CN2654854Y - 石油热采混合气注气装置 - Google Patents

Abstract

一种石油热采混合气注气装置，由壳体构成一个前段的燃烧室[8]、一个中段的掺混室[5]和一个后段的膨胀室[2]，燃烧室[8]顶部设有油气混合喷射结构和火花塞[10]，膨胀室[2]尾部设有排气口[1]，燃烧室[8]内壁上设有水套[19]，该水套[19]与壳体之间设有螺旋型水槽，其特征在于：水套[19]内壁上设有由耐火材料构成的内衬[20]，由此形成双层隔热结构；螺旋型水槽的进口与进水管[17]连接，出口与A注水孔[6]连接，A注水孔[6]布置在掺混室[5]内，由此形成冷却、汽化一体结构。本装置通过结构改进获得了一种结构合理、安全可靠、使用寿命长，而且更加先进的高效、节能型石油热采混合气注气装置。此外，该装置还可用于向油层单注热水。

Description

石油热采混合气注气装置

技术领域

本实用新型涉及一种油田稠油热采专用设备，特别涉及一种稠油热采蒸汽、燃气混合注气装置。该装置可产生高压、高温的燃气、蒸汽混合气并直接注入油层，用于石油热力开采，从而提高石油的采收率，减少热采的成本。此外，该装置还可用于向油层单注热水。

背景技术

在石油开采领域中，开采稠油一般采用热力开采技术，如将高压、高温燃气、蒸汽混合气注入井下油层，通过加温加压降低稠油粘度和提高采油驱动力，从而实现高效率开采稠油。以往传统的热力开采大多是用地面锅炉产生高压高温蒸汽注入井下油层进行，但是这种热采装置存在许多不足，比如热损失大，设备及生产成本高，原油开采效率低，对环境造成一定污染，特别是整套设备的可移动性差，难以适应油井分散作业的要求。为了克服上述不足，中国专利于2000年12月6日公告一件名称为《稠油热采蒸汽、燃气混合注气装置》，申请号为00210830.5的实用新型专利。该专利与上述热采锅炉相比，不论在技术上，还是在效率、成本、节能、机动性等方面都取得了很大进步，但是这种装置在结构设计方面还存在许多不足，给实际应用带来困难，比如：1、前段的燃烧室由内壁与外壁夹套构成，夹套中设有螺旋型冷却水槽，该冷却水槽与一个外冷却水闭路循环系统连接构成冷却系统，这种设计由于内壁直接面对燃烧室，容易被高温烧气烧蚀，冷却水槽内也容易结垢，使冷却水流动不畅，甚至发生故障；2、外置冷却水闭路循环系统不仅增加了设备成本，使结构复杂化，而且不利于节省能源，换句话说，冷却水循环系统如果正常工作将会带走许多热量，而这些热量又无法加以利用，如果不正常工作则将会引发事故；3、汽化水入口设在燃烧室内，由于汽化时吸收大量热量，不利于柴油在燃烧室完全燃烧；4、该机只能用于注气而不能用来注热水，功能比较单一。

发明内容

本实用新型从结构改进的角度出发，设计了一种结构合理、安全可靠、使用寿命长，而且更加先进的高效、节能型的石油热采混合气注气装置，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种石油热采混合气注气装置，由壳体构成一个前段的燃烧室、一个中段的掺混室和一个后段的膨胀室，燃烧室与掺混室通过喷燃口相通，掺混室与膨胀室通过孔相通，燃烧室顶部设有油气混合喷射结构和火花塞，膨胀室尾部设有排气口，燃烧室内壁上设有水套，该水套与壳体之间设有螺旋型水槽，水套内壁上设有由耐火材料构成的内衬，由此形成双层隔热结构；螺旋型水槽的进口与进水管连接，出口与A注水孔连接，A注水孔布置在掺混室内，由此形成冷却、汽化一体结构。

上述技术方案中的有关内容和变化解释如下：

1、上述方案中，所述双层隔热结构的一层是耐火材料内衬，另一层是螺旋型水槽。所述冷却、汽化一体结构，其含意是指该螺旋型冷却水槽在功能上不仅作为燃烧室外层的冷却结构，同时也作为汽化中的注水部分，换句话说其水槽在结构和功能方面是共用性的，这也是本方案与现有技术的本质区别之一。

2、上述方案中，为了提高内衬隔热和耐高温的效果，可以采用耐高温陶瓷内衬，其后部中央位置有一喷燃口。由于喷燃口在高温、高速气流作用下易磨损，为了提高其耐磨性，可以在喷燃口内镶嵌一个减磨套，由此形成耐磨结构。减磨套与内衬设计成一种可更换的连接结构。

