CN201513161U - 一种石油热采注气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油热采注气装置，包括燃气发生器、中央控制器及由中央控制器控制并作用于燃气发生器的控制设备，所述燃气发生器包括汽缸体，所述汽缸体由汽缸内套和汽缸外套套装而成，所述汽缸体的一端设有上盖，另一端设有同井口相连接的燃气喷口；所述汽缸体的上部设有燃烧室，其下部设有与所述燃烧室连通的气化掺混室；所述燃烧室上部的侧壁上设有同外界连通的冷却水入口，其底部的内套上设有气化喷水孔；所述上盖上设有同所述燃烧室相连通的压缩空气进口、喷油嘴和点火器，所述点火器置于喷油嘴出口处。本装置主要用于石油热采注气装置，也可用于油、气井清蜡或扫线。

Description

一种石油热采注气装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油热采注气装置。

背景技术

中国专利申请99223200公开了一种油田稠油热采用气发生器，它采用了燃烧室、汽化室和尾喷管结构，燃油燃烧的烟气也可利用，既提高了热能利用率又不污染环境。

现有石油热采一般是利用蒸汽锅炉产生蒸汽注入井下，这种方式设备庞大、能耗高、效率低、排放污染大。个别燃烧柴油的热采注气装置，由于其供油系统没有采用现有柴油机的高压供油技术和直喷细孔喷油嘴配以多孔压缩空气分配盘，因而无法保证在不同油井压力下燃料都能充分燃烧，再加上燃料单一，燃料成本较高，难于大规模应用。

随着石油价格的不断高涨，提高石油采收率的呼声十分强烈，急需一种高效率、低运营成本提高原油采收率的热采注气技术，特别是急需一种适合使用多种燃料的燃气发生器来替代目前的蒸汽锅炉。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热采注气装置，用于提高石油热采设备的效率和适应性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种石油热采注气装置，包括燃气发生器、中央控制器及由中央控制器控制并作用于燃气发生器的控制设备，所述燃气发生器包括汽缸体，所述汽缸体由汽缸内套和汽缸外套套装而成，所述汽缸体的一端设有上盖，另一端设有同井口相连接的燃气喷口；所述汽缸体的上部设有燃烧室，其下部设有与所述燃烧室连通的气化掺混室；所述燃烧室上部的侧壁上设有同外界连通的冷却水入口，其底部的内套上设有气化喷水孔；所述上盖上设有同所述燃烧室相连通的压缩空气进口、喷油嘴和点火器，所述点火器置于喷油嘴出口处。

所述控制设备包括以下设备：

——背压止回阀，用于控制所述气体掺混室中气体的压力；

——点火器控制系统，用于控制点火器打火；

——空气压缩机，用于控制压缩空气进口的进气量；

——可燃气体压缩机或高压共轨燃油泵，用于控制喷油嘴中喷出的燃料压力；

——原油处理系统，用于把粘稠的原油加温、过滤、调配到高压共轨燃油泵送出的状态；

——冷却系统，用于冷却经过冷却水入口中的水；

——掺混系统，用于控制冷却水进入气化掺混室。

——气体分析系统，用于将气体掺混系统中的气体成分数据送给所述中央控制器。

所述燃烧室的上端设有空气分配盘，所述空气分配盘上设有多个孔，所述喷油嘴和点火器穿过所述空气分配盘。

所述汽缸体的汽缸内套和汽缸外套之间设有冷却水槽。

所述喷油嘴为直喷细孔喷油嘴。

本实用新型的热采注气装置，其特点在于：由中央控制器控制空气压缩机、可燃气体压缩机或高压共轨燃油泵工作，按照气体分析系统的分析结果，通过中央控制器调整可燃气体压缩机或高压共轨燃油泵的压力。确保注入井下的气体为最佳参数。本装置使用多种气体燃料和液体燃料，包括：甲醇、乙醇、柴油、没有、原油、天然气、二甲醚、煤层气、沼气和煤制气。燃料喷嘴外接天然气压缩机或高压油泵。

