DE1426643A1

DE1426643A1 - Wassererhitzer zur thermischen Wiedergewinnung von OEl aus Bohrungen

Info

Publication number: DE1426643A1
Application number: DE1965ST024718
Authority: DE
Inventors: Fanaritis John Peter
Original assignee: STRUTHERS THERMO FLOOD CORP
Current assignee: STRUTHERS THERMO FLOOD CORP
Priority date: 1965-01-14
Filing date: 1965-12-01
Publication date: 1969-11-27
Also published as: DE1426643B2; US3357407A; DE1426643C3; GB1123411A

Description

Wassererhitzer zur thermlsohen Wiedergewinnung von Öl aus Bohrungen

Die Torliegende Erfindung bezieht sioh avf die Wiedergewinnung τοη Öl ans Bohrungen, and besonders auf einen theraisohen Wiedergewinnungsapparat und eine damit rerbundene Methode xur zweiten Gewinnung ron Rohtfl.

Herktfaallohe Bauausführungen für die zweite Gewinnung von Öl sind bereits bekannt. Bei den am »eisten bekannten Verfahren wird eine Ölbohrung, welohe zuerst in 4er üb-Hohen Gewinnungsart duroh Abpumpen ersohSpft wurde, alt Medium durohflutet. Das Durchfluten der Ölbohrung wird duroh ein Medina erreioht, das unter Druok in dl· Ölführende Formation eingespritzt wird. Das eingespritzte

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Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-WirttaS.-lng. AmI Hanimann, Dipl.-Phyi. Sebastian Herrmann • MÖNCHEN J, THERItICNITRASSE 19 · TiMn₁ »31« · Totaeromm-Adrw··. lipotll/Mti·*·»

Medina gelangt in die Ramie, welche von Öl, Gas and Wasser leer gelassen wurden und drückt jedes Restttl in Richtung des Bohrungsauslasies. Auf diese Veise kann Restöl wiedergefunden und die Produktivität der Erdölbohrung wesentlich gesteigert werden.

Die Medien, welche zum Zwecke der zweiten Wiedergewinnung in herkömmlicher Veise zum Durchfluten der Erdtfbohrungen benutzt wurden, sind kaltes Wasser, heißes Wasser und Dampf. Die Dampfdurchflutungsverfahren haben, verglichen mit den Wasserdurohflutungsverfahren, eine große Anzahl von Vorteilen mit sich gebracht. Solche Dampfdurohflutungsverfahren verwendeten gewöhnlich herkömmliche Dampferzeugungsvorrichtung en. Der Hauptvorteil der Benützung von Dampf ist, daß bei einem Minimum von Masse ein Maximum von Hitze in den Boden eingeleitet werden kann. Angesichts der Kosten des Speisewassers wird somit eine wesentliche Ersparnis erzielt. Auch wird die Menge des Wassers, das von dem wiedergewonnenen Öl abgeschieden werden muß, auf ein Minimum reduziert.

Die Dampfdurchflutungeverfahren sind besonders wertvoll im Falle der Wiedergewinnung von hochviskosen Rohölen. Die verhältnismäßig hohen Temperaturen des Dampfes erhöhen die Temperatur des Rohöles und erzielen eine Reduktion in der ölviekosität. Als Folge

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4a·'Ol besser aus der Bohrung. Ein weiterer lit ia««tsang von durchflutende« Oaapf ist, daß ram feapetataren des Daapfes eine leichte frak-• %4«tlUatlo« 4·· Rohöl· verursachen. Der dabei

Nvftff erseugt eine luaätsllohe Druckkraft,

4·· Öl· voransutreiben.

takaftmten Oaapfduroaftutung·verfahren haben Jeift* Aaftaftl von Haohtellen. 01··· Nachteile bestandteil loa darin, 4aB «na AuefUhren dieser Ver- 11··· D««fferteuger bentttst warden. Einer it· to«la B««tttaen herkttaalioher Dampferzeuger 8*els«waaser vorher «ehr teuere 4«rohllef. 01··· Aufbereitung·- Jmiii·· ftra« «itIg₁ «« dl· Probieae su verringern,

la tasaaaenhang alt Feetbestandtellen, Korrosion,

•to. während des Betriebs des Daapf- «•!trat·«. 01· Notwendigkeit teuerer Auf-

4·· Speisewassers ergab sich tell- «aa 4«r fa^saohe, daß die Daapferzeuger Daapf hoh^r Qualität (a.B. ungefähr 98 #) erzeugen sollten. Β·1« Ars^tig«n von Daapf solch hoher Qualität muß der Betrag «rollkoaaen gelSater Festbestandteile des Speise* wa|f«rt axtr·« niedrig sein, ua das Problem ausüueohal- ^•n_r 4a· «loh alt de« Abscheiden der Feetbeetandteile auf 4«« Itthren de· Daapferseugers ergibt.

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Ein anderer Nachteil herkömmlicher Dampferzeuger für thermische Wiedergewinnungezweck· ist der, daß diese Dampferzeuger gewöhnlich von komplizierter Bauart und relativ teuer im Betriebe sind. Sie bedürfen auch gewöhnlich der st&ndigen Wartung durch «inen Maschinisten.

Ein weiterer Nachteil der Benützung herkömmlicher Dampferzeuger für die gestellten Aufgaben ist, daß diese Dampferzeuger oft nioht in Größen verfügbar sind, um die Produktion von Dampf genügend hohen Druokes für besondere Verwendungszwecke zu gewährleisten. Die relativ niederen Drücke und, daraus resultierend, die miederen Dampftemperaturen aus den herkömmlichen Dampferzeugern, erzeugen nicht genügend Hitze, um die Viskosität der Rohöle merklioh zu senken. Die Ausbeut· beim Viedergewinnungeverfahren ist deshalb nicht genügend groß, um das Dampfdurchflutungsverfahren wirtschaftlich zu gestalten. Eines der größten Hindernisse, bezogen auf die Ausführung der Dampferzeuger zur Herstellung von Dampf des gewünschten hohen Druokes, besteht im sohnellen Anwachsen der Kosten dieser Dampferzeuger. Die anfänglichen Kosten steigen merkbar gemäß den Druckanstiegen des Dampfes; dies gilt besonders im Hinblick auf die Herstellungen der Kessel, welohe sich gewöhnlich in den Dampferzeugern befinden.

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Herkömmliche Dampferzeuger hatten einen weiteren Naohteil, wenn sie für thermisehe Wiedergewinnungszwecke eingesetzt wurden; dieser bezog sich auf das verhältnismäßig beschränkte Volumen von Auslaßdampf, welcher verfügbar war. Die bekannten Ausführungsformen für Dampfdurohflutung waren gewöhnlich unwirksam bei der Bearbeitung von Ölsohiefervorkommen.

Bei den herkömmlichen Dampferzeugern für thermische Viedergewinnungszwecke ergab sich auch eine Anzahl von Problemen, was die Instandhaltung betraf. Eines dieser Probleme entstand aus der Tatsache, daß in den bekannten Dampferzeugern Vorwärmer für das Speisewasser innerhalb der Strahlungswärmezone, in welcher Dampf erzeugt wurde, angeordnet waren. Folglich kondensierte Feuchtigkeit aus den Verbrennungsprodukten auf den Oberflächen der Vorwärmerröhren; es entstanden daraus ernste Korrosionsproblerne.

Ein anderes ernstes Problem in der Instandhaltung herkömmlicher Dampferzeuger tritt besonders beim Gebrauoh billigerer Brennstoffe, wie z.B. Rohöl oder Pech auf. Als Ergebnis des Gebrauchs billigerer Brennstoffe bilden eich gewöhnlich stark rußende Niederschläge und zwar auf den Oberflächen der Röhren des Vorwärmers, welcher sich gewöhnlich im Dampferzeuger

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Ein anderer Nachteil la Gebrauch herkömmlicher Dampferzeuger für thermische Viedergewinnungszweoke ist, daß die Lebenserwartung der Strahlungswärmezomem der Dampferzeuger im hohen Ausmaße beschränkt wurde, was auf die extremen Hitzebedingungen innerhalb der Strahlungswärmezonen zurückzuführen ist. Es ergaben sioh damit Probleme bezüglich der Unterhaltung and des Austausches der Röhren, in denen der Dampf erzeugt wird.

