EA002434B1 - Устройство и способ импульсного сгорания - Google Patents
Устройство и способ импульсного сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- EA002434B1 EA002434B1 EA200100724A EA200100724A EA002434B1 EA 002434 B1 EA002434 B1 EA 002434B1 EA 200100724 A EA200100724 A EA 200100724A EA 200100724 A EA200100724 A EA 200100724A EA 002434 B1 EA002434 B1 EA 002434B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- combustion chamber
- combustion
- oxidant
- pulsed
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 154
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/02—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
- F04F1/06—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
- F04F1/16—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped characterised by the fluid medium being suddenly pressurised, e.g. by explosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Устройство (1) импульсного сгорания, предназначенное для использования в подземной скважине, содержит, по существу, трубчатую камеру (10) сгорания и отдельные трубопроводы (2, 6) подачи топлива и окислителя в камеру сгорания. Один из трубопроводов имеет выпускное отверстие для топлива, оборудованное средством (13) ограничения обратного потока, расположенное на конце камеры сгорания, расположенном выше по потоку, при этом камера сгорания имеет форму резонатора Гельмгольца с секцией (15) выпускной трубы, внутренний диаметр которой, по существу, меньше, чем диаметр других частей камеры сгорания.
Description
Предпосылки изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству импульсного сгорания и способу, использующему такое устройство.
Устройства импульсного сгорания известны, например, из американских патентов №№ 2 899 287; 2 860 484 и 5 044 930, из европейских патентов №№ 550401 и 636229, а также из международной заявки на патент РСТ/ЕР 93/00961.
Известные устройства содержат камеру сгорания, имеющую открытый конец, расположенный ниже по потоку, и конец, расположенный выше по потоку, который периодически закрывается с помощью клапана одностороннего пропускания.
В европейском патенте № 636229 и в международной заявке на патент РСТ/ЕР 93/00961 описаны размещаемые в скважине устройства импульсного сгорания, которые имеют цилиндрические камеры сгорания, в которые периодически вводится небольшое количество воздуха для сжигания части объема природного газа в камере с тем, чтобы улучшить поток природного газа в сторону устья скважины.
Недостаток этих известных устройств состоит в том, что они требуют осуществления сложного процесса импульсного сгорания и управления им и характеризуются довольно низкой эффективностью перекачки.
Устройство импульсного сгорания, описанное в американском патенте № 2 860 484, может использоваться для выработки движущей и/или тепловой энергии. Это известное устройство содержит трубчатую камеру сгорания, имеющую конец, расположенный выше по потоку, который оборудован невозвратным клапаном, и открытый конец, расположенный ниже по потоку, который определяет секцию выпускной трубы, выполненный несколько уже, чем остальная часть камеры сгорания. Камера сгорания установлена коаксиально внутри трубы, в которой установлен другой невозвратный клапан выше по потоку от камеры сгорания. Этот второй невозвратный клапан периодически закрывается под действием фронтов высокого давления, которые отражаются от конца, расположенного ниже по потоку камеры сгорания, назад через кольцевое пространство, окружающее камеру. Наличие двух невозвратных клапанов, которые должны открываться и закрываться последовательно, является недостатком при использовании внутри скважины, поскольку различный износ, трение и загрязнение клапанов может легко привести к неправильному или несинфазному открыванию и/или закрыванию двух клапанов, что может, в конце концов, привести к самопроизвольной остановке устройства.
В американском патенте № 2 899 287 описано устройство импульсного сгорания, которое содержит либо одиночную трубчатую камеру сгорания, либо две параллельные трубчатые камеры сгорания. В каждом случае каждая камера сгорания имеет открытую выпускную трубу, которая имеет несколько меньший внутренний диаметр, чем остальная часть камеры сгорания, и насос впрыска топлива, который производит впрыск точно определенных количеств топлива в каждую камеру сгорания для управления процессом сгорания.
Если известное устройство имеет одиночную камеру сгорания, то она оборудована механическим невозвратным клапаном, а если она имеет две параллельные камеры сгорания, то она оборудована парой аэродинамических невозвратных клапанов. Эти аэродинамические клапаны содержат и-образные трубчатые системы регенерации, которые имеют входное отверстие, вблизи расположенного ниже по потоку конца камеры сгорания, которые передают импульсы давления газа сгорания обратно на вход и которые имеют тенденцию саморегулирования с установлением противофазного режима работы.
