CN114810018A - 一种热流体发生装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及石油开采技术领域，具体涉及一种热流体发生装置，包括发生装置本体；发生装置本体用于插置于套管内，使得发生装置本体的外壁与套管的内壁之间形成流体通道；发生装置本体的一端设置有连接管，连接管用于插置于顶部封隔器内，使得连接管的外壁与顶部封隔器的内壁之间密封连接；发生装置本体内形成有燃烧室和汽化室，发生装置本体上设置有通孔，汽化室与连接管连通；燃烧室用于将流体通道内的流体加热，通孔用于供流体进入汽化室，汽化室用于将流体蒸发成蒸汽或加热为高温流体，连接管用于供蒸汽或高温流体与燃烧室内的燃烧产物混合形成的热流体注入地层。通过上述方式，本申请能够提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

Description

一种热流体发生装置

技术领域

本申请涉及石油开采技术领域，具体涉及一种热流体发生装置。

背景技术

多元热流体热采技术是一种高效利用氮气、二氧化碳、水蒸汽及燃烧热量协同作用的综合采油方法。

现有的热流体发生装置安装在地面，流体经热流体发生装置加热后由井口注入地层，为了防止注入热流体的过程中破坏井口及井壁处固井水泥的结构强度，要求注入的热流体的温度低于固井水泥的耐温。因此受固井水泥耐温的限制，无法提高热流体的注入温度，从而影响注热效果和原油采收率。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种热流体发生装置，以能够提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

本申请提供一种热流体发生装置，用于安装在套管内，套管内设置有顶部封隔器，热流体发生装置包括发生装置本体；发生装置本体用于插置于套管内，使得发生装置本体的外壁与套管的内壁之间形成流体通道；发生装置本体的一端设置有连接管，连接管用于插置于顶部封隔器内，使得连接管的外壁与顶部封隔器的内壁之间密封连接，以将流体通道靠近连接管的一端密封；发生装置本体内与流体通道相对的位置形成有相互连通的燃烧室和汽化室，汽化室位于燃烧室与连接管之间，发生装置本体上设置有通孔，通孔位于燃烧室与汽化室的连通处，汽化室与连接管连通；燃烧室用于产生热量将流体通道内的流体加热，通孔用于供流体进入汽化室，汽化室用于将流体蒸发成蒸汽或将流体加热为高温流体，连接管用于供蒸汽或高温流体与燃烧室内的燃烧产物混合形成的热流体注入地层。

由于本申请提供的热流体发生装置安装在井内套管中靠近地层的一端，先从井口注入常温或低温的流体，因此经过井口和经过井口至顶部封隔器之间的井壁的流体均为常温或低温流体，不会对井口及井壁处固井水泥的结构强度造成影响，保证油井的稳定性，从井口注入到流体通道中的流体经过燃烧室外壁加热、汽化室汽化形成蒸汽或加热形成高温流体后与燃烧产物混合形成热流体再注入地层，由于后续热流体注入地层的过程中不会再经过井口至顶部封隔器之间的固井水泥，因此热流体的温度不受固井水泥耐温的限制，热流体的温度可以进一步提高，从而提升注热效果和原油采收率。

在一种可选的方式中，发生装置本体背离连接管的一端连接有进料管，进料管用于供燃料进入燃烧室。通过在发生装置本体背离连接管的一端连接进料管，使得燃料可以运送至燃烧室，实现燃烧室的燃烧作业，以对流体通道内的流体进行加热。

在一种可选的方式中，连接管用于通过金属圈和盘根结构与所述顶部封隔器密封连接；和/或，进料管与发生装置本体之间通过金属圈和盘根结构密封连接。将连接管与顶部封隔器之间通过金属圈和盘根结构密封连接，可以充分提升连接管与顶部封隔器之间的密封效果，进而有效防止流体通道内的流体从连接管与顶部封隔器的连接处流入井内而无法进入汽化室，导致热流体发生装置干烧，同时可以有效防止井下高温流体上返，保护套管和固井水泥。将进料管与发生装置本体之间通过金属圈和盘根结构密封连接，形成高温高压插入密封，可以防止发生装置本体内燃烧室中的高温流体由进料管与发生装置本体之间的连接处上返。