Der Erfindung liegt folgene Aufgabenstellung zugrunde:

Die rorliegende Erfindung soll einen verbesserten thermischen Yiedergewinnungsapparat zur zweiten Gewinnung von Öl darstellen.

Sie soll auch einen thermischen Yiedergewinnungsapparat schaffen, bei dem, rergliehen mit thermischen Viedergewinnungsapparaten herkömmlicher Bauart, das Ausmaß der Vorbehandlung des Speisewassers reduziert wird.

Die Erfindung soll außerdem einen thermischen Wiedergewinnungsapparat schaffen, welcher verbesserte Speisewasserabsoheidungsvorriohtungen enthält.

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aia»a»ig billiger Breaastoff bei aiaiaaler Gefaar der Eaftbildfing rerwejMlet werden kann.

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Die vorliegende Erfindung soll zusätzlich ein verbessertes Dampferzeugungsverfahren für thermische Wiedergewinnungszwecke schaffen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine zum Teil herausgebrochene Seitenansicht des thermischen Wiedergewinnungsapparates gemäß der Erfindung, wobei der Apparat in der Einsprühstellung des Dampfes in eine ölführende Formation dargestellt ist;

Fig. 2 ein Schaubild des Apparates in Fig. 1, wobei der Materialienfluß in dem Apparat dargestellt ist;

Fig. 3 einen vergrößerten senkrechten Schnitt von Linie 3-3 in Fig. i;

Fig. 4 ein Schaubild des thermischen Wiedergewinnungserhitzers herkömmlicher Bauart;

Fig. 5 eine vergrößerte, abschnittsweise geschnittene und zum Teil herausgebrochene Oberansicht eines Wärmetauschers des Apparates von Fig. i und 2;

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt von Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 ein vergrößertes Schaubild des thermischen

Wiedergewinnungserhitzers der Fig. i - 3;

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Fig. 8 eine vergrößerte Teil- Oberansicht als Teilabschnitt einer Vorwärmerröhre des Erhitzers von Fig. 7 von Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 einen weiteren vergrößerten Schnitt von Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. IO ein Schaubild eines abgewandelten thermischen Wiedergewinnungserhitzers gemäß der Erfindung;

Fig. 11 ein Schaubild eines abgewandelten thermischen Wiedergewinnungsapparates gemäß der Erfindung, welcher einen mechanischen Abscheider enthält;

Fig. 12 einen vergrößerten senkrechten Schnitt durch den Abscheider der Fig. 11;

Fig. 13 eine Draufsicht des thermischen Wiedergewinnungsapparates gemäß der Erfindung, wobei zwei Erhitzer zusammengelegt sind;

Fig. Ik eine Seitenansicht des Apparates von Fig. 13;

Fig. 15 eine zum Teil herausgebrochene Endansicht, wie von Linie 15-15 in Fig. 13; und

Fig. 16 einen bruchstückartigen Ausschnitt von Linie 16-16 in Fig. 15.

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In den Zeichnungen, und besonders in Fig. 1, wird der thermische Wiedergewinnungsapparat 20 gezeigt; er wird in einer Stellung dargestellt, in der er Dampf in eine öltragende Formation 22 einer versiegten Ölquelle zum Zwecke sekundärer Wiedergewinnung einbläst. Der Apparat 20 enthält einen Erhitzer 24, welcher auf einem passenden Kufengestell 26 montiert ist. In der Nähe des Erhitzers 24 befindet sich ein chemischer Abscheider 28, der ebenfalls auf einem passenden Kufengestell 30 montiert ist.

Der Erhitzer 24 ist im wesentlichen ein Wasserverdampfer mit Zwangsumlauf und enthält eine Strahlungswärmezone 32 und eine Konvektionszone, bzw. einen Vorwärmer 3^. Der Vorwärmer yk ist in einem Kanal 35 angebracht, der Abgase von der Strahlungswarmezone 32 herleitet. Der Kanal 35 ist überh*H> der Strahlungswärmezone 32 befestigt; er besteht aus einem gewöhnlich senkrechten Einlaßteil 36, einem gewöhnlich waagrechten Haupt teil 37 und einem g-ewöhÄÜeh senkrechten Auslaß Ein Wärmetauscher 39 wärmt das Wasser vor, das durch den Vorwärmer 34 geleitet wird.

Die Strahlungswärmezone 32 des Erhitzers 24 ist von gewöhnli-oh hohlzylindrischer Bauart und ist in waagrechter Stellung auf dem Kufengestell 26 angebracht. Die Strahlungswärmezone ist aus einem Material wie z. B.

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unlegiertes Stahl hergestellt und umhüllt damit eine Heizkamaer 40. Wie bei 42 gesehen werden kann, ist die Wandung der Kammer 40 mit einem passenden, herkömmlichen feuerfesten Material ausgekleidet. Innerhalb der Kammer 40 sind durch passende Klammervorrichtungen 44 eine Anzahl von Höhren 46 ( zu sehen in Fig. 2) angebracht; •ie erstrecken sich gewöhnlich waagrecht und sind an ihren entsprechenden Enden durch Umkehrbogen 47 so miteinander verbunden, daß sie in Form einer Röhrensehlange 48 innerhalb der Kammer 40 liegen. Wie in Flg. 3 gesehen werden kann, ist die R8hrenschlange 48 von gewöhnlich hohlzylindrischer Anordnung. Die R0hre*echlange 48 ist so angeordnet, daß die Röhre« 46 in der Nähe der feuerfesten Einkleidung 42 zu liegen kommen.

Am Einlaßende 50 ist die Röhrenschlange 48 an das Speisewasser angeschlossen, das in Dampf verwandelt wird, wie es später noch dargelegt wird. Das AuslaOende 52 der Röhrenschlange 48 ist an der Rührenleitung 54 angeschlossen, welche den in der Rührenschlange 48 erzeugten Dampf in die ölführende Formation 22 einführt. Das andere Ende der Rohrleitung 54 ist mit einer passenden Düse 56 versehen, um den Dampf direkt in die ölführende Formation 22 einzublasen.

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Ein Brenner 58 von herkömmlicher Bauart ist am Ende der Kammer 40 angebracht. Der Brenner 58 erzeugt mit Hilfe von Brennöl Strahlungswärme innerhalb der Kammer

Innerhalb dee waagrechten Kanalteils 37 befindet sich einerAnzahl waagrecht angeordneter Rühren 60; an ihren entsprechenden Enden 62 sind sie in Form einer Rührenschlange miteinander verbunden. Der Vorwärmer ist durch die RoTirenschlange 64 ausgefüllt, welche sich innerhalb des Kanalteils 37 befindet. Wie später ausführlicher beschrieben wird, ist jede der Röhren 60 mit vier länglich ausgestreckten Rippen 66 versehen.

Der Luftabscheider 28 ist von herkömmlicher Bauart und entfernt auf chemische Weise den Sauerstoff, der in dem Speisewasser sein kann, das in den Erhitzer 24 eingeleitet wird; das Speisewasser wird durch die Einlaßleitung 68 in den Luftabscheider 28 geführt. Eine ebenfalls herkömmliche Pumpe 70 dient dazu, das von Sauerstoff gereinigte Wasser durch die Auslaßleitung 72 vom Luftabscheider 28 abzusaugen. Durch die Röhre 73 wird dann das Wasser von der Pumpe 70 in den Wärmetauscher }9 eingepumpt.Bevor die Leitung 73 das Speisewasser in den Wärmetauscher 39 leitet, durchläuft es einen herkömmlichen Pulsometer 74. Dieser

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dient dazu, -tue die Druckunterschiede in der Leitung 73, welche durch die Arbeitsweise der Pumpe 70 entstehen können, auszugleichen. Die Leitung 75 leitet das Speisewasser, nachdem es den Wärmetauscher 39 durchlaufen hat, in den Vorwärmer 34 ein.