Недостатком устройства импульсного сгорания, известного из американского патента № 2 899 287, является то, что оно не подходит для использования внутри скважины, поскольку трудно установить внутри скважины насос впрыска топлива, который оставался бы стабильным в течение нескольких лет работы, и в скважине нет подходящего места для установки двух параллельных камер сгорания с соответствующими невозвратными клапанами и Иобразной трубчатой системой регенерации. Во французском патенте № 1252585 описано другое устройство колебательного нагрева с осциллятором Гельмгольца и И-образной трубкой регенерации, расположенной между расположенными ниже по потоку и выше по потоку концами камеры сгорания, которое не подходит для использования внутри скважины из-за недостатка пространства, необходимого для установки такой И-образной трубки регенерации.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа импульсного сгорания, которые пригодны для безопасной и эффективной работы в изменяющихся условиях внутри скважины и которые содержат минимальное количество компонентов, подверженных износу и, соответственно, требуют только минимального объема технического обслуживания и проверок.
Краткое описание изобретения
Устройство импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением содержит, по существу, трубчатую камеру сгорания, имеющую конец, расположенный выше по потоку, и конец, расположенный ниже по потоку, отдельные трубопроводы подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, причем один из указанных трубопроводов имеет выпускное отверстие для текучей среды, выходящее в камеру сгорания между ее концами, расположенными выше по потоку и ниже по потоку, другой из указанных трубопроводов имеет выпускное отверстие для текучей среды, расположенное на конце камеры, расположенном выше по потоку, причем это выпускное отверстие оборудовано средствами ограничения обратного потока, которые ограничивают поток текучей среды, образующейся в камере сгорания, из камеры сгорания в трубопровод подачи текучей среды и в котором камера сгорания имеет форму резонатора Гельмгольца с выпускной трубой вблизи конца, расположенной ниже по потоку, наименьшее поперечное сечение которой составляет 0,15-0,30 средней площади поперечного сечения других частей камеры сгорания.
Было обнаружено, что, благодаря приданию правильной формы камере сгорания в виде резонатора Гельмгольца, устройство импульсного сгорания становится самоподдерживающимся и формирующим выпуск без необходимости использования И-образной трубки регенерации. Предпочтительно, выпускная труба и другие части камеры сгорания имеют цилиндрическую или коническую форму.
Эксперименты показали, что вышеуказанная геометрия камеры сгорания является оптимальной, так как она передает существенную часть флуктуаций давления изнутри камеры сгорания на выходное отверстие выпускной трубы без разрушения процесса импульсного сгорания.
Если устройство импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением используется для сжатия природного газа внутри скважины для добычи природного газа, то предпочтительно оно устанавливается внутри эксплуатационной трубы с помощью пары расширяемых пакеров, и воздух или другой окислитель, такой как кислород, подается на устройство через трубопровод подачи, расположенный в затрубном пространстве, причем этот трубопровод соединен с проходом в эксплуатационной трубе, который расположен между этими двумя пакерами. Воздух или кислород затем протекает в камеру сгорания из кольцевого пространства между пакерами через отверстие подачи окислителя, которое выходит в камеру сгорания между ее концами, расположенными ниже по потоку и выше по потоку.
В этом случае предпочтительно, чтобы средство ограничения обратного потока содержало один или большее количество выпусков со створками или невозвратных клапанов.
В качестве альтернативы, устройство импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением используется для нагрева подземной формации, которая окружает скважину, в которой используются одно или большее количество устройств импульсного сгорания.
В этом случае способ в соответствии с настоящим изобретением включает подачу топлива и окислителя в каждое устройство импульсного сгорания через трубопроводы подачи топлива и окислителя, которые проходят от устья скважины внутрь скважины так, что в каждом устройстве импульсного сгорания окислитель по очереди реагирует с фракцией топлива, подаваемого в камеру сгорания, так, что при этом вырабатывается фронт волны высокого давления, который задерживается на конце, расположенном выше по потоку каждой камеры сгорания, с помощью средства ограничения обратного потока и который усиливается на конце, расположенном по потоку указанной камеры, с помощью секции выпускной трубы. На конце, расположенном ниже по потоку секции выпускной трубы, фронт волны высокого давления отражается и сопровождается фронтом волны низкого давления, который заставляет окислитель и топливо протекать внутрь камеры сгорания.
Предпочтительно, чтобы средство ограничения обратного потока нагревательного устройства содержало один или большее количество воздушных клапанов, которые не содержат каких-либо подвижных частей или систему регенерирующей трубки, проходящую между концами камеры сгорания, расположенными ниже по потоку и выше по потоку.