热采注气装置，其高压共轨燃油泵因其压力很高而保证井压变化时燃料雾化状态良好，利用标准共轨油泵可以在保证可靠性的前提下降低成本。

热采注气装置，由中央控制器控制的原油处理系统，原油处理系统具有加热、过滤和调配等设备，可以把较粘稠的原油加温、过滤、调配到可由高压共轨燃油泵送出的状态，使本装置可适应直接燃烧原油，降低其运行成本。

热采注气装置，山中央控制器控制的背压止回阀可按井压预先设定参数，防止注气时井压对本装置的影响，保证注气装置的运行状态。

热采注气装置，可搭载于海上采油平台。本装置可以把内燃式(气缸式)燃气发生器部分直接放入井下，其它部分放在地面。

本装置中的燃气发生器，包括气缸体、直喷细孔喷油嘴、压缩空气入口、多孔压缩空气分配盘、冷却水入口、点火器、上盖、冷却水槽、气缸内套、气缸外套、燃烧室、汽化掺混室、汽化喷水孔、燃气喷口。

热采石油用燃气发生器，其压缩空气公配盘上分称孔，均匀分布多个小孔。小孔数量可以在4-100个。压缩空气分配盘采用碳化硅、氮化硅、陶瓷等耐高温材料制作。

热采石油用燃气发生器，其气缸体下端为燃气喷口。

燃烧室与掺混汽化室采用一体式或采用螺栓连接的方式，燃烧室直径为180-200mm，掺混汽化室直径为80-100mm。

本实用新型装置中包括气缸式燃气发生器，本燃气发生器采用多燃料柴油机气缸原理和结构方式，取消活塞，变为连续燃烧方式，连续产生燃气注入油井。本燃气发生器采用直喷细孔喷油嘴和多孔压缩空气分配盘，可以使压缩空气均匀进入气缸内，保证在不同油井压力下燃料和燃烧后的火焰始终处于气缸中心位置，只是改变火焰的长短，没有燃料被喷到气缸内套上，以保证充分燃烧和均匀掺混后喷出燃气。

本燃气发生器通过直喷细孔喷油嘴和多孔压缩空气分配盘进入气缸内的燃料和空气的压力配合。本燃气发生器采用现高压供油泵类设备，使燃料供给压力比空气供给压力高出2-10倍，以使燃料在井压变化较大时仍能雾化状态良好并充分燃烧，以确保注入井下的气体为最佳参数。

本燃气发生器采用多燃料柴油机气缸原理和结构方式，可利用标准柴油机用高压供油泵改进后使用，可以在保证可靠性的前提下降低成本。本燃气发生器可以制成小型化产品，直接放入井下，以进一步提高热效率，提高采收率，燃料和空气供给等其他部分放在地面。

本实用新型提供的热采注气用的汽缸式燃气发生器与现有石油热采蒸汽锅炉相比，注入井下的气体不只是单一的水蒸气，而是300℃左右的氮气、水蒸气和二氧化碳的混合气体，使用不同燃料时其气体成分比例有所变化，其比例约为，氮气40％-55％、水蒸气30％-50％、二氧化碳9％-15％、其它惰性气体1％。由于氮气在常温下仍然是气体，对井下油藏的驱动作用很强；水蒸气可以带给油层较大热能，增加油的流动性；二氧化碳本身是采油的良好降粘注剂，在一定压力下可使井下的油气混相，从而提高采收率。本实用新型提供的热采注气燃气发生器与现有石油热采蒸汽锅炉相比有明显的优势，可节能40％左右，可提高原油采收率30％左右。