In Fig. 4 wird ein Erhitzer 24a der älteren Bauart dargestellt; dieser Erhitzer 24a enthält einen Wärmestrahlung sz one- 32a, welche eine Kammer 40a bildet und eine Röhr«*«cnlange 48a aufweist, die darin befestigt ist, und einen Vorwärmer 34a. Ein Kanal 35a leitet Abgase aus der Kammer 40a und besteht aus einem inneren waagrechten Teil 36a und einem äußeren senkrechten Teil 37a. Mehrere waagrechte Röhren 60a sind an ihren entsprechenden Enden 62a in Form einer Röhrenschlange 64a zusammengefügt; diese befindet sich innerhalb des Kanalteils 37a und bildet zusammen mit diesem den Vorwärmer 34a. Jede der Röhren 60a ist auf dem ganzen Umfang mit angeschweißten Rippen 66a versehen, deren jede sich vollkommen radial, bezogen auf die Achse der entsprechenden Röhren 60a, nach außen streckt.

Innerhalb der Kammer 40a befindet sich eine Ruhrenschlange 39a, um Speisewasser vorzuwärmen, das dann in die Röhren 6Oa des Vorwärmers 34a geleitet wird. So wird das Speisewasser zuerst in die Röhrenschlange 39a durch eine Einlaßleitung 73a eingeführt, und wird

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innerhalb der Kammer 40a durch die Strahlungshitze während des Durchlaufens durch die Röhrenschlange 39a erwärmt. Das erhitzte Speisewasser wird nach dem Verlassen der Röhrenschlange 39a durch eine Leitung 75a in die Röhren 60a der Röhrenschlange 64a des Vorwärmers 34a, der sich innerhalb des senkrechten Kanalteils 37a befindet, geleitet. Das Speisewasser wird so durch die heißen, ausströmenden Gase, die den Kanalteil 37a passieren, erhitzt. Das erhitzte Speisewasser wird sodann in den Einlaß 50a der Röhrenschlange 48a innerhalb der Kammer 40a zur Umwandlung in Dampf eingeleitet.

Im Falle des Erhitzers 24 der vorliegenden Erfindung, wurde die Rohreirschlange 39a der herkömmlichen Bauart, wie sie in Fig. 4 zu sehen ist, weggelassen, und das Speisewasser, das in die R3hrwischlange 64 des Vorwärmers 34 geführt wird, wird durch den Wärmetauscher 39 vorgewärmt; dieser befindet sich außerhalb der Strahlungswärmezone 32. Wie im besonderen in den Fig. 5-6 gesehen werden kann, ist der Wärmetauscher 39 ein Doppel röhrenwärmetauscher welcher aus einer gewöhnlich u-förmigen äußeren Röhre 76 und einer inneren Rohre 78 besteht, die vollkommen koaxial zur Röhre 76 liegt. Somit wird ein ringförmiger Raum 80 zwischen der äußeren Röhre und der inneren Röhre 78 gebildet. Passende Bänder

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dienen dazu, die Röhrenanordnung 76, 78 aufrecht zu erhalten.

Ein Einlaß 84 ist an der äußeren Röhre 76 angebracht und erhält Speisewasser aus der Leitung 73, wobei das Speisewasser durch die Pumpe 70 von dem Luftabscheider 28 abgesaugt wurde. Ein Auslaß 86 der Röhre 76 steht mit der Leitung 75 in Verbindung, welche das vorgewärmte Wasser aus dem Wärmetauscher 39 zum Einlaß 87 der Röhrenschlange 64 des Vorwärmers 34 führt. Ein Einlaß 88 an der inneren Röhre 78 des Wärmetauscher 38 nimmt Wasser von der Leitung 90 auf; diese führt heißes Wasser vom Auslaß 91 der Röhrenschlange 64 des Vorwärmers 34. Ein Auslaß 92 der inneren Röhre 78 führt heißes Wasser in die Röhre 94, um das heiße Wasser zum Einlaß 50 der Röhrenschlange 48 der Wärmestrahlungszone 32 zu leiten.

In weiterem Gegensatz zum Aufbau des Erhitzers 24a der 'herkömmlichen Art, und, wie es besonders klar in Fig. 7 gesehen werden kann, ist die Konvektionszone, bzw. der Vorwärmer 34 des Erhitzers 24 von relativ großer Länge, verglichen mit dem Vorwärmer 34a. Der Vorwärmer ist, wie vorher schon erwähnt, nicht an der Seite der Strahlungswärmezone 32 angebracht, sondern überfe«44) derselben aufgebaut. Die Röhren 60 der Röhrenschlange 64 des Vorwärmers 34 befinden sich in waagrechter Lage innerhalb

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des Kanal teils 37. Der Kanal 35 ist mit feuerfestem Material ausgekleidet, wie bei 95 gesehen werden kann, und dient dazu, ausströmende heiße Gase von Kammer 40 zu leiten. Diese Gase treten in den Kanalteil 37 durch den relativ kurzen, senkrechten Kanaleinlaß 36 ein, und vorlassen den Kanalteil 37 durch den relativ kurzen, senkrechten Auslaß 38.

Der Vorwärmer 34 ist, was von der Größe des Erhitzers 24 abhängt, bei kloine.rer Bauart mit wenigstens zwanzig Röhren 60 versehen, oder mit fünfzig Röhren bei einem Erhitzer 24 von größerer Bauart. Im Gegensatz zum Aufbau dor Rippen 66a des Erhitzers 24a erstrecken sieh die Hippen 66, welche sich an der Außenfläche jeder der Röhren 60 befinden, in deren Längsrichtung und zwar auf der Gesamtlänge der entsprechenden Röhren 60.

Dor Brenner 58, wie bereits erwähnt wurde, verbrennt Heizöl. Dap HeizöJ wird in einem Tank 96 gespeichert, von dom (ii durch eine I'umpe 100 von horkömralicher Bauart über die Leitung 98 durch einen Heizölvorwärmer 102 geleitet wird. Dor Heiztflvorwärmer 102 hat die Form eines Wärmetauschers horkömralicher Bauart, in welchem das Heizöl aus Tank 96 mit heißem V»asser in Berührung gebracht wird. Das heiße Wasser wird durch Leitung 104 zum Vorwärmer 102 geführt · die Leitung I04 steht mit der Aus 1ableitung 94 in Verbindung, welche u der inneren Röhic 78 des Wärmetauschers

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angeschlossen ist. Das heiße Wasser wird durch Leitung 105 zur Leitung 94, und damit vollkommen in die Röhrenschlange 48 zurückgeführt. Das Heizöl wird, nachdem es so in dem Vorwärmer 102 erwärmt wurde, durch Leitung 106 zum Brenner 53 geleitet.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, den thermischen Wiedergewinnungsapparat 20 zusatzlich mit einer Vorrichtung zum Behandeln des Wassers (nicht gezeigt) auszustatten, um den Gehalt an gelösten Festbestandteilen zu verringern, um die Härte des Wassers herabzusetzen, oder um in anderer Weise das Wasser zur Benutzung in dem Erhitzer 24 aufzubereiten.

Um die Punktion des thermischen Wiedergewinnungsapparates 20 zu steuern, ist der Apparat 20 mit einem System von Kontrollvorrichtungen, wie sie zum Teil bei 108 (Fig. l) gesehen werden können, versehen. Da die Kontrollvorrichtungen von herkömmlicher Bauart sind und in herkömmlicher Weise bedient werden, werden diese Kontrollvorrichtungen nicht mehr im besonderen beschrieben,

Der Erhitzer 24 erzeugt Dampf von 75-90 %, was von der Konzentration von Festbestandteilen im Speisewasser abhängt.

Bei Betrieb des Apparates 20 wird das Speisewasser zuerst von der Pumpe 70 durch die Einlaßleitung 68 in den

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Abscheider 28 gesogen. Nach der Abscheidung verläßt das Speisewasser den Abscheider 28 und wird von der Pumpe 70 durch die Leitungen 72 und 73 und den Pulsometer 74 in den Einlaß 84 der äußeren Röhre 76 des Wärmetauschers 39 geleitet. Das Speisewasser durchläuft die kreisförmige Fläche 80 des Wärmetauschers 39 und wird von heißem Wasser erwärmt, das durch die Leitung 90 und den Einlaß 88 vom Wärmetauscher 34 herkommt. Das heiße Speisewasser durchläuft dabei die innere Röhre 78 des Wärmetauschers 39· Das vorgewärmte Speisewasser verläßt den Wärmetauscher durch den Auslaß 86 und wird durch die Leitung 75 zum Einlaß 87 der Röhrenschlange 64 des Vorwärmers 34 geführt. Im Vorwärmer 34 läuft das vorgewärmte Speisewasser durch die Röhren 60 der Röhrenschlange 64 und zum Auslaß 91 derselben. Das Speisewasser in den Röhren 60 wird durch Abgase aus der Kammer 40 erhitzt.