Предпочтительно, последовательность устройств импульсного сгорания подвешивается из устья скважины на трубопроводах подачи окислителя и топлива так, что эти устройства располагаются на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении внутри скважины.
Такая последовательность расположенных на некотором расстоянии в осевом направлении устройств импульсного сгорания является особенно предпочтительной для нагрева подземных месторождений горючих сланцев или тяжелых сортов нефти так, чтобы температура месторождения в области шахты составляла от 600 до 800 К.
Эксперименты показали, что устройство импульсного сгорания способно стабильно работать при таких высоких температурах в течение нескольких лет и представляет собой эффективную с точки зрения затрат альтернативу существующим электрическим и каталитическим нагревательным устройствам беспламенного сгорания, работающим внутри скважины.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает устройство импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением, установленное в эксплуатационной трубе скважины для добычи природного газа, продольный разрез;
фиг. 2 - в продольном разрезе два устройства импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением, которые используются для нагрева подземной формации;
фиг. 3 - график, на котором показана зависимость фракции сгоревшего метана от отношения АТ/Ас между минимальными площадями поперечного сечения выпускной трубы и других частей камеры сгорания.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 изображено устройство 1 импульсного сгорания, которое расположено в эксплуатационной трубе 2 внутри скважины 3 по добыче природного газа, которая пересекает подземную формацию 4.
Устройство 1 импульсного сгорания закреплено с уплотнением внутри эксплуатационной трубы 2 с помощью пары расширяемых пакеров 5.
Воздух или другой окислитель, представленный на чертеже как О2, подается в устройство 1 через трубу 6 подачи воздуха, которая проходит от устья скважины (не показано) через затрубное пространство к отверстию 7 в трубе 2 между пакерами 5.
Воздух проходит из отверстия 7 через кольцевое пространство 8 к ряду выпускных отверстий 9 для воздуха, которые выходят внутрь камеры 10 сгорания устройства 1 в месте между концом 11, расположенным выше по потоку, и концом 12, расположенным ниже по потоку от указанной камеры 10.
Ряд выпусков со створками или невозвратных клапанов 13 установлен на конце 11 камеры 10 сгорания так, что эти клапаны позволяют природному газу, который представлен на чертеже как СН4, протекать из эксплуатационной трубы 2 снизу от устройства в камеру 10 сгорания, но которые предотвращают обратный поток природного газа и/или продуктов сгорания, представленных на чертеже как СО2 + Н2О из камеры 10 сгорания в эксплуатационную трубу 2 вниз от устройства 1. В соответствии с настоящим изобретением камера 10 сгорания имеет форму резонатора Гельмгольца и содержит узкую и удлиненную выходную трубу 15, которая имеет наименьший диаметр ОТ. предпочтительно выбираемый равным 0,3-0,5 среднего диаметра цилиндрической, более низко расположенной части камеры 10 сгорания. Эксперименты и компьютерные вычисления показали, что это отношение ОТ/О,; является оптимальным, поскольку наибольшие флуктуации давления и наибольший поток массы природного газа через устройство 1 достигаются при наименьшем потреблении топлива, как будет более подробно поясняться со ссылкой на фиг. 3.
Устройство 1 по фиг. 1 оборудовано запальной свечой 16, на которую электропитание подается по кабелю 17 питания. Запальная свеча постоянно работает во время работы устройства 1 и, как правило, не выключается, когда устройство 1 достигает своей нормальной рабочей температуры, поскольку, если устройство 1 используется в качестве компрессора газа, установленного в скважине, его рабочая температура поддерживается на таком низком уровне, что не возникает самостоятельного воспламенения природного газа.
Во время нормальной работы устройства 1 в камере 10 сгорания происходит импульсное сгорание.
Частота процесса импульсного сгорания определяется эффектом Гельмгольца и обычно находится в пределах от 10 до 50 циклов в секунду.
В течение каждого цикла генерируется фронт волны высокого давления, за которым следует фронт волны низкого давления. Оба фронта волн усиливаются благодаря эффекту Гельмгольца, при этом максимальное количество природного газа засасывается в камеру 10, когда фронт волны низкого давления достигает ее конца, расположенного выше по потоку, а также максимальное количество природного газа и газов сгорания выталкивается через выходную трубу 15 через конец камеры 10, расположенный ниже по потоку, в результате фронта волны высокого давления. Расходящаяся форма выходной трубы 15 дополнительно усиливает поток массы через камеру 10 сгорания.
