控制阀调节出口侧氧气压力为10 bar；
调试点火器8。按钮起动点火器8，用肉眼观察是否有火焰。如果没有火焰，检查燃料和空气压力，调整空气压力至0. 02 bar，调整燃料点火压力至0. 02bar。再次按钮起动调试；
在点火器8调试完成后，开始调试燃烧加热器1；
启动燃料输送泵11与空压机12；
启动点火器8;
将燃料输送泵11与空压机12前的第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14的开启程度设置在最小；
通过地面监测控制系统5增大第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14的开启程度，增加燃烧加热装置功率，观察火焰状态，观察燃料和空气流量，调整燃料和空气阀位到最大位置；
调试无误，停止输送燃料和空气，调试流程结束，通过地面监测控制系统5按预计的燃烧功率调整第一电控阀门及流量计13、第二电控阀门及流量计14的开启程度。
Claims (3)
1.一种井内蓄热式燃烧加热装置，其特征在于：包括燃烧加热器(1)、集水与抽水系统、外加流体注入管(3)、外部套管(4)和地面监测控制系统；
燃烧加热器(1)包括燃烧加热器壳体(23)、烧嘴芯、燃料与空气输送管(6)、换热器(25)、辐射管(26)、燃烧腔(28)、尾气回收管(20)和回流换热介质(27)；烧嘴芯是由烧嘴芯壳体(29)、燃料管(30)、火焰盘(31)、点火器(8)与火焰探测电极(9)组成；集水与抽水系统包括含水槽的集水器(34)与抽水泵；
燃烧加热器壳体(23)，内部用以定位安装烧嘴芯，外部用以固定辐射管(26)，把烧嘴芯、换热器(25)、辐射管(26)组合成一个整体；
燃料管(30)一端安装在烧嘴芯壳体(29)底部，另一端连接到火焰盘(31)底部，火焰盘(31)固定在烧嘴芯壳体(29)内的前端；
烧嘴芯壳体(29)用以安装固定火焰盘(31)、燃料管(30)、点火器(8)与火焰探测电极(9)，为燃料与空气点燃提供空间；
火焰盘(31)上接点火器(8)与火焰探测电极(9)；
点火器(8)用以点燃燃料与空气混合物，点火器(8)安置在火焰盘(31)上；
火焰探测电极(9)安置在火焰盘(31)上；
燃料与空气输送管(6)为双管同轴结构；燃料与空气输送管(6)的内管通燃料，燃料与空气输送管(6)的内管与烧嘴芯内燃料管(30)连接；燃料与空气输送管(6)的外管通空气，燃料与空气输送管(6)的外管安装于燃烧加热器壳体(23)顶部并与烧嘴芯连通；燃料与空气输送管(6)用以将燃料与空气送入到烧嘴芯内并在火焰盘(31)处混合点燃；
换热器(25)同轴安装在烧嘴芯前端、辐射管(26)内部；
辐射管(26)同轴套在换热器(25)外部并采取法兰连接安装在燃烧加热器壳体(23)底部，用以引导尾气回流、吸收尾气中的热量并将热量传递给相应位置的回流换热介质(27)；当采用直接加热目标地层的方法时，辐射管(26)直接用作加热体加热目标岩层；当采用加热由外加流体注入管(3)送来的外加流体间接加热目标岩层的方法时，辐射管(26)将热量传递给外部的回流换热介质(27)，并且回流换热介质(27)加热外加流体；
燃烧腔(28)分布于火焰盘(31)前端与换热器(25)之间，为平稳燃烧提供空间；
尾气回收管(20)同轴安装在燃烧加热器壳体(23)顶部、燃料与空气输送管(6)外部；
回流换热介质(27)填充在烧嘴芯壳体(29)与辐射管(26)、换热器(25)与辐射管(26)、外部套管(4)与辐射管(26)的环状间隙内；
温度传感器(7)安装在燃烧腔(28)内，温度传感器(7)与地面监测控制系统连接；
集水与抽水系统是由含水槽的集水器(34)和抽水泵组成，用以收集尾气中的水蒸气并排到地表；含水槽的集水器(34)同轴安装在燃料与空气输送管(6)外部、尾气回收管(20)内部、燃烧加热器上端；外加流体注入管(3)穿过封隔器(22)，用以向进入到辐射管(26)与外部套管(4)之间的回流换热介质(27)输送可加热的外加流体；外加流体通过外加流体注入管(3)通入到辐射管(26)与外部套管(4)之间的回流换热介质(27)，加热后的外加流体由流体导流管底部离开燃烧加热器(1)并经过冲缝筛管(32)的孔隙通入目标岩层；
燃烧加热器(1)与外部套管(4)之间填充回流换热介质(27)；
外部套管(4)下入井内，位置在井内蓄热式燃烧加热装置井下组合的外部；当采用在井下对外加流体进行加热时，在外部套管(4)底部安装有冲缝筛管(32)，在冲缝筛管(32)内部设置气体温度传感器(33)；
地面监测控制系统是由井下燃烧腔(28)的温度传感器(7)、气体温度传感器(33)、点火器(8)、火焰探测电极(9)的控制系统，第一电控阀门及第一流量计、第二电控阀门及第二流量计、第三电控阀门及第三流量计、泵、空压机的电力系统组成，地面监测控制系统可以实时监测关键的温度和流量数据，并实时作出调整。
2.根据权利要求1所述的一种井内蓄热式燃烧加热装置，其特征在于：所述的燃烧加热器(1)所采用的燃料与空气，经过燃料与空气输送管(6)通入到密封的燃烧腔(28)内按比例混合燃烧，不与井下的地层环境直接接触。
3.根据权利要求2所述的一种井内蓄热式燃烧加热装置，其特征在于：所述的燃料是甲烷、天然气、液化石油气、煤气、汽油、柴油中的至少一种。
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