Die Abgase aus der Kammer 40 treten durch den senkrechten Kanalteil j6 in den Kanal 35 ein; sie fließen dann durch den waagrechten Kanalteil 37 und werden durch den Auslaß 58 in die Luft abgeblasen. Die Abgase reißen, wenn sie durch den Kanalteil 37 streichen, alle Rußpartikel, welche sich niedergeschlagen haben könnten, los und führen sie zum Auslaß 38 mit, anstatt die Rußpartikel auf den Oberflächen der Rippen 66 sich niederschlagen zu lassen. Wenn sich irgendein Partikel niederschlägt, wird es durch die Bewegungen der Abgase entlang

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den Oberflächen der Rippen entfernt, so daß durch die Abgase die Rippen gereinigt werden.

Das heiße Speisewasser, welches durch die innere Röhre 78 des Wärmetauschers 39 fließt, verläßt diesen durch den Auslaß 92 und wird durch die Leitung 94 zum Einlaß 50 der Röhrenschlange 48 innerhalb der Kammer der Strahlungswärmezone 32 geführt-» Ein Teil des hei ilen Wassers, welches den Wärmetauscher 39 durch den Auslaß 92 und die Leitung 94 verlassen hat, wird durch eine Leitung 104 zum Brennölvorwärmer 102 geleitet. Dieser Teil des heißen Wassers dient dazu, um das Brennb'l voizuwärmen, welches durch die Pumpe 100 vom Öltank <)< > durch die Leitung 98 in den Vorwärmer 102 gepumpt wurde. Durch die Leitung 105 wird das Speisewasser vom Vorwärmei 102 zur Leitung 94 zurückgeführt wählend (!as vorgewärmte Öl durch Leitung I06 zum Brenner 58 geleitet wird.

Das Wasser, welches in die Röhrenschlangc 43 der Straiilungswärmezone 32 eingeflossen ist, durchlauft in Ganzen die Röhrenschlange 48 und wird durch die Strahlungswärme, welche durch das Abbrennen des Heizöls im Brenner erzeugt wird, in Dampf übergeführt. Der ausströmende Dampf, welcher aus einem Wasser-Dampfgemiech besteht (d.h. 75-90$ Dampf) verlaßt die Höhrenschlange 48 durch den Auslaß und wird durch die Leitung 5'» und die Düse ^r>(> in dit· ölführende Formation 22 gefühlt, in welche si« direkt

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eingeepriiht wird.

Beispiel 1

In eines thermischen Wiedergewinnungeapparat 20 der Fig. 1-3 und 5-9, wurde Speisewasser mit einer Temperatur von nahezu 93°C mit einer Menge von nahezu 9080 kg pro Stunde vom Abscheider 28 in den Wärmetauscher 59 gepumpt. Im Wärmetauscher 39 wurde das Speisewasser zu einer Temperatur von nahezu i49°C aufgewärmt und von dort in den Vorwärmer 34 weitergeleitet. Im Vorwärmer 3% wurde das Speisewasser durch Abgase mit einer Temperatur von nahezu 637⁰C zu einer Wassertemperatur von nahezu 260⁰C aufgeheizt.

Das erhitzte Speisewasser wurde dann durch den Wärmetauscher 39 weitergeleitet, wobei es diesen in eine Temperatur von nahezu 177⁰C versetzte, und dann weiter in die Btfhrensohlange 48 der Wärmestrahlungszone 32 geführt. Die Kammer 40 der Wärmestrahlungezone 32 wurde vom Brenner 58 durch fieizttl, welches im Brenner verbrannt wurde, erhitzt. Das HeiztSl wurde im Heiztank 96 gespeichert und mittels der Pumpe 100 duroh den Vorwärmer 102 In den Brenner 38 gepumpt. Im dem Heizölvorwärmer 102 wurde das Heizül durch heißes Wasser aus dem Wärmetauseher 39 mittels der Leitungen 104 und 105 erhitzt.

Das Speisewasser wurde während des Durch*ließens der Rtthrenschlange 48 in Dampf übergeführt, wobei ein Dampf von

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80% ait einem Druck von ungefähr 130 atü erzeugt wurde. Das Verhältnis der Gesamtmenge von erzeugten Dampf bezogen auf die Gesamtoberfläche (eingeschlossen die Fläche der Kühlrippen auf den Rühren 60) war 3,6 kg auf 929 cm

Der so erzeugte Dampf wurde dann direkt in eine ölführende Formation eingeführt, was Öl relativ hoher Viskosität und geringer A. P.I. Schwere ergab; diese ölführende Formation wurde zuvor durch Abpumpen bis zu einem Grad von 12% ausgebeutet. Der Dampf durchflutete die ölführende Formation und bewirkte eine zweite Ausbeute des öle bis zu 35%·

Der thermische Viedergewinnungsapparat 20 besitzt, verglichen mit den Erhitzern herkömmlicher Bauart, ungewöhnliche Merkmale und Vorteile im Aufbau und im Betrieb. Die Benutzung des Apparates für thermische Wiedergewinnungszwecke ermöglicht eine wesentliche Beschränkung bei der notwendigen Behandlung von Speisewasser, besonders was die Entfernung von Festbestandteilen aus dem Speisewasser betrifft. So kann der Apparat 20 wirksam betrieben werden, obwohl Wasser einer relativ hohen Konzentration von Festbestandteilen benutzt wird, was bei herkömmlichen Dampferzeugern nicht ohne einen sehr hohen Abblasverlust geschehen könnte. Das Speisewasser für den Apparat 20 kann eine Konzentration von Festbestandteilen bis zu einer Höhe von 5000 Teilen auf eine Million besitzen. Dieser Vorteil

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während des Betriebe wird vorzugsweise als Ergebnis der ' Ausführungsform des Erhitzers 24 angesehen; dieser erzeugt Dampf in einem Gang von nahezu 75-9OJ&. Dieser Dampf

enthält genügend unverdampftes Wasser, um irgendwelche Pestbestandteile in Lösung zu halten.

Der Apparat 20 ist von relativ einfacher und hiIliger Konstruktion. Eines der Hauptmerkmale, welches den Apparat als einfach kennzeichnet, ist der Gebrauch der RJhrenschlange 48; hiermit wird Dampf in einem einzigen Durchgang durch die Strahlungswärmezone 32 erzeugt. Es werden auch keine Trennbehälter, wie sie bei den Dampferzeugern herkömmlicher Bauart oft benötigt werden, benützt.

Der Apparat 20 ist ebenfalls sehr einfach und billig in der Handhabung. Das Nichtvorhandensein einer Trennvorrichtung zusammen mit den gewöhnlicherweise beigefügten Kontrollvorrichtungen, ergibt eine sehr vereinfachte Arbeitsweise. Der Apparat kann auch ohne die beständige Bewachung durch einen Maschinisten arbeiten.

Der Apparat 20 produziert Dampf in größeren Mengen, bei höheren Drücken und höheren Temperaturen als es bei den Dampferzeugern herkömmlicher Bauart der Fall war. Somit werden hohe Drücke bis zum kritischen Druckbereich des Wassers ermöglicht, wobei die Mosten, bezogen auf den Betrieb mit niederen Drücken, nur wenig ansteigen.

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Aa Auslas 5* *·Γ lOhreneohlang· 48 wird auQerde« ein grOfieres Volumen Tea Dampf erzeugt, als es der Fall bei den herkOssUiehen Bauausführungen τοη Danpferseugera lot. BoI gleiehen Draok- und Teaperaturbedingungeu la Dmekberelob τοη 105 »ttt erzeugt ein herkOemlleher Daafferzeuger etwa 25 Voliwprosent aa Aae1at. Öle Wlbxeneeblange 48 dagegen erzeugt unter glelobea BoAlagmmgen etwa 98 Tolnaprosent Daapf a« AmUI 51.