在一种可选的方式中，进料管包括内层管和套设于内层管上的外层管，内层管内形成燃料通道，内层管与外层管之间形成助燃剂通道。通过将进料管设置为内层管和外层管，在减少井内空间占用的同时，实现燃料及助燃剂的输送，保证热流体发生装置的正常作业，为油井热采提供可靠保障。

在一种可选的方式中，燃料通道上设置有燃料止回阀，助燃剂通道上设置有助燃剂止回阀。通过在燃料通道上设置燃料止回阀，在助燃剂通道上设置助燃剂止回阀，实现对燃料和助燃剂供应的自动控制，实现石油热采作业的自动化控制，有利于提升作业效率。

在一种可选的方式中，燃料通道朝向燃烧室的一端设置有喷嘴，喷嘴用于将燃料通道内的燃料喷入燃烧室。通过在燃料通道朝向燃烧室的一端设置喷嘴，以将燃料通道内输送的燃料由喷嘴喷入燃烧室，从而燃料可以在燃烧室内得到充分燃烧，进而提升流体通道中流体的加热效率以及汽化室中流体的蒸发速率，提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

在一种可选的方式中，燃烧室内朝向进料管的一端设置有旋风器，发生装置本体与燃烧室相对的壁上设置有点火器，旋风器用于混合燃料和助燃剂，点火器用于点燃混合后的燃料和助燃剂。通过在燃烧室内背离汽化室的一端设置旋风器，使得刚进入燃烧室内的燃料和助燃剂通过旋风器得到充分混合，以保证后续可以充分燃烧放热，通过在发生装置本体与燃烧室相对的壁上设置点火器，实现对混合后的燃料和助燃剂进行点燃，燃料燃烧进行放热，热量使发生装置本体上与燃烧室相对的壁的温度升高形成高温壁，从而将流体通道内流经该高温壁的流体快速加热，并且使进入汽化室的流体快速蒸发形成蒸汽或快速加热形成高温流体后与燃烧室内助燃剂和燃料燃烧后的燃烧产物混合形成热流体，并通过连接管将热流体注入地层进行石油热采。

在一种可选的方式中，发生装置本体在与燃烧室相对的外壁上设置有螺旋槽，燃烧室内产生的热量将螺旋槽加热，进而将流经螺旋槽的流体加热。通过在发生装置本体上与燃烧室相对的外壁上设置螺旋槽，增加了流体通道内的流体与燃烧室处的外壁之间的接触面积，流体通道内的流体流经螺旋槽时的加热效果更好，从而有利于提升流体的升温速率，进而提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

在一种可选的方式中，汽化室与连接管的连通处设置有压力止回阀。在作业时，当汽化室内热流体的压力超过压力止回阀的设定压力时，压力止回阀自动开启，热流体通过压力止回阀进入连接管，并由连接管注入地层。当停止注热流体时，压力止回阀自动关闭，防止地层流体由连接管上返，保证井筒安全。

在一种可选的方式中，发生装置本体在与汽化室相对的外壁上设置有温度传感器，温度传感器用于通过测温电缆连接至地面测温设备。通过在发生装置本体与汽化室相对的外壁上设置温度传感器，温度传感器通过测温电缆连接至地面测温设备，实现对发生装置本体壁的温度的实时监测，由于热流体与发生装置本体的壁之间会接触进行热传递，从而实现对热流体温度的实施监测。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的热流体发生装置安装在套管内的剖视结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

热流体发生装置100，发生装置本体110，连接管111，进料管112，内层管1121，燃料通道1121a，燃料止回阀1121b，喷嘴1121c，外层管1122，助燃剂通道1122a，助燃剂止回阀1122b，压力止回阀113，流体通道120，燃烧室130，旋风器131，点火器132，点火电缆1321，螺旋槽133，汽化室140，通孔141，温度传感器142，测温电缆143，金属圈151，盘根结构152；