Если устройство 1 используется в качестве компрессора, установленного внутри скважины, в скважине для добычи природного газа в камеру сгорания подается только относительно небольшое количество воздуха или другого окислителя, такого как чистый кислород, так, что сжигается меньше чем 10% природного газа, проходящего через эксплуатационную трубу 2. Наличие небольшой доли газов сгорания обеспечивает незначительное загрязнение получаемого природного газа.
На фиг. 2 показана скважина 20 с нагнетанием тепла, которая проходит через подземную формацию 21, несущую горючие сланцы или тяжелые сорта нефти.
В скважине 20 подвешена последовательность устройств 22 импульсного сгорания в соответствии с настоящим изобретением.
Устройства 22 подвешены на центральной трубе 23 нагнетания метана, которая проходит через центр каждого из устройств 22. Труба 24 нагнетания воздуха подсоединена к камере 25 ввода воздуха каждого из устройств 22 через отверстие 26.
Камера 25 ввода воздуха соединена с камерой 27 сгорания через ряд воздушных клапанов 28, которые позволяют воздуху протекать из отверстия для воздуха в камеру сгорания, но которые не позволяют проходит обратно газам сгорания из камеры сгорания в камеру подачи воздуха.
При нормальной работе устройств 22 метан (СН4) или другое топливо нагнетается через трубу 23 нагнетания метана и ряд выпускных отверстий 29 для метана в камеры 27 сгорания.
В то же самое время воздух вводится в камеры через воздушные клапаны 28, что вызывает при повышенной температуре в камерах 27 сгорания возникновение процесса импульсного сгорания.
Если устройства 22 используются как нагреватели, свеча зажигания (не показана) только способствует процессу сгорания во время включения устройства, в то время как при нормальной работе в камерах сгорания происходит самостоятельное воспламенение метана благодаря избыточному давлению и температуре в камерах 27.
Во время каждого цикла сгорания в камерах 27 сгорания формируются фронты волны высокого и низкого давления с частотой, которая определяется эффектом Гельмгольца, который создается благодаря наличию выпускной трубы 30 на конце 31, расположенном ниже по потоку от каждой камеры сгорания, которая является относительно узкой по сравнению с частью 32, расположенной выше по потоку от каждой камеры сгорания.
В представленном примере площадь поперечного сечения выпускной трубы обозначена как АТ и площадь поперечного сечения части 32, расположенной вверх по потоку от камеры сгорания, обозначена как Ас.
Следует понимать, что площадь Ам поперечного сечения трубы 23 нагнетания метана в центре устройств 22 не учитывается как часть площадей АТ и Ас сечения выпускных труб и части 32, расположенной выше по потоку камер 22 сгорания. В представленном примере отношение АТ/Ас выбирается равным от 0,15 до 0,25 на основе следующего анализа.
Эксперименты показали, что набегание волны термоакустических пульсаций в устройстве импульсного сгорания может быть определено с помощью линейного анализа одномерных уравнений сохранения для массы, момента и энергии. Было определено, что пульсации демпфируются тем больше,
a) чем больше скорость газа через камеру 27 сгорания;
b) чем короче часть 32 камеры сгорания, расположенная выше по потоку, по отношению к длине выпускной трубы 30;
c) чем меньше диаметр выпускной трубы 30 по отношению к части 32 камеры сгорания, расположенной выше по потоку.
С другой стороны, было определено, что нарастание давления в камере 27 сгорания будет тем больше, чем в большей степени закрыта камера 27 сгорания. Поэтому необходимо выбирать оптимальный диаметр выпускной трубы, при котором достигаются наибольшие флуктуации давления.
Стандартное отношение геометрии между площадями поперечного сечения выпускной трубы и других частей камеры сгорания отличается от обычных размеров устройств импульсного сгорания, применяемых в промышленности и в научных целях. Для исследования того, может ли изменение отношения АТ/Ас площадей поперечного сечения улучшить эффективность устройства импульсного сгорания, был выполнен целый ряд расчетов на компьютерных моделях. Минимальный диаметр выпускной трубы являлся единственным параметром, который изменялся при вычислениях по этим моделям.
Результаты этого компьютерного моделирования и экспериментов представлены на фиг. 3.