Bio A«ef«lur«agefeni de· Äff »rates 20 bietet weiterlila οίκο «Mtbllob greBe Brennoberflaoh·, wie ele bei leiobter Pouervag benötigt wird; die Auefttbrungefora gewUurleleteft epfordoa, AM ei oh die Hltse Über die OborflKolio· Torfollt, wodureb Eenen hoher Hltsekon-Bontratlo· Toraloden werden. Dnroh den Apparat to iet telglloh olno Torbeeeerte Auebeute τοη Ul aOglioh, be-

In fatto dor heohTlekoeen Rohöle; da· Bin-Toa MWft lot daher το« wirteohaftllohen Standfmmkt aa« roatobol.

Bor Affarat to benötigt aufterden nur ein Mlnlnun TÖa Pflogo end bietet ein Naxlnun τοη Leben·erwartung. DiO Anbringung des tflraetausohers 39 auserhalb dor VKmestrahlumgssoBo 3t dient dasn_t ua die Gefahr des Hiodsrsehlags το« Torbrennungsprodukten innerhalb der Kauer 40 und deren sAgliehe Korrosionseraoheinungen su Temeiden.

9098^8/0086 B^c original

Die Röhren 46 der Röhrenschlange 48, die waagrecht and in der Nähe der feuerfesten Auskleidung 42 angebracht sind, bilden einen "Wasserwall", welcher dazu dient, UBi die feuerfeste Auskleidung 42 vor übergroßer Hitze zu beschützen, womit die Lebenserwartung der Auskleidung 42 verlängert wird.

Es sollte erwähnt werden, daß sich die Röhren 46 in Längsrichtung ausdehnen können; auf diese Weise werden Materialbeanspruchungen vermieden, wie sie bei befestigten Röhren erscheinen können, wenn diese großer Hitze ausgesetzt werden. Eine defekte Röhre 46 kann leicht dadurch ersetzt werden, daß man sie von Umkehrbogen 47 an den entgegengesetzten Enden abschneidet, die defekte Röhre entfernt, eine neue Röhre 46 in Stellung bringt und die neue Röhre an die bestehenden Umkehrbogen 47 anschweißt.

Die Ausführungsform des Vorwärmers 34 macht den Erhitzer 24 zum Verfeuern eines der billigeren Brennmaterialien, z.B. Rohöl oder Pech, geeignet. Solche billigen Brennstoffe j wie bereits erwähnt wurde, haben eher die Tendenz zu rußen, als es bei den besseren Brennstoffen der Fall ist. Die Lage der Rippen 66, welche sich entlang der Röhren 60 erstrecken, garantiert einen maximalen Grad der Hitzeübertragung auf diese. Die Längslage der Rippen dient auch dazu, in hohem Maße <*vn Niederschlag vvii Ruß -iuf den Rippenoberfiäohen -z.u vu-fsfiden. Mea

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kouit daher, daß die Abgase, welche duroh den waagrechten Kanalteil 37 abströmen, eher parallel zu den Rippenoberflächen, als senkrecht zu ihnen verlaufen. Vie bereits erwähnt wurde, führen die Gase auf diese Weise die Niederschlagsteilchen, welche sich festgesetzt haben, durch den KanalausIaB 38 mit sich fort. Die Bewegungen der Gase durch den Kanalteil 37 kann in der Tat dazu dienen, die Rippenoberflächen von Niederschlagsteilchen, welche sich dort bereits gebildet haben, zu reinigen.

In Fig. 10 wird ein abgewandelter Erhitzer 24b gezeigt; dieser wird besonders dann benützt, wenn Schieferölformationen durchflutet werden sollen. Im Falle des Erhitzers 24b ist ein Dampfabscheider 110 für den Dampf vorgesehen, welcher vom Auslaß 5^b der Strahlungswärmezone 32b ausströmt. Der Dampf vom Abscheider 110 wird durch die Leitung 111 zu einem Überhitzer 112 in Form einer zusätzlichen Röhrenschlange 114 innerhalb der Kammer 40b der Strahlungswärmezone 32b geleitet. In der Röhrenschlange 114 wird der Dampf weitererhitzt (z.B. von einer anfänglichen Temperatur von etwa 287°C zu einer Endtemperatur von etwa 462°C), als Ergebnis weiterer Erhitzung des Dampfes innerhalb der Kammer 40b. Der überhitzte Dampf wird durch die Leitung 54b zu einer ölführenden Formation geleitet, wie es bei 22 in Fig. 1 gesehen werden kann. Angesichts der hohen Qualität des überhitzten Dampfes, ist der Dampf in der Lage, alles Schieferöl, welches sich in der Formation befindet, zu

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lösen, als auch die Bohrung in der vorher beschriebenen Weise zu durchströmen.

In Fig. 11 wird eine abgewandelte Form der Erfindung gezeigt; in dieser wird ein verbesserter Abscheider 116 von mechanischer Wirkungsweise gezeigt, der mit einem Erhitzer 24c zusammenhängt. Dieser ähnelt im Aufbau dem Erhitzer 24, der bezogen auf die Fig. 1-3 und 5-9 bereits beschrieben wurde. Der Abscheider lib (zu sehen auch in Fig. 12) besteht aus einem gewöhnlich hohlen Behälter 118, welcher durch eine waagrechte Wand 120 in einen oberen Teilabschnitt 122 und einen unteren Teilabschnitt 124 unterteilt ist. Innerhalb des unteren Abschnitts 124 besteht ein Reservoir abgeschiedenen Speisewassers 126. Innerhalb des Reservoirs 126 befindet sich eine Röhrenschlange 127.

Eine Anzahl von Platten bildet eine Prallfläche 128, welche an der Wand 120 angebracht ist. Der Hauptteil der Prallfläche 128 liegt innerhalb des Reservoirs 126, Die Prallfläche 128 bildet einen ersten und gewöhnlich senkrecht angeordneten Durchgang 130, welcher mit dem oberen Teilabschnitt 122 in Verbindung steht; ein zweiter und gewöhnlich waagrecht angeordneter Durchgang 132 steht in Verbindung mit dem unteren Ende des Durchgangs 130 und einem dritten und gewöhnlich senkrecht angeordneten Durchgang 134, welcher an seinem unteren Ende mit dem Durchgang 132 zusammenhängt und an seinem oberen Ende in den Teilab-

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schnitt 124 mündet. Die Prallfläche 128 bildet weiterhin einen vierten und gewöhnlich sich senkrecht erstreckenden Durchgang 136 in der Nähe der Seitenwand 138 des Behälters üb, wobei der Durchgang 1 '36 an seinem oberen Ende 139 abgeschlossen ist. Die Prall fläche 128 ist mit Durchbohrungen 140 versehen, welche an den entsprechenden unteren Enden der Durchgänge IVi und 136 Verbindungen herstellen.

Eine Röhre 142 erstreckt sich durch ihr Ende und eine Öffnung in der Seitenwand 138, welche sich in der Nähe der waagrechten Wand 120 befindet, vom unteren Teilabschnitt 124 nach außen. Am entgegengesetzten Ende 146 führt die Röhre 142 durch eine weitere Öffnung in der Seitenwand 138 in den Durchgang 136; die Öffnung in der Seitenwand 138 befindet sich in der Nähe des oberen Endes 139 des Durchgangs 136. Eine verhältnismäßig kurze Röhre 148 erstreckt sich von der Röhre 142 in der Nähe deren Ende 144 nach oben; durch eine weitere Öffnung in der Seitenwand 138, welche sich in der Nähe der waagrechten Wand 120 befindet, führt sie in den oberen Teilabschnitt 122. Passende Ventile 130 und 132 befinden sich in der Röhre 148 bzw. in der Röhre 142 (in der Nähe des Endes 146).

Eine Speisewassereinlaßröhre 134 führt in den oberen Teilabschnitt 122 durch eine passende Öffnung in der oberen Wandung 156 des Behälters 118. Eine Sprühdüse 138 herkömmlicher Bauart ist an der Röhre 154 bzw. deren Ende

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befestigt. Eine Auslaßröhre 16O erstreckt sich vom unteren Teilabschnitt 124 nach außen; die Rühre 160 erstreckt sich durch eine passende Öffnung in der Grundeinfassung 162 des Behälters 118.