套管200，顶部封隔器210。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

多元热流体热采技术是一种高效利用氮气、二氧化碳、水蒸汽及燃烧热量协同作用的综合采油方法，通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和缩小热损失、气体辅助原油重力驱等机理开采稠油，并且可选择地添加高温起泡剂，在地下形成高温泡沫，控制多元热流体的流度，调整油藏吸气剖面。多元热流体热采技术工艺设备和流程简单，适合在各种油井使用，目前在国内外已经有一定规模的推广应用，并且增产效果显著。

现有的热流体发生装置安装在地面，流体经热流体发生装置加热后，通过井口注入地层，井口及井壁设置有固井水泥，为了防止注入热流体的过程中，由于热流体温度高于固井水泥耐温而导致固井水泥的强度被破坏，引发井控风险，需要保证热流体的注入温度低于固井水泥的耐温，现有使用的固井水泥的耐温一般等于或低于110℃，从而热流体的温度需要低于110℃，这就导致注热效果较差，原油采收率较低。

基于上述问题，本申请发明人通过研究发现，将热流体发生装置安装在井内进行作业时，可以使热流体发生装置生产的热流体不经过井口及井壁处的固井水泥直接注入地层，但是受井内空间的限制，热流体发生装置较难安装并固定在井内。

为了克服这一技术问题，本申请发明人通过将设计的热流体发生装置在安装时与井内已有的结构进行配合，实现热流体发生装置在井内的安装及正常作业。具体地，在石油开采领域中，已经打好的井中安装有套管，并且套管内靠近地层的一端安装有顶部封隔器。本申请提供一种热流体发生装置，通过将发生装置本体插置在井内的套管中，使得发生装置本体的外壁与套管的内壁之间形成流体通道，发生装置本体一端的连接管插置于套管内的顶部封隔器中并与顶部封隔器密封连接，将流体通道的底端密封，发生装置本体内与流体通道相对的位置形成有燃烧室和汽化室，汽化室位于燃烧室与连接管之间，发生装置本体上的通孔将流体通道和汽化室连通，汽化室与连接管连通，在作业时，常温或低温的流体由井口注入发生装置本体与套管间的流体通道中，燃烧室产生的热量将流体通道内的流体加热，由于流体通道底端密封，因此加热后的流体会通过通孔进入汽化室，并在汽化室内被汽化形成蒸汽或被加热形成高温流体，蒸汽或高温流体与燃烧室内产生的燃烧产物混合形成高温高压的多元热流体，多元热流体通过连接管注入地层，实现石油的热采。

由于本申请提供的热流体发生装置安装在井内套管中靠近地层的一端，先从井口注入常温或低温的流体，因此经过井口和经过井口至顶部封隔器之间的井壁的流体均为常温或低温流体，不会对井口及井壁处固井水泥的结构强度造成影响，保证油井的稳定性，从井口注入到流体通道中的流体经过燃烧室外壁加热、汽化室汽化形成蒸汽或加热形成高温流体后与燃烧产物混合形成热流体再注入地层，由于后续热流体注入地层的过程中不会再经过井口至顶部封隔器之间的固井水泥，因此热流体的温度不受固井水泥耐温的限制，热流体的温度可以进一步提高，从而提升注热效果和原油采收率。

请参阅图1，图中示出了本申请一实施例提供的热流体发生装置100安装在井内的剖视结构。热流体发生装置100用于安装在套管200内，套管200内设置顶部封隔器210，热流体发生装置100包括发生装置本体110，发生装置本体110用于插置于套管200内，使得发生装置本体110的外壁与套管200的内壁之间形成流体通道120。发生装置本体110的一端设置有连接管111，连接管111用于插置于顶部封隔器210内，使得连接管111的外壁与顶部封隔器210的内壁之间密封连接，以将流体通道120靠近连接管111的一端密封。发生装置本体110内与流体通道120相对应的位置形成有相互连通的燃烧室130和汽化室140，汽化室140位于燃烧室130与连接管111之间，发生装置本体110上设置有通孔141，通孔141位于燃烧室130和汽化室140的连通处，汽化室140与连接管111连通。燃烧室130用于产生的热量将流体通道120内的流体加热，通孔141用于供流体进入汽化室140，汽化室140用于将流体蒸发成蒸汽或将流体加热为高温流体，连接管111用于供蒸汽或高温流体与燃烧室130内的燃烧产物混合形成的热流体注入地层。

