CN211500607U - 一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油开采领域，公开了一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置。本实用新型具有以下优点和效果：本实用新型通过设置水夹套提前预热水，避免了水和燃料同位置注入时造成的燃烧不充分的问题；其次通过利用本实用新型产生过饱和蒸汽和烟道气同时注入油层，既保证了井底注入蒸汽干度，极大地提高了蒸汽利用率，同时也改善了蒸汽驱后期井组平面、纵向蒸汽波及不均、指进、超覆现象较为严重等开发问题；通过调配该装置注入水蒸气(干度≧1.0)、氮气、二氧化碳三种混合质量之比，在平面剥蚀井组、纵向超覆系数较大井组均取得一定开发效果。为蒸汽驱转换开发方式，解决热损失率高、蒸汽干度低以及汽窜加快等问题提供了技术方案。

Description

一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术领域，特别涉及一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置。

背景技术

稠油是一个相对的综合概念，是高密度和高粘性原油的总称。在石油资源日益匮乏的今天，石油行业将重点正在向稠油的大力开采和有效和有效应用方向发展，从先进国家的发展来看，当前稠油的产量在逐步扩大，预计到2020年我国的稠油产量要占据整个石油产量的五分之一，稠油开采留给了我们巨大的空间和需要，必须要在石油行业内强化稠油开采的技术与管理，以技术的合理运用为前提，打造稠油开采的过程和细节进行强化、有效利用各种机理形成稠油开采的技术核心。当前蒸汽加热稠油开采技术是主要的方向，应该将这一技术系统化，在提高稠油开采效率、降低开采成本的同时，确保稠油资源更好的开发。

常规蒸汽锅炉采用燃油式蒸汽发生器，相对于燃煤锅炉具有蒸汽干度大、外输蒸汽干度稳定的优点，但随着长时间的气驱开发，地面注汽系统面临两方面的问题：一是设备老化导致出现注汽管线热损失大、井底注汽干度低等问题，注汽设备无法满足蒸汽驱后期开发调控需求；二是单一注入蒸汽，只能从注入蒸汽气量来控制蒸汽波及速率，无法对纵向油层动用进行有效调剖。而单纯蒸汽系统也存在如下问题：

(1)蒸汽锅炉综合热效率低，热损失大，热利用率只有70％左右。

(2)当蒸汽干度超过80％时软化水的溶解固体沉积于锅炉及管道内而易引起爆炸事故。但是当蒸汽干度小于70％时，却又大大降低了带入井下的热量，从而降低采收率，由于沿途散热，到达井下油层时蒸汽干度将低于0.5，即已有一半变为水。

(3)注蒸汽开采成本较高。当油气比为0.31时锅炉及其附属设备消耗掉的燃料为采出量的33％，导致开采成本过高。

(4)污染环境。每一吨燃油燃烧后都要产生大量的氮气及二氧化碳等。它们都被排入大气中。二氧化碳是引起温室效应的主要原因。

(5)有效气体成分被浪费。锅炉排出的烟气中，主要成分是N2、CO2，而它们对提高原油采收率却十分有用。

(6)多轮次注水、蒸汽吞吐作业之后,油层集水过多,导致回采时含水率大增,达80％以上. 使产油量下降,无经济价值。

(7)注水、蒸汽吞吐属消耗地层能量的降压开采,多轮次吞吐之后,油层能量大大衰竭,(地层压力、温度下降)使产油量及采收率大大下降。

专利公开号CN106996285A提供了一种井下混相热流体发生器，但是这种发生器结构太过简单，一会因为燃料雾化不完全导致燃烧效率低，二是因为注水和燃烧在同一位置，极易因为注入水导致燃烧更不充分，燃料利用率低，热流体产量低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，具有高效高质的利用燃料产生混合热流体的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，包括发生器顶部、发生器上段和发生器下段，所述发生器上段内设置有燃烧室，在燃烧室侧壁设置有注水装置，在燃烧室顶部设置有燃料装置，发生器上段和发生器下段通过法兰连接，在发生器下段内设置有混合器。

通过采用上述技术方案，燃料通过燃料装置进入燃烧室燃烧，然后通过注水装置注入水分，形成混合热流体，通入地下的稠油中。

本实用新型的进一步设置为：所述燃料装置包括喷油枪头、雾化器和火花塞，所述喷油枪头设置在发生器顶部，末端连接着雾化器，在发生器顶部上设置有火花塞。

通过采用上述技术方案，空气和燃料在雾化器处充分混合，喷射成雾状液滴，等到燃烧室内油-气-雾达到设定浓度后，火花塞点火，使得混合气体在燃烧室内燃烧。进入燃烧室的燃料和空气，都是以高速高压注入，混合气体的密度较大，燃烧温度可达到2000℃。

本实用新型的进一步设置为：所述注水装置旁设置有水夹套，水夹套设置燃烧室侧壁内，水夹套的一端与注水装置相连，另一端连接着混合器。

本实用新型的进一步设置为：所述混合器包括雾化头和混旋器，所述雾化头设置在发生器上段的底部，雾化头一端连接着混旋器、另一端连接着水夹套。

本实用新型的进一步设置为：所述雾化头包括设置在燃烧室末端的汽化杯和设置在雾化头中心的喷咀。

本实用新型的进一步设置为：所述混旋器包括罩体和设置在罩体上的若干个混合孔。

通过采用上述技术方案，高压水从发生器顶部进入水夹套，沿水夹套圆周旋转推进，当达到雾化头时，已吸热变为蒸汽。进入雾化头与燃烧室内高达2000℃的燃气一同从喷咀推进混旋器，燃气和蒸汽在这里旋转混合并经热平衡达到100-350℃的混合气体，经发生器下段排出发生器，经控制阀控制调节后，注入油井。