Eine Entlüftungsklappe I63 befindet sich im unteren Teilabschnitt 124 in der Seitenwand 138 des Behälters 118, etwas unterhalb des Endes 144 der Röhre 142. Die Entlüftungsklappe I63 ist von herkömmlicher Bauart und läßt Luft vom Teilabschnitt 124 in die Außenluft. Eine andere Lüftungsklappe 164, ebenfalls von herkömmlicher Bauweise, befindet sich in der oberen Wandung 156 des Behälters 118. Auch die Lüftungsklappe 164 dient dazu, um Luft aus dem Teilabschnitt 122 in die Außenluft abzulassen.

Eine Einlaßpumpe 165 herkömmlicher Bauweise ist für den Abscheider 116 vorgesehen. An ihrer Einlaßseite nimmt die Pumpe 165 Speisewasser auf, das von Leitung herbeigeführt wird. An ihrem Auslaß ist die Pumpe I65 durch Leitung 167 mit einem Unterkühler oder Wärmetauscher 168 verbunden. Der Unterkühler 168 tauscht die Wärme zwischen verhältnismäßig kaltem Wasser aus Leitung 167 und abgeschiedenem Speisewasser (welches vergleichsweise warm ist) aus dem unteren Teilabschnitt 124 aus. Der Unterkühler 168 ist durch Leitung 170 mit der Einlaßröhre 154 des oberen Teilabschnittes 122 des Behälters 118 verbunden; das ankommende Speisewasser wird in diesen Behältern gelagert. An ihrem äußeren Ende ist die Auslaß-

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leitung 16O ait den Unterkühler I68 verbunden und dient dazu, abgeschiedenes Wasser aus dem unteren Teilabschnitt 124 in den ünterkühler l6S zu leiten. Eine Auslaßleitung 172 des Unterkühlers I68 verbindet diesen Bit einer Pumpe 70c. Gemäß der Erfindung ist die Pumpe 70c durch Leitung 75c mit dem Einlaß 87c der Röhrenschlange (nicht gezeigt) des Vorwärmers 34c eines Erhitzers 24c verbunden.

Die Röhrenschlange 127 ist an ihrem Einlaßende 174 durch Leitung 90c mit dem Auslaß 91c des Vorwärmers 34c verbunden. An ihrer gegenüberliegenden Seite bzw. an ihrem Auslaßende 176 steht die Röhrenschlange 127 durch Leitung 94c mit dem Einlaß 50c der Röhrenschlange (nicht gezeigt) der Strahlungswärmezone 32c in Verbindung.

Während des Betriebs des Abscheiders II6 wird Speisewasser aus der Vorratsleitung I66 durch die Pumpe I65 und die Leitung I67 in den Unterkühler I68 geführt-r In diesem wird das Speisewasser durch Wärmetausch mit abgeschiedenem Speisewasser erhitzt, das durch Leitung I60 aus dem unteren Teilabschnitt 124 in den Unterkühler 168 gelangt. Das ankommende Speisewasser wird danach vom Unterkühler I68 durch die Leitung 170 zur Speisewassereinlaßröhre 154 des oberen Teilabschnittes 122 geleitet. Das Speisewasser wird dann durch die Sprühdüse 158 in den oberen Teilabschnitt 122 eingesprüht. Vom oberen

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Teilabschnitt 122 aus läuft das Speisewasser durch die Durchgänge 130, 132 und 134 der Prallfläche 128 und in das Reservoir 126.

Die Heizschlange 127 dient dazu, um heißes Wasser aus dem Vorwärmer 3^c mit Hilfe der Leitung 91c durch das Reservoir 126 zu leiten. Danach wird das heiße Wasser ^iureh Leitung 9^e zum Einlaß 50c der RUhrensehlange der Strahlungswärmezone 32c geführt. Beim Durchlaufen der Röhrenschlange 127 erhitzt das heiße Wasser das Speisewasser im Reservoir 126 und erzeugt somit Niederdruckdampf (z.B. etwa 0,70 atii bis 1,05 atü).

Der im Reservoir 126 erzeugte Dampf verläßt den Teilabschnitt 124 durch das Ende 144 der Leitung 142. Ein kleiner Teil des Dampfes wird durch Leitung 148 (gesteuert durch das Ventil 150) in den oberen Teilabschnitt 122 eingeleitet. Hier kommt der Dampf mit eiern Sprühnebel des ankommenden Speisewassers aus der Sprühdüse 158 in Berührung und dient dazu, das Speisewasser vorzuwärmen und teilweise abzuscheiden. Die Luft, welche aus dem Speisewasser abgeschieden wird, wird in die Außenluft durch die Lüftungsklappe 164 abgelassen.

Der größte Teil des Dampfes, welcher den Teilabschnitt 122 verläßt, wird durch die Leitung 142 und deren Ende 146 in den Durchgang 136 der PralIflache 128 geführt. Der Dampf

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damm dureh den Durchgang 136, durch die Durchbohrungem 140 und in den Durchgang 134 der PralIflache 128. Hler kommt der Dampf in Berührung mit dem vorgewärmtem Speisewasser und eine koohende Verbindung von Dampf mmd Wasser wird erzeugt. Als Ergebnis wird ein Dmrohwlrbelungeeffekt ersielt, welcher dazu dient, um Sauerstoff mmd andere Komponenten der Luft vollkommen ame dem Wasser sm entfernen. Der Dampf erfüllt gleichseitig die Aufgabe, das Speisewasser duroh den Durchgang im das Reservoir 126 naoh oben zu drüoken.

Die amagesomiedene Luft aus dem Speisewasser sammelt slok Immerhalb dos unteren Teilabschnittes 124 Oberhalb dee Reserveire 126. Diese Luft wird duroh die Klappe la die Amiemlmft abgelassen.

Das Speisewasser in dem Reservoir 126, das auf diese Weise abgeschieden und vorgewärmt wurde, wird vom unteren Tellabeemmltt 124 durch die AuslaBleitung 160 abgelassen und in den UmterkUhler 168 geführt. Im Unterkühler 168 wird das Speisewasser um 5»6 bis 11,1 C duroh Värmetausoh mit dem ankommenden Speisewasser aus Leitung 167 heruntergekühlt, um den gewünschten Unterdruck der Pumpe 70c zu reduzieren. Naoh dem Verlassen des Unterkühlβrs Ι6β durch Leitung 172 wird das Speisewasser durch die Pumpe 7Oo durch die Leitung 75c in die Rtfhrensohlange des Vorwärmers 34c geleitet.

ORIGINAL

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B β i 8 ρ i e 1

Als Demonstrationsbeispiel des Abscheiders 116 wurde Speisewasser von der Einlaßpumpe 164 bei einer Temperatur von etwa iO°C in den Unterkühler 168 geleitet. Das Speisewasser in dem Unterkühler 168 wurde bis zu einer Temperatur von etwa 27⁰C aufgeheizt und wurde bei dieser Temperatur durch die Leitungen 170 und 15** zur Sprühdüse 158 geleitet, welche das Speisewasser in den Teilabschnitt 122 einsprühte. Im Teilabschnitt 122 wurde das Speisewasser erwärmt und teilweise durch Dampf abgeschieden, welcher durch Leitung 148 in den Teilabschnitt eingelassen wurde. Die hier abgeschiedene Luft aus dem Speisewasser wurde durch die Klappe 164 in die Außenluft abgelassen. Das Speisewasser lief dann durch die Durchgänge 130, 132 und 134 der Prallfläche 128 in das Reservoir 126. Im Durchgang 134 wurde das Speise-r wasser mit Dampf in Berührung gebracht, der durch die Bohrungen 140 und den Durchgang 136 herbeigeführt wurde; auf diese Weise wurde die Abscheidung des Speisewassersvollendet. Die hier abgeschiedene Luft aus dem Speisewasser wurde in die AuDenluft durch die Klappe 163 abgelassen.