На фиг. 3 представлено, что для данной степени сжатия в действительности существует оптимальная площадь поперечного сечения выпускной трубы, при которой сжигаемая фракция метана является минимальной. Минимальное сгорание метана при заданной степени сжатия представляет собой явный признак того, что процесс импульсного сгорания выполняется в оптимальном режиме. На фиг. 3 показано, что оптимальное отношение АТ/Ас находится в пределах от 0,15 до 0,25. Если выпускная труба и другие части камеры сгорания выполнены трубчатыми и будут иметь открытый центр, как показано на фиг. 1, то отношение их диаметров Эт/Эс должно быть равным от 0,3 до 0,5. Выбранный диаметр для стандартной геометрии в обоих случаях является определенно близким к оптимальному диаметру. Тем не менее, для степени сжатия 1,15 поток массы может быть увеличен на 20% при выборе несколько более широкой выпускной трубы.
Кроме того, для сборки нагревателей, изображенной на фиг. 2, является важным обеспечить оптимальную степень сжатия, так как это обеспечивает стабильную работу устройства 22.
Последовательность устройств 22 может проходить вдоль всей глубины формации сланцевой нефти. Если необходимо, скважина 20 с нагнетанием тепла может быть выполнена наклонной или горизонтальной и может представлять собой не обсаженный ствол скважины или обсаженный ствол скважины.
Claims (10)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство (1, 22) импульсного сгорания, предназначенное для использования в подземных скважинах (3, 20), содержащее, по существу, трубчатую камеру (10, 27) сгорания, имеющую расположенные выше по потоку конец (11) и ниже по потоку конец (12), отдельные трубопроводы (2, 23, 6, 24) подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, причем один из указанных трубопроводов имеет выпускное отверстие (9, 29) для текучей среды, выходящее в камеру сгорания между ее концами (11, 12), расположенными выше по потоку и ниже по потоку, и другой из трубопроводов (2, 24) имеет выпускное отверстие для текучей среды на кон9 це (11), расположенном выше по потоку камеры (10, 27), и это выпускное отверстие оборудовано средством (13, 28) ограничения обратного потока газообразных продуктов сгорания из камеры (10, 27) сгорания в трубопровод (2, 24) для подачи текучей среды, причем камера сгорания имеет форму резонатора Гельмгольца, и содержит секцию (15, 30) выпускной трубы вблизи конца (12), расположенного ниже по потоку, наименьшая площадь поперечного сечения которой выбрана в пределах от 0,15 до 0,30 средней площади поперечного сечения других частей камеры (10, 27) сгорания.
- 2. Устройство импульсного сгорания по п.1, отличающееся тем, что выпускная труба (15, 30) и другие части камеры (10, 27) сгорания имеют цилиндрическую или коническую форму.
- 3. Устройство импульсного сгорания по п.2, отличающееся тем, что выпускная труба (15, 30) имеет расходящуюся коническую форму и другие части камеры (10, 27) сгорания имеют, по существу, цилиндрическую форму.
- 4. Устройство импульсного сгорания по п.1, отличающееся тем, что средство ограничения обратного потока содержит один или большее количество выпусков со створками или невозвратных клапанов (13).
- 5. Устройство импульсного сгорания по п.1, отличающееся тем, что средство ограничения обратного потока содержит один или большее количество воздушных клапанов (28), не имеющих подвижных частей.
- 6. Способ усиления потока текучей среды в скважине (3) по добыче природного газа, включающий установку устройства (1) импульсного сгорания по п. 4 в эксплуатационной трубе (2) скважины с обеспечением между внешней поверхностью камеры (10) сгорания и внутренней поверхностью эксплуатационной трубы (2) уплотнения (5), нагнетание окислителя через трубопровод (6) подачи, который имеет выпускное отверстие (9) для текучей среды, которое выходит внутрь камеры (10) сгорания между ее концами (11, 12), расположенными выше по потоку и ниже по потоку, для обеспечения вступления окислителя в реакцию с фракцией природного газа, имеющегося внутри камеры (10) сгорания, благодаря чему генерируется фронт волны высокого давления, который задерживают на конце камеры сгорания, расположенном выше по потоку, с помощью средства (13) ограничения обратного потока, и который усиливают на конце (12), расположенном ниже по потоку камеры сгорания, с помощью секции (15) выпускной трубы, благодаря чему создается поток смеси газов сгорания через эксплуатаци онную трубу (2), фронт волны высокого давления которого сопровождается фронтом волны низкого давления, который заставляет природный газ протекать в камеру сгорания через средство (13) ограничения обратного потока.
- 7. Способ нагрева подземной формации, включающий спуск в скважину