本实用新型的进一步设置为：所述发生器顶部的中心位置旁设置有锥形接头，所述发生器下段是一种随着工质流动方向逐渐收缩的结构，在发生器下段的底部设置有密封垫圈。

通过采用上述技术方案，方便连接输入燃料和空气的管道以及输出热流体的流体管道。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置水夹套提前预热水，避免了水和燃料同位置注入时造成的燃烧不充分的问题；其次通过利用本实用新型产生过饱和蒸汽和烟道气同时注入油层，既保证了井底注入蒸汽干度，极大地提高了蒸汽利用率，同时也改善了蒸汽驱后期井组平面、纵向蒸汽波及不均、指进、超覆现象较为严重等开发问题；通过调配该装置注入水蒸气(干度≧1.0)、氮气、二氧化碳三种混合质量之比，在平面剥蚀井组、纵向超覆系数较大井组均取得一定开发效果。为蒸汽驱转换开发方式，解决热损失率高、蒸汽干度低以及汽窜加快等问题提供了技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型剖视图。

图中，1、发生器顶部；11、燃料装置；111、喷油枪头；112、雾化器；113、火花塞； 12、锥形接头；2、发生器上段；21、燃烧室；22、注水装置；221、水夹套；3、发生器下段；31、混合器；311、雾化头；3111、汽化杯；3112、喷咀；312、混旋器；3121、罩体； 3122、混合孔；32、密封垫圈。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例中，如图1，本发生器分为发生器顶部1、发生器上段2和发生器下段3，所述发生器上段2包括燃料装置11、锥形接头12，所述燃料装置11包括设置在发生器顶部1的喷油枪头111、设置在喷油枪头111下的雾化器112和设置在雾化器112旁的火花塞113，发生器上段2 包括燃烧室21和水夹套221，燃烧室21设置在发生器上段2内部，水夹套221设置在发生器上段2侧壁内，水夹套221一端连接着注水装置22、另一端连接着雾化头311，注水装置22设置在发生器上段2靠近发生器顶部1的位置。发生器下段3设置有混合器31和密封垫圈32，混合器31分为喷出水蒸气的雾化头311与将燃烧废气混合的混旋器312，雾化头311分为汽化杯 3111和喷嘴，水夹套221的出口就设置在汽化杯3111上，汽化杯3111是一个逐渐收缩的收口管，末端就是喷咀3112，喷咀3112后是混旋器312，混旋器312包括罩体3121和混合孔3122。

当燃料(柴油、原油、天然气)从喷头枪头通过雾化器112进入燃烧室21的同时，燃料被喷成雾状。当燃烧室21的油-气-雾达到设定浓度后，火花塞113点火，混合气体在燃烧室21 内燃烧。进入燃烧室21的燃料和空气，都是以高速高压注入，混合气体的密度较大，燃烧温度可达到2000℃。燃烧室21外装预水夹套221，高压水从发生器顶部1的注水装置22进入水夹套221，沿水夹套221圆周旋转推进，当达到雾化头311时，已吸热变为蒸汽。进入雾化头311 与燃烧室21内高达2000℃的燃气一同推进混旋器312，燃气和蒸汽在这里旋转混合并经热平衡达到100-350℃的混合气体，经发生器下段3的排汽口排出发生器，经控制阀控制调节后，注入油井。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，包括发生器顶部(1)、发生器上段(2)和发生器下段(3)，其特征在于：所述发生器上段(2)内设置有燃烧室(21)，在燃烧室(21)侧壁设置有注水装置(22)，在燃烧室(21)顶部设置有燃料装置(11)，发生器上段(2)和发生器下段(3)通过法兰连接，在发生器下段(3)内设置有混合器(31)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述燃料装置(11)包括喷油枪头(111)、雾化器(112)和火花塞(113)，所述喷油枪头(111)设置在发生器顶部(1)，末端连接着雾化器(112)，在发生器顶部(1)上设置有火花塞(113)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述注水装置(22)旁设置有水夹套(221)，水夹套(221)设置燃烧室(21)侧壁内，水夹套(221)的一端与注水装置(22)相连，另一端连接着混合器(31)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述混合器(31)包括雾化头(311)和混旋器(312)，所述雾化头(311)设置在发生器上段(2)的底部，雾化头(311)一端连接着混旋器(312)、另一端连接着水夹套(221)。

5.根据权利要求4所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述雾化头(311)包括设置在燃烧室(21)末端的汽化杯(3111)和设置在雾化头(311)中心的喷咀(3112)。

6.根据权利要求5所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述混旋器(312)包括罩体(3121)和设置在罩体(3121)上的若干个混合孔(3122)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于稠油开采的复合热流体发生器装置，其特征在于：所述发生器顶部(1)的中心位置旁设置有锥形接头(12)，所述发生器下段(3)是一种随着工质流动方向逐渐收缩的结构，在发生器下段(3)的底部设置有密封垫圈(32)。

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