Heißes Wasser aus der Leitung 91c des Vorwärmers 34c wurde bei einer Temperatur von etwa 285°C mit Hilfe der Leitung 127 in das Reservoir 126 eingeleitet. Nachdem das Wasser die Röhrenschlange 127 durchlaufen hatte, verließ es dieselbe mit einer Temperatur von etwa 195 C. Das

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BAD OR.'CHMAL

Speisewasser im Reservoir 126 erreichte zur gleichen Zeit eine Temperatur von ungefähr 115⁰C, mit erzeugten Dampf eines Druckes von etwa 0,7 - 1,0 atü. Das so vorgewärmte und abgeschiedene Speisewasser wurde, nachdem es den Teilabschnitt 124 durch die Leitung l60 verlassen und den Unterkühler 168 durchlaufen hatte, zu einer Temperatur von ungefähr 99 C gekühlt. Das Speisewasser wurde dann von der Pumpe 70c durch die Leitung 75c und in den Einlaß 87c des Vorwärmers 34c geführt. Das heiße Wasser, welches die Röhrenschlange 27 bei einer Temperatur von ungefähr 196⁰C verlassen hatte, wurde von der Leitung 9k zum Einlaß 50c der Röhrenschlange der Strahlungswärmezone 32 geführt. In dieser wurde Dampf mit einem Druck von ungefähr 105 atü und bei einer Temperatur von ungefähr 315°C erzeugt.

Verglichen mit den mechanischen Abscheidern herkömmlicher Art erzeugt der Abscheider 116 der vorliegenden Erfindung den nötigen Dampf innerhalb des Abscheiders selbst. Somit bedarf es keines Separators am Auslaß 52c des Vorwärmers 24c, um Dampf für den Abscheider II6 zu erzeugen. Weiterhin scheidet die Benützung des Abscheiders 116 die Verwendung einer Hochdruckreduziervorrichtung aus, wie sie auf andere Weise benötigt werden würde,, um den Hochdruck des Dampfes vom Auslaß 52c des Vorwärmers . 24c zum gewünschten Niederdruck (z.B. etwa 0,7-1,0 atü), welcher im Abscheider 116 benötigt wird, zu reduzieren.

Die Benützung des Abscheiders 116 vereinfacht auoh in

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großem Umfang die Anordnung der Leitungen, die nötig sind, um die Abscheidung des Speisewassere durchzuführen.

Unter Bezugnahme auf Pig, 15 wird der thermische Wiedergewinnungsapparat 20 der Erfindung gezeigt, wobei der Apparat zwei Erhitzer 24d aufweist, die sich in paralleler Beziehung zueinander befinden. Jeder der Erhitzer 24d, die sich auf einem passenden Kufengestell 26d befinden, ähnelt im Aufbau dem Erhitzer 24 der Fig. 1-3 und 5-9· (zu sehen auch in Fig. 14). Somit enthält jeder Erhitzer 24d eine Strahlungswärmezone 32d. Von jeder Strahlungswärmezone 32d erstreckt sich ein hauptsächlich waagrechter Kanalteil 36d zur Führung der Abgase. Es ist jedoch ein gemeinsamer senkrechter Kanalteil 37d für die zwei Erhitzer 24d vorgesehen. Innerhalb des senkrechten Kanalteils 37 ist eine Vorwärmerröhrenschlange 64d. An jedem der Erhitzer 24d ist ein Wärmetauscher 39d angeschlossen, welcher im Aufbau dem Wärmetauscher 39 der Fig. 1-3 und 5-9 ähnelt, und als Vorwärmer für Speisewasser dient, das in den Vorwärmer 34d eintritt.

Speisewasser, das in die Röhrenschlange 64d des Vorwärmers 34d eingeleitet wird, wird mit Hilfe der zwei Wärmetauscher 39d, die entsprechend der beiden Erhitzer 2ha angeordnet sind, Torgewärmt. Die äußere Röhr· 76d jedtn Wärmetauschers 39d erhält abgeschiedenes Speise-

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vaaaer, daa ait einer Pompe dorthin (nloht gezeigt) gepvjspt vlrd. Dar AnsIaB 86d jeder der Rühren 76d iat ■it einer Leitung 75d an der RVhre 178 angesohlosaen, welohe alt des EInIaB 87d der Rtfhrenschlange 64d dee Yorwäraers 34d in Verbindung steht. HelBes Wasser wird ▼ob AuslaB 91d dea Vorwäraers 34d duroh eine Leitung 180 geführt. An dleae sind swei Leitungen 9Od angeschlossen, die «u dan Einlassen 68d der inneren Röhren (nicht gezeigt) dar beiden Wärmetauscher 39d fuhren. Eine Röhre 94d ist dasu vorgesehen, na heiBes Wasser voa AusIaB 92d jeder dar Väraetausoher 39d zua EinlaB 3Od der Rtthrensohlange 484 (aueh su sehen in Fig. 15) innerhalb der entsprechende» Kassier 4Od su leiten.

Dia Rtthrensehlange 48d Innerhalb jeder der entsprechenden Kauern 4Od der beiden Erhitzer 24d enthält Röhren 46d, die gewtfhnlloh la Aufbau und in der Einbauweise den Rohren 46 der Ausführung der Fig. 1-3 und 5-9 ähneln. Jede der Rtthranaohlangen \8 enthält jedooh eine Serie waagrecht angeordneter Rühren 182 welohe nahezu in der Mitte zwleohen Boden 184 und Decke 186 der entsprechenden Kasmer 4Od angeordnet aiad, und welche sich in der Längsrichtung der entsprechenden Kaaaer 4Od erstrecken. Die Rühren 182 jeder Rtthrensehlange 48d werden durch passende Stutzvorrichtungen 44d, welohe ihrerseits alt einer Anzahl querverlaufender StUtsrtfhren 188 gehalten werden,gestutzt. Die Stutzröhren 188 befinden sieh an geeigneten Stellen innerhalb der ent-

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sprechenden Kammer 4Od und bestehen vorzugsweise aus Schleudergußlegierungen (z.B. 25 % Chrom und 20 % Nickel). Die Stützröhren 188 könnten sich z.B. in einem Abstand von jeweils 1)33 m entlang der Längsachse der entsprechenden Kammer 4Od befinden. Bei einer Kammer 4Od einer Länge von 14,64 m können somit 8 Stutzröhren 188 vorgesehen werden. Die Gesamtzahl der Röhren 46d in jeder Kammer 4Od kann bis zu 120 betragen.

An ihren entsprechenden Endteilen sind die Stützröhren 188 innerhalb jeder Kammer 4Od durch Röhren 190 verbunden und bilden so eine durchgehende Röhrenschlange 192 (zu sehen auch in Fig. 16). Die Röhren 188 und somit die Röhrenschlange 192 werden durch Speisewasser gekühlt, bevor es in den Abscheider (nicht gezeigt), der mit jedem der Erhitzer 24d in Verbindung steht, geleitet wird. Das Speisewasser wird somit gleichzeitig vorgewärmt.

Jede der Kammern 4Od ist an ihrem Ende mit zwei Brennern 58d versehen. Einer der Brenner 58d für jede Kammer 4Od befindet sich über der entsprechenden Röhrenschlange 192, während sich der andere Brenner 58d darunter befindet. Die zwei Brenner 58d für die Kammern 4Od sind vorzugsweise dazu geeignet, Gas als Brennstoff zu verheizen, wobei Gas gewöhnlich durch einen Brennstoffverteiler 194 zugeführt wird.

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Der Vorwärmer 3%d in einen senkrechten Kanalteil 37d ist gewöhnlich von derselben Bauart, wie er in Falle des Vorwürfers 34a des Erhitzers 24a von Pig. 4 beschrieben wurde. Wenn gewünscht,kann der Vorwärmer 34d in derselben Art wie der Vorwärmer 34 der Fig. 1-3 und 5-9 gebaut werden,

Während des Betriebes funktioniert jeder der Erhitzer 24d in derselben Art wie sie bereits in Falle des Erhitzers 24 der Fig. 1-3 und 5-9 beschrieben wurde. Wie jedoch bereits erwähnt wurde, werden alle Abgase aus den zwei Erhitzers 24d direkt durch einen gemeinsamen senkrechten Kanalteil 37d,in welchen sich ein einziger Vorwärmer 34d befindet, nach außen geführt. Der Vorwärner 34d erhält aus Leitung 178 abgeschiedenes Speisewasser, welches während des Durchflusses durch die Stützröhren 188 vorgewärnt wurde, genauso wie beim Durchfluß durch die beiden Wämetauscher 39d. Aus den Vorwärner 34d läuft durch Leitung ISO heißes Wasser, das das ankommende Speisewasser innerhalb der Wärmetauscher 39d vorwärmt und in die zwei Kannern 4Od der Strahlungswärnezone 32d einfließt. Der gesante produzierte Danpf der zwei Erhitzer 24d wird direkt durch eine einzige Auslaßleitung 54d in die Bohrung eingeführt, un diese zu durchströmen.