附图说明

图1为石油热采装置示意图；

图2为图1中的燃气发生器M的结构示意图；

图3为冷却槽结构说明图；

图4为图2中上盖A的剖面图；

图5为图2中汽化喷水孔B的剖面图；

图6为图4中压缩空气分配盘C的结构示意图；

其中：1气缸体      2喷油嘴      3压缩空气进口

      4空气分配盘  5冷却水入口  6点火器

      7上盖        8冷却水槽    9气缸内套

      10气缸外套   11燃烧室     12气化掺混室

      13气化喷水孔 14燃气喷口   15背压止回阀

16点火器控制系统    17空气压缩机      18可燃气体压缩机

19高压共轨燃油泵    20原油处理系统    21冷却系统

22掺混系统          23气体分析系统    24中央控制器。

具体实施方式

下面结合图1-6对本实用新型作进一步的说明。

从图1-6中可以看出，所述的石油热采注气装置，包括燃气发生器、中央控制器24及由中央控制器24控制并作用于燃气发生器的控制设备，所述燃气发生器包括汽缸体1，所述汽缸体1由汽缸内套9和汽缸外套10套装而成，所述汽缸体1的一端设有上盖7，另一端设有同井口相连接的燃气喷口14；所述汽缸体1的上部设有燃烧室11，其下部设有与所述燃烧室11连通的气化掺混室12；所述燃烧室11上部的侧壁上设有同外界连通的冷却水入口5，其底部的内套上设有气化喷水孔13；所述上盖7上设有同所述燃烧室11相连通的压缩空气进口3、喷油嘴2和点火器6，所述点火器6置于喷油嘴2出口处。所述控制设备包括以下设备：

——背压止回阀15，用于控制所述气体掺混室12中气体的压力；

——点火器控制系统16，用于控制点火器6打火；

——空气压缩机17，用于控制压缩空气进口3的进气量；

——可燃气体压缩机18或高压共轨燃油泵19，用于控制喷油嘴2中喷出的燃料压力；

——原油处理系统20，用于把粘稠的原油加温、过滤、调配到高压共轨燃油泵19送出的状态；

——冷却系统21，用于冷却经过冷却水入口5中的水；

——掺混系统22，用于控制冷却水进入气化掺混室12；

——气体分析系统23，用于将气体掺混系统22中的气体成分数据送给所述中央控制器24。

所述燃烧室11的上端设有空气分配盘4，所述空气分配盘4上设有多个孔，所述喷油嘴2和点火器6穿过所述空气分配盘4。

所述汽缸体的汽缸内套9和汽缸外套10之间设有冷却水槽8。所述喷油嘴2为直喷细孔喷油嘴。

工作时中央控制器24根据井压状况预先调整好背压止回阀15的参数，启动空气压缩机17，压缩空气经压缩空气进口3、多孔压缩空气分配盘4进入。按燃料种类设定好可燃气体压缩机18或高压共轨燃油泵19和原油处理系统20的工作状态，工作时燃料从直喷细孔喷油嘴2进入，通过可燃气体压缩机18或高压共轨燃油泵19使燃料供给压力比空气供给压力高出2-10倍，以便燃料在井压变化较大时仍能雾化状态良好并由点火器控制系统16控制的点火器6点燃后在燃烧室11内充分燃烧，以确保注入井下的气体为最佳参数。燃料在中燃烧室11内充分燃烧，其燃烧产生近2000℃高温的氮气、二氧化碳混合气体，通过中央控制器控制的冷却系统21冷却水经冷却水入口5并流经气缸内外套之间的冷却水糟，通过控制掺混系统22经汽化喷水孔13进入气化掺混室12，水与高温混合气体相遇后，给高温混合气体降温，同时水吸热汽化，在气化掺混室12内形成300℃左右的由氮气、二氧化碳和水蒸汽组成的混合气体，其温度可以按热采工艺要求调整，调整为最适合热采要求温度的混合气体经燃气喷口14注入井口。气体分析系统23将混合气体的成分数据送给中央控制器24，通过背压止回阀15控制气体的压力，中央控制器24通过调整燃料供给量和空气供给量来保证混合气体的组分状态，通过调整进入气化掺混室12的水量来调整注入井口的混合气体温度，以保证注入的混合气体符合热采工艺要求，实现提高石油采收率。热采注气装置，包括内燃式(气缸式)燃气发生器、空气压缩机、可燃气体压缩机、高压共轨燃袖泵、气体分析系统、背压止回阀和中央控制器。尤其是内燃式燃气发生器，可以燃烧气体燃料或液体燃料，冷却水与燃烧后的高温气体混合并气化，经气体分析系统检测后注入油井。该装置与分别外接空气压缩机17、可燃气体压缩机18及高压共轨燃油泵19，从而提供压缩空气和燃料。

例1：燃气发生器说明：燃气发生器，包括气缸体1、直喷细孔喷油嘴2、压缩空气入口3、碳化硅多孔压缩空气分配盘4、冷却水入口5、点火器6、上盖7、冷却水糟8、陶瓷的气缸内套9、气缸外套10、燃烧室11、掺混汽化室12、汽化喷水孔13、燃气喷口14。