顶部封隔器210例如可以是安装在套管200内靠近地层一端(也即套管200内靠近筛管一端)的顶部防砂封隔器或尾管顶部封隔器。

流体通道120内的流体例如可以是海水、地热水、生产污水、淡水中的一种或多种经水处理设备处理后的软化水，处理后的水总硬度≤0.5mg/L，矿化度≤500mg/L。

需要说明的是，发生装置本体110的外径需小于井内套管200的内径，从而使得发生装置本体110插置于套管200中时，发生装置本体110的外壁与套管200的内壁之间形成环形的流体通道120。现有的套管200内的顶部封隔器210是中空环形结构，通过将连接管111插置于顶部封隔器210内并且外壁与顶部封隔器210内壁过盈配合，实现连接管111与顶部封隔器210的密封连接，从而使发生装置本体110固定于套管内，并且将流体通道120的底端密封，一方面避免流体因从连接管111与顶部封隔器210的连接处流入井内而无法进入汽化室140，导致热流体发生装置100干烧，另一方面防止井下高温流体上返，保护套管200和固井水泥。

通孔141的截面形状可以是圆形、椭圆形、正方形、多边形等，再次不做限定，并且通孔141的数量可以为多个且周向设置于发生装置本体110上。

发生装置本体110可以采用防腐防垢材质的高强度耐蚀合金钢，例如316L不锈钢、825不锈钢、625不锈钢等。

热流体发生装置100可以直接放置在井筒下部，如筛管完井的近筛管处，在作业时，常温或低温的流体由井口注入发生装置本体110与套管200间的流体通道120中，燃烧室130外壁产生的热量将流体通道120内的流体加热，由于流体通道120底端密封，流体会通过通孔141进入汽化室140，由于汽化室140与燃烧室130连通，因此汽化室140内温度较高，从而进入汽化室140的流体被蒸发形成蒸汽，或者在高压条件下，进入汽化室140的流体被加热为高温流体，蒸汽或高温流体会与燃烧室130内燃料和助燃剂燃烧后产生的燃烧产物混合形成多元热流体，多元热流体通过连接管111注入地层并加热储层，实现石油的热采，提高原油的采收率。

由于本申请提供的热流体发生装置100安装在井内套管200中靠近地层的一端，先从井口注入常温或低温的流体，因此经过井口和经过井口至顶部封隔器210之间的井壁的流体均为常温或低温流体，不会对井口及井壁处固井水泥的结构强度造成影响，保证油井的稳定性，从井口注入到流体通道120中的流体经过燃烧室130外壁加热、汽化室140汽化形成蒸汽或加热形成高温流体后与燃烧产物混合形成热流体再注入地层，由于后续热流体注入地层的过程中不会再经过井口至顶部封隔器之间的固井水泥，因此热流体的温度不受固井水泥耐温的限制，热流体的温度可以进一步提高，从而提升注热效果和原油采收率。

由于套管200和顶部封隔器210为现有油井中自身具备的结构，因此本申请提供的热流体发生装置100不仅可以应用于热采井，还可以应用于已经存在的非热采完井的老井，使得非热采完井的老井也可以进行多元热流体热采作业，实现老井从冷采阶段转换为热采，解决非热采完井的老井无法进行热力采油的问题，使得老井可以增产引效，解除胶质沥青质的堵塞，增加地层能量，降低原油粘度，提高单井产量。

并且相对于常规的地面热流体发生技术而言，将热流体发生装置100设置于井下的井下热流体发生技术具有减少空气污染、减小井筒热损失、降低热采成本、增强注汽潜能和增加注汽深度等优势，并且由于热流体发生装置100安装在井筒内，从而降低地面施工人员交叉作业的安全风险。