Der thermische Wiedergewinnungsapparat 2Od, wie er gerade beschrieben wurde, bietet in Hinblick auf den

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Betrieb ungewöhnliche Vorteile. Die neue Anordnung der Röhrensohlange 48d erbringt ein Maximum erreichbarer Röhrenoberfläche in Anbetracht der vorhandenen Mantelfläche. Außerdem kann eine der in der Mitte befindlichen Röhren 182 jeder der Röhrenschlange 48d als die Auslaßröhre der entsprechenden Röhrenschlange 48d benützt werden und wird somit auf beiden Seiten beheizt, um auf diese Weise eine gleichförmigere Strahlungswärmeverteilung im Bereich höchster Röhrenwandungstemperaturen zu erreichen. Der Apparat 20 kann weiterhin 45 400 kg Dampf in der Stunde produzieren. Der Apparat 20 kann, obwohl er eine solch hohe Menge von Dampf erzeugt, als transportable Einheit gleichzeitig stationär oder auf einem Lastkahn errichtet werden.

Obwohl die Erfindung auf die verschiedenen Ausführungsformen bezogen erklärt wurde, ist es klar, daß die Erfindung verschiedenen Abänderungen unterliegt, ohne vom Inhalt der Erfindung und der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

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Claims

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Mönchen,den 1. Dezember I965

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fattntanaelduiig: Wassererhitzer zur theraisohen Wiedergewinnung von öl aus Bohrungen.

Pill ntansprtiohe

i. waasererhitser zur theraisohen Wiedergewinnung- von öl-* lohrmigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer fol-•Bthmtt Eine Kaaaer (40); eine Vorrichtung (48),um la einea einzigen Oang duroh diese Kammer zu leiten; YemLohtang (Se)₁UB Strahlungswärae innerhalb dieser Kaatfrr mm eraeugea and ua das Wasser während des DurohfHeßens

la Daapf uaauwandeln; eine Vorrichtung (54), ua den

sjyevagtsjpl Oaapf aas der Kaaaer abzuleiten; eine._t Vorrichtung.

(55)» ua helBe Oase aus der Kaaaer abzulassen; eine Vorrichtung

(|i6), aa die Hits· zwischen den heißen Oasen und den Speise- |1··Γ, das in die Kaaaer geleitet werden soll, auszutauschen id elflf« Vorrioh%|UMt~-i39) außerhalb der Kaaaer, ua Speisewas-

•er, das in die Vlraetausohvorriohtung geleitet werden soll,

Vorzuw&raen. .

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FMMkNmMl* 0

ORIGINAL INSPECTED

piS. Htortin Udit, Dipl.-WlTHth.-lno. AmI Hamnwnn, DipL-Aiy*. SrinsHon Herrmann S MONCHIN 1. TMMEtItNtTIASSI SI · T«Mta> »»SI · Ttligi—■ Kinmti UpaHl/MMM·

AQ. RIM» IMkIm. Ρφ*. IUwTtUu»IUi«iuiU. Konto^r. TUJM O4 Kfcv-Nr. SB4M ■ Enrtiitidi-ICcrto. Modi» Nr. 1OIf7
2) Wassererhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmetauschvorrichtung einen Vorwärmer (34) enthält; und daß die Vorrichtung (39) zum Vorwärmen einen Wärmetauscher zum Austausch der Hitze zwischen Speisewasser, das in den Vorwärmer geleitet wird, und Speisewasser, das den Vorwärmer verläßt, enthält.
3) Wassererhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (39) ein Doppelröhrenwärmetauscher ist.
M Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschvorrichtung einen Vorwärmer (34) enthält und daß innerhalt) des Vorwärmers heiße Gase geleitet werden, welche gewöhnlich parallel zur Richtung des Speisewasserflusses durch den Vorwärmer streichen.
5) Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (35) zum Leiten des Gases gewöhnlich einen waagrechten Kanalteil (37) enthält; daß die Warmetauschvorrichtung einen Vorwärmer (3*0 enthalt, der in dem waagrechten Kanalteil angeordnet ist, daß der Vorwärmer Speisewasserröhren (60) enthält, die sich gewöhnlich parallel zur Richtung des Flusses der heißen Gase in dem waagrechten Kanalteil (37) befinden.

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6. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin enthält: einen Dampfseparator (HO)₁UiB die Qualität des Dampfes, der während des Durchflusses durch die Kammer gebildet wurde, zu verbessern; und eine Vorrichtung (112) zum erneuten Durchlauf durch die Kammer, um den Dampf, der in dem Separator getrennt wurde, zu überhitzen.
7. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (40) eine Seitenwand (42) aufweist; daß die Vorrichtung zum Durchfuhren des Wassers in einem einzigen Gang durch diese Kammer eine Röhrenschlange (48) ist, welche Röhren (46) enthält, die sich gewöhnlich waagrecht erstrecken und sich in der Nähe der Seitenwand befinden; und dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren beim Hindurchfließen des Wassers die Seitenwände vor Strahlungshitze beschützen.
8. Mechanischer Abscheider zum Abscheiden von Wasser, das in einem Wärmetauscher erhitzt wird, gekennzeichnet durch einen Teilabschnitt (124), welcher ein Reservoir abgeschiedenen Wassers (126) enthält; eine Vorrichtung (127), um Wasser aus der Wärmetauschvorrichtung durch diesen Teilabschnitt zu leiten; ferner gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zum Hindurchleiten die Hitzeübertragung von heißen Wasser auf das Reservoir zum Zwecke der Erhitzung und Dampferzeugung durchführt;

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weiterhin gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (158, 128) zum Einleiten relativ kalten Wassers in das Reservoir; eine Vorrichtung (140, 134), um den erzeugten Dampf mit dem kalten Wasser, bevor es in das Reservoir eintritt, eng zu vermischen, wobei das kalte Wasser vom Dampf abgeschieden wird; und eine Vorrichtung (l63), um Luft, die aus dem kalten Wasser abgeschieden wurde, in die Außenluft abzulassen.
9. Wassererhitzer nach Anspruch 1 und den nachfolgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassererhitzer mit einer Brennvorrichtung (58) versehen ist, mit einer Vorrichtung zum Abscheiden von Speisewasser und mit Brennstoffvorräten (96), dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechende Brennvorriehtung die Strahlungswärme innerhalb der Kammer erzeugt, um das Wasser während des Durchgangs durch die Kammer in Dampf umzuwandeln; weiterhin dadurch, daß die Vorrichtung zum Abscheiden des Speisewassers Speisewasser abscheidet, welches in die Vorwärmevorriclitung für Speisewasser eingeleitet wird.
10. Wassererhitzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Brennstoffzuführung einen Ölvorwärmer (102) enthält, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Öl, das in den Ölbrenner geleitet wird und dem Speisewasser, das von den heißen Gasen aufgewärmt wurde, durchzuführen.

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11. Thermischer Wiedergewinnungsapparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserabscheider ein chemischer Abscheider ist.
12. Thermischer Wiedergewinnungsapparat nach An-•pruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheide-Torriohtung aus einem mechanischen Abscheider besteht, daß der mechanische Abscheider weiterhin dafür verwendet wird)um das Speisewasser, das in die Wärmetauschvorrichtung geleitet wird, vorzuwärmen.
13. Verfahren zum Erzeugen von Dampf für die thermisohe Wiedergewinnung von Öl aus Bohrungen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Abscheiden von Speisewasser, das darauffolgend in Dampf Übergeführt wird; Vorwärmen des abgeschiedenen Speisewasser·; Hindurchleiten des vorgewärmten Speisewassere durch einen Vorwärmer , um das Speisewasser mit Hilfe ausströmender Beißgase aus einer Strahlungswärmekammer durch Wärmeübertragung zu erhitzen und um das Speisewasser in einem einzigen Gang durch die Kammer zu leiten, wodurch das Speisewasser in nahezu 75-9O£igen Dampf verwandelt wird, der zum Durchströmen einer Erdölbohrung geeignet ist.

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