3、上述方案中，为了有利于水的汽化以及蒸汽与燃气的掺混，A注水孔所述A注水孔在掺混室内沿圆周切向呈螺旋斜孔布置。

4、上述方案中，为了有利于柴油在燃烧室内完全燃烧，所述燃烧室顶部设有喷孔盘，喷孔盘在沿燃烧室内壁的周向位置上分布有若干进气孔，该进气孔通过环形槽与进气管相通。这样在燃烧室头部形成一圈气幕，使进入燃烧室的油气进一步混合燃烧。

5、上述方案中，所述螺旋型水槽由水套外缘上的螺旋槽与壳体的内缘拼合形成，为了增加冷却水与水套的接触面，提高冷却效果，螺旋槽截面的两侧为渐开线形。

6、上述方案中，所述掺混室与膨胀室之间采用带罩体的消音器进行分割，消音器上设有若干加旋孔，加旋孔沿罩体外侧切向倾斜布置。这样既能起到消音作用，又能通过加旋孔将燃气与蒸汽进一步混合并膨胀。

7、上述方案中，为了使本装置具有热水功能，可以在掺混室内壁上套装一个喷水圈，该喷水圈上沿周向均匀设有若干个B注水孔，该B注水孔经环形槽与进水管相通，由此形成注水通道。这样当需要时可以通过B注水孔注大量的水，从而产生大量热水，用于热采注热水工艺，使注气机具有注气和注热水两种功能。

本实用新型技术核心是：将内衬和水套双重隔热结构与冷却水引入掺混室合理利用相结合为本质的方案。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型对燃烧室的改进，由于采用了内衬、水套双重隔热结构，直接接触燃气的内衬因采用耐火隔热材料，间接接触燃气的水套温度已不是太高，故：①、水套中冷却水的流量不需要太大，而且在冷却燃烧室之后，可全部通过注水孔A进入掺混室汽化，这样一方面发挥了水流的冷却作用，另一方面其冷却时吸收的热量充分得到利用；②、省去了一套独立的冷却水闭路循环系统；③、由于双重隔热效果良好，水套和外壳体上的温度较低，可以长期正常工作；④、由于内衬的保温作用，冷却水的温度较低，有利于防止水垢的产生。

2、本实用新型由于燃烧室中的内衬采用耐高温陶瓷材料制成，有效防止了燃烧室外层因过热而损坏的现象，从而大大提高注气装置的使用寿命。

3、本实用新型在内衬喷燃口内镶嵌一个可更换的减磨套，这样可减缓燃烧室下端容腔突然缩小的喷燃口，在高温、高速气流冲击下磨损，可延长内衬使用寿命。

4、本实用新型与现有技术相比汽化水A注水孔不设在燃烧室，而是在其下向的掺混室，这样的布置有利于柴油在燃烧室处于最佳状态下燃烧，燃气在通过喷燃口进入掺混室再加入汽化水。另外将A注水孔在掺混室内沿圆周切向呈螺旋斜孔布置，有利于水的汽化以及与燃气的掺混。

5、本实用新型在沿燃烧室内壁的周向位置上分布有若干进气孔(即环形进气孔)，这种设计可以在燃烧室头部形成一圈气幕，有利于柴油在燃烧室的充分燃烧。

6、本实用新型将螺旋型冷却水槽截面的两侧设计成渐开线形，可以增加水套外缘与冷却水的接触面，提高冷却效果。

7、本实用新型在掺混室内壁上设有环形分布的若干个B注水孔，需要时可以通过B注水孔注大量的水，从而在掺混室内产生大量热水，用于热采注热水工艺，使注气装置具有注气和注热水两种功能。

附图说明

附图1为本实用新型结构剖视图。

以上附图中：1、排气口；2、膨胀室；3、加旋孔；4、B注水孔；5、掺混室；6、A注水孔；7、喷燃口；8、燃烧室；9、进气孔；10、火花塞；11、喷油嘴；12、进气管；13、进油管；14、进气管；15、顶盖；16、喷孔盘；17、进水管；18、上壳体；19、水套；20、内衬；21、减磨套；22、进水管；23、喷水圈；24、下壳体；25、消音器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1所示，一种石油热采混合气注气装置，由顶盖15、上壳体18、下壳体24组成的一个筒体，筒体下端为排气口1。

上壳体18内孔中设有双层隔热的水套19与内衬20，内衬20采用耐高温陶瓷材料构成，因此具有很好的隔热效果。下壳体24内孔中设有喷水圈23与消音器25，由此将装置内腔分隔为上部的燃烧室8、中部的掺混室5、下部的膨胀室2。燃烧室8与掺混室5中间为喷燃口7，由孔径先渐缩、后渐扩的内衬20下部构成。