由于燃烧室130与汽化室140连通，因此由通孔141进入汽化室140的流体在汽化室140中会被蒸发成蒸汽或加热为高温流体并与燃烧室130内的燃烧产物混合形成热流体，热流体再通过连接管111注入地层，从而使得热流体发生装置100的燃烧产物会随热流体全部注入地下，生产过程中大部分气体滞留在地层，增加了地层能量、减少二氧化碳排放，环保效果显著。

通过调整热流体发生装置100的结构尺寸，可以使热流体发生装置100应用于不同井型和不同尺寸的套管，适用井型包括但不限于斜井、水平井、垂井等，适用套管包括但不限于9-5/8英寸套管、7英寸套管等。

经本申请发明人实践研究，本申请提供的热流体发生装置100可以使多元热流体最高注入压力达到21Mpa，最高注入温度达340℃，随着注入温度的升高，注入量逐渐下降，最大注入水排量可达26.7方/小时。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，发生装置本体110背离连接管111的一端连接有进料管112，进料管112用于供燃料进入燃烧室130。

通过在发生装置本体110背离连接管111的一端连接进料管112，使得燃料可以运送至燃烧室130，实现燃烧室130的燃烧作业，以对流体通道120内的流体进行加热以及对汽化室140内的流体进行蒸发。

在本申请的一些实施例中，连接管111用于通过金属圈和盘根结构与顶部封隔器210密封连接。

金属圈和盘根结构耐温一般大于等于370℃。金属圈可以采用防腐防垢材质的高强度耐蚀合金钢，例如316L不锈钢、825不锈钢、625不锈钢等。盘根结构可以采用石墨盘根或者石墨增强型聚四氟乙烯盘根，以充分提升密封效果。

将连接管111与顶部封隔器210之间通过金属圈和盘根结构密封连接，可以充分提升连接管111与顶部封隔器210之间的密封效果，进而有效防止流体通道120内的流体从连接管111与顶部封隔器210的连接处流入井内而无法进入汽化室140，导致热流体发生装置干烧，同时可以有效防止井下高温流体上返，保护套管和固井水泥。

关于进料管112与发生装置本体110之间的连接结构，本申请进一步提出一种实施方式，具体请继续参阅图1，进料管112与发生装置本体110之间通过金属圈151和盘根结构152密封连接。

金属圈151进行主密封，盘根结构152为辅助密封，盘根结构152可以采用石墨盘根或者石墨增强型聚四氟乙烯盘根，以充分提升密封效果。

将进料管112与发生装置本体110之间通过金属圈151和盘根结构152密封连接，形成高温高压插入密封，可以防止发生装置本体110内燃烧室130中的高温流体由进料管112与发生装置本体110之间的连接处上返。

关于进料管112的结构，本申请进一步提出一种实施方式，具体请再次参阅图1，进料管112包括内层管1121和套设于内层管1121上的外层管1122，内层管1121内形成燃料通道1121a，内层管1121与外层管1122之间形成助燃剂通道1122a。

内层管1121例如可以采用4-1/2英寸的油管，外层管1122例如可以采用1-1/2英寸的油管。

内层管1121内的燃料通道1121a用于将燃料输送至燃烧室130，燃料具体可以为原油、柴油、汽油、天然气等，外层管1122内壁与内层管1121外壁之间的助燃剂通道1122a用于将助燃剂输送至燃烧室130，助燃剂可以为空气、富氧气体或其他含氧气体。

通过将进料管112设置为内层管1121和外层管1122，在减少井内空间占用的同时，实现燃料及助燃剂的输送，保证热流体发生装置100的正常作业，为油井热采提供可靠保障。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，燃料通道1121a上设置有燃料止回阀1121b，助燃剂通道1122a上设置有助燃剂止回阀1122b。