本燃气发生器直喷细孔喷油嘴出口直径为1mm，多孔压缩空气分配盘分布50个直径为2mm的孔，汽化喷水孔直径为2mm。燃烧室与掺混汽化室的长度比例为1∶2，燃烧室直径为180mm，掺混汽化室直径为100mm。

工作时甲醇从直喷细孔喷油嘴2进入，压缩空气经压缩空气入口3、多孔压缩空气分配盘4进入。采用高压共轨燃油泵19，使燃料供给压力比空气供给压力高出5-7倍，以使燃料在井压变化较大时仍能雾化状态良好并由点火器6点燃后在燃烧室11内充分燃烧，其燃烧产生近2000度高温的氮气、二氧化碳混合气体，冷却水经冷却水入口5并流经气缸内外套之间的冷却水槽8，经气化喷水孔13进入气缸，水与高温混合气体相遇后，给高温混合气体降温，同时水吸热气化，在气化掺混室内形成300度的由氮气、二氧化碳和水蒸汽组成的混合气体，其温度可以按热采工艺要求调整，根据气体分析系统的结果调整为最适合热采要求温度的混合气体经法兰和燃气喷口14排出并注入井口。上述过程均通过中央控制器反馈控制点火器控制系统16、空气压缩机17、可燃气体压缩机18、高压共轨燃油泵19、原油处理系统20、气体分析系统23、背压止回阀15、冷却系统21、掺混系统22来实现。

本实用新型提供的热采注气装置体积小、重量轻、成本低、投资省，结构简卑，可靠性高，机动灵活，可以撬装或车载，特别适合于对重量有严格限制的海上采油平台使用。为进一步提高其热效率，可将小型燃气发生器通过电缆和燃料管道放入井底，直接作用于油藏。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石油热采注气装置，其特征在于，包括燃气发生器、中央控制器(24)及由中央控制器(24)控制并作用于燃气发生器的控制设备，所述燃气发生器包括汽缸体(1)，所述汽缸体(1)由汽缸内套(9)和汽缸外套(10)套装而成，所述汽缸体(1)的一端设有上盖(7)，另一端设有同井口相连接的燃气喷口(14)；所述汽缸体(1)的上部设有燃烧室(11)，其下部设有与所述燃烧室(11)连通的气化掺混室(12)；所述燃烧室(11)上部的侧壁上设有同外界连通的冷却水入口(5)，其底部的内套上设有气化喷水孔(13)；所述上盖(7)上设有同所述燃烧室(11)相连通的压缩空气进口(3)、喷油嘴(2)和点火器(6)，所述点火器(6)置于喷油嘴(2)出口处。

2.根据权利要求1所述的石油热采注气装置，其特征在于，所述控制设备包括以下设备：

——背压止回阀(15)，用于控制所述气体掺混室(12)中气体的压力；

——点火器控制系统(16)，用于控制点火器(6)打火；

——空气压缩机(17)，用于控制压缩空气进口(3)的进气量；

——可燃气体压缩机(18)或高压共轨燃油泵(19)，用于控制喷油嘴(2)中喷出的燃料压力；

——原油处理系统(20)，用于把粘稠的原油加温、过滤、调配到高压共轨燃油泵(19)送出的状态；

——冷却系统(21)，用于冷却经过冷却水入口(5)中的水；

——掺混系统(22)，用于控制冷却水进入气化掺混室(12)；

——气体分析系统(23)，用于将气体掺混系统(22)中的气体成分数据送给所述中央控制器(24)。

3.根据权利要求1所述的石油热采注气装置，其特征在于，所述燃烧室(11)的上端设有空气分配盘(4)，所述空气分配盘(4)上设有多个孔，所述喷油嘴(2)和点火器(6)穿过所述空气分配盘(4)。

4.根据权利要求1所述的石油热采注气装置，其特征在于，所述汽缸体的汽缸内套(9)和汽缸外套(10)之间设有冷却水槽(8)。

5.根据权利要求1所述的石油热采注气装置，其特征在于，所述喷油嘴(2)为直喷细孔喷油嘴。

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