顶盖15上装有进气管14、火花塞10和喷孔盘16。进气管14通过喷孔盘16上的环形槽、进气孔9与燃烧室8相通，若干进气孔9沿燃烧室8内壁的周向位置上分布，工作时在燃烧室8头部形成一圈气幕。火花塞10通过喷孔盘16上的小孔与燃烧室8相通。顶盖15上还装有油气混合喷射结构的喷油嘴11，其外层与进气管12相通，内层与进油管13相通，内外层孔腔在喷油嘴11头部会合并通过喷孔盘16上的小孔与燃烧室8相通。

在上壳体18、下壳体24的上部法兰处分别装有进水管17和进水管22，水套19与上壳体18之间设有螺旋型水槽，螺旋型水槽由水套19外缘上的螺旋槽与上壳体18的内缘拼合形成，螺旋槽截面的两侧为渐开线形。进水管17与螺旋型水槽的进口连接，螺旋型水槽出口与A注水孔6连接，A注水孔6与掺混室5相通，并在掺混室5内沿圆周切向呈螺旋斜孔布置。内衬20的喷燃口7处装有可更换的减磨套21。掺混室5内壁上套装一个喷水圈23，该喷水圈23上沿周向均匀设有若干个B注水孔4，该B注水孔4经环形槽与进水管22相通，由此形成注热水通道。掺混室5与膨胀室2之间采用带罩体的消音器25进行分割，消音器25上设有若干加旋孔3，加旋孔3沿罩体外侧切向倾斜布置。

本实施例工作时燃油与高压空气分别由装在顶盖15上的进油管13、进气管12进入喷油嘴11在其头部初步混合，并通过喷孔盘16喷入燃烧室8进一步混合。在火花塞10点火后燃油在空气中燃烧并形成高温、高压的烟气，经喷燃口7进入掺混室5，与由水套19下部的A注水孔6注入的水相遇，水吸热汽化变为蒸汽，同时使烟气降温，两者在掺混室5混合变为烟气、蒸汽混合气，再经消音器25加旋孔3进入膨胀室2进一步混合并膨胀，经膨胀室2下部逐步加速最后经排气口1注入油层。

另一路高压空气通过进气管14、喷孔盘16上呈环状分布的进气孔9，进入燃烧室8并吹向燃烧室8周边，可补充燃油燃烧时氧气的不足，保证燃油在燃烧室8中的充分燃烧。

冷却水通过进水管17进入上壳体18与水套19间形成的螺旋型水槽，对燃烧室8产生的高温进行冷却，最后通过水套19下部的A注水孔6进入掺混室5变为蒸汽。

进水管22平时关闭，需要时可通过下壳体24上法兰、喷水圈23的B注水孔4向掺混室5注入较大量的水，可进一步吸收混合气的热量，从而产生大量的热水，经消音器25的加旋孔3、膨胀室2、排气口1注入油层，适于采油工艺注热水之用。

喷燃口7处的减磨套用于减少内衬20的磨损。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种石油热采混合气注气装置，由壳体构成一个前段的燃烧室[8]、一个中段的掺混室[5]和一个后段的膨胀室[2]，燃烧室[8]与掺混室[5]通过喷燃口[7]相通，掺混室[5]与膨胀室[2]通过孔相通，燃烧室[8]顶部设有油气混合喷射结构和火花塞[10]，膨胀室[2]尾部设有排气口[1]，燃烧室[8]内壁上设有水套[19]，该水套[19]与壳体之间设有螺旋型水槽，其特征在于：水套[19]内壁上设有由耐火材料构成的内衬[20]，由此形成双层隔热结构；螺旋型水槽的进口与进水管[17]连接，出口与A注水孔[6]连接，A注水孔[6]布置在掺混室[5]内，由此形成冷却、汽化一体结构。

2、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述内衬[20]采用耐高温陶瓷内衬，其后部中央位置有一喷燃口[7]，该喷燃口[7]内镶嵌有减磨套[21]，由此形成耐磨结构。

3、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述A注水孔[6]在掺混室[5]内沿圆周切向呈螺旋斜孔布置。

4、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述燃烧室[8]顶部设有喷孔盘[16]，喷孔盘[16]在沿燃烧室[8]内壁的周向位置上分布有若干进气孔[9]，该进气孔[9]通过环形槽与进气管[14]相通。

5、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述螺旋型水槽由水套[19]外缘上的螺旋槽与壳体的内缘拼合形成，螺旋槽截面的两侧为渐开线形。

6、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述掺混室[5]与膨胀室[2]之间采用带罩体的消音器[25]进行分割，消音器[25]上设有若干加旋孔[3]，加旋孔[3]沿罩体外侧切向倾斜布置。

7、根据权利要求1所述的石油热采混合气注气装置，其特征在于：所述掺混室[5]内壁上套装一个喷水圈[23]，该喷水圈[23]上沿周向均匀设有若干个B注水孔[4]，该B注水孔[4]经环形槽与进水管[22]相通，由此形成注水通道。