当向燃烧室130输送燃料和助燃剂时，燃料止回阀1121b和助燃剂止回阀1122b打开，从而可以顺利向燃烧室130输送燃料和助燃剂，当停止进入燃料和助燃剂时，燃料止回阀1121b和助燃剂止回阀1122b的阀门自动关闭，停止向燃烧室130供应燃料和助燃剂。

通过在燃料通道1121a上设置燃料止回阀1121b，在助燃剂通道1122a上设置助燃剂止回阀1122b，实现对燃料和助燃剂供应的自动控制，实现石油热采作业的自动化控制，有利于提升作业效率。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，燃料通道1121a朝向燃烧室130的一端设置有喷嘴1121c，喷嘴1121c用于将燃料通道1121a内的燃料喷入燃烧室130。

具体地，喷嘴1121c为内嵌式孔型，孔型可以为圆形、三角形、多边形等，此处不做限定。

通过在燃料通道1121a朝向燃烧室130的一端设置喷嘴1121c，以将燃料通道1121a内输送的燃料由喷嘴1121c喷入燃烧室，从而燃料可以在燃烧室130内得到充分燃烧，进而提升流体通道120中流体的加热效率以及汽化室140中流体的蒸发速率，提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，燃烧室130内朝向进料管112的一端设置有旋风器131，发生装置本体110与燃烧室130相对的壁上设置有点火器132，旋风器131用于混合燃料和助燃剂，点火器132用于点燃混合后的燃料和助燃剂。

如图1中所示，点火器132通过点火电缆1321与地面供电设备连接，实现点火器132的点火工作。点火器132可以为设置在发生装置本体110与燃烧室130相对的壁上的两个，一个使用，另一个备用，防止点火器132出现故障时无法正常进行热采作业。点火器132可以为低压的电热棒，其中电热棒可以以氮化硅陶瓷为基体，安装在专用的耐高温耐腐蚀金属壳体内。

通过在燃烧室130内朝向进料管112的一端设置旋风器131，使得刚进入燃烧室130内的燃料和助燃剂通过旋风器131得到充分混合，以保证后续可以充分燃烧放热，通过在发生装置本体110与燃烧室130相对的壁上设置点火器132，实现对混合后的燃料和助燃剂进行点燃，燃料燃烧进行放热，热量使发生装置本体110上与燃烧室130相对的壁的温度升高形成高温壁，从而将流体通道120内流经该高温壁的流体快速加热，并且使进入汽化室140的流体快速蒸发形成蒸汽或快速加热形成高温流体后与燃烧室130内助燃剂和燃料燃烧后的燃烧产物混合形成热流体，并通过连接管111将热流体注入地层进行石油热采。

为了充分提升对流体的加热效果，本申请进一步提出一种实施方式，具体请继续参阅图1，发生装置本体110在与燃烧室130相对的外壁上设置有螺旋槽133，燃烧室130内产生的热量将螺旋槽133加热，进而将流经螺旋槽133的流体加热。

螺旋槽133通过流体流量一般设置为0～30t/h。

通过在发生装置本体110上与燃烧室130相对的外壁上设置螺旋槽133，增加了流体通道120内的流体与燃烧室130处的外壁之间的接触面积，流体通道120内的流体流经螺旋槽133时的加热效果更好，从而有利于提升流体的升温速率，进而提高热流体的注入温度，提升注热效果和原油采收率。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，汽化室140与连接管111的连通处设置有压力止回阀113。

可以通过在注入流体通道120内的流体中添加高温二氧化碳氧气的缓蚀剂，从而达到对发生装置本体110的汽化室140、压力止回阀113等部件以及筛管等井下器材的缓蚀保护。

在作业时，当汽化室140内热流体的压力超过压力止回阀113的设定压力时，压力止回阀113自动开启，热流体通过压力止回阀113进入连接管111，并由连接管111注入地层。当停止注热流体时，压力止回阀113自动关闭，防止地层流体由连接管111上返，保证井筒安全。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，发生装置本体110在与汽化室140相对的外壁上设置有温度传感器142，温度传感器142用于通过测温电缆143连接至地面测温设备。

如图1中所示，温度传感器142可以设置两个，一个使用，另一个备用，从而在使用的温度传感器142出现故障时，可以快速切换到备用温度传感器142上实现温度监测。温度传感器142可以采用测温探头，例如热电偶、热电阻等。

通过在发生装置本体110与汽化室140相对的外壁上设置温度传感器142，温度传感器142通过测温电缆143连接至地面测温设备，实现对发生装置本体110壁的温度的实时监测，由于热流体与发生装置本体110的壁之间会接触进行热传递，从而实现对热流体温度的实施监测。

下表1为固定空气排量和燃料比例，在不同注入水(流体)量下产生的热流体的温度，热流体的温度采用温度传感器142测试。

表1

基于上表1，技术人员可以通过地面供给系统根据测得的温度来调节燃料与助燃剂的成分、注入速度以及常温或低温流体的注入速度，进而控制热流体的速度、温度以及热流体的组分。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参阅前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种热流体发生装置，其特征在于，用于安装在套管内，所述套管内设置有顶部封隔器，所述热流体发生装置包括发生装置本体；

所述发生装置本体用于插置于所述套管内，使得所述发生装置本体的外壁与所述套管的内壁之间形成流体通道；

所述发生装置本体的一端设置有连接管，所述连接管用于插置于所述顶部封隔器内，使得所述连接管的外壁与所述顶部封隔器的内壁之间密封连接，以将所述流体通道靠近所述连接管的一端密封；

所述发生装置本体内与所述流体通道相对的位置形成有相互连通的燃烧室和汽化室，所述汽化室位于所述燃烧室与所述连接管之间，所述发生装置本体上设置有通孔，所述通孔位于所述燃烧室与所述汽化室的连通处，所述汽化室与所述连接管连通；

所述燃烧室用于产生热量将所述流体通道内的流体加热，所述通孔用于供所述流体进入所述汽化室，所述汽化室用于将所述流体蒸发成蒸汽或将所述流体加热为高温流体，所述连接管用于供所述蒸汽或所述高温流体与所述燃烧室内的燃烧产物混合形成的热流体注入地层。

2.根据权利要求1所述的热流体发生装置，其特征在于，所述发生装置本体背离所述连接管的一端连接有进料管，所述进料管用于供燃料进入所述燃烧室。

3.根据权利要求2所述的热流体发生装置，其特征在于，

所述连接管用于通过金属圈和盘根结构与所述顶部封隔器密封连接；和/或

所述进料管与所述发生装置本体之间通过金属圈和盘根结构密封连接。

4.根据权利要求2所述的热流体发生装置，其特征在于，所述进料管包括内层管和套设于所述内层管上的外层管，所述内层管内形成燃料通道，所述内层管与所述外层管之间形成助燃剂通道。

5.根据权利要求4所述的热流体发生装置，其特征在于，所述燃料通道上设置有燃料止回阀，所述助燃剂通道上设置有助燃剂止回阀。

6.根据权利要求4所述的热流体发生装置，其特征在于，所述燃料通道朝向所述燃烧室的一端设置有喷嘴，所述喷嘴用于将所述燃料通道内的燃料喷入所述燃烧室。

7.根据权利要求4所述的热流体发生装置，其特征在于，所述燃烧室内朝向所述进料管的一端设置有旋风器，所述发生装置本体与所述燃烧室相对的壁上设置有点火器，所述旋风器用于混合燃料和助燃剂，所述点火器用于点燃混合后的所述燃料和所述助燃剂。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的热流体发生装置，其特征在于，所述发生装置本体在与所述燃烧室相对的外壁上设置有螺旋槽，所述燃烧室内产生的热量将所述螺旋槽加热，进而将流经所述螺旋槽的流体加热。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的热流体发生装置，其特征在于，所述汽化室与所述连接管的连通处设置有压力止回阀。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的热流体发生装置，其特征在于，所述发生装置本体在与所述汽化室相对的外壁上设置有温度传感器，所述温度传感器用于通过测温电缆连接至地面测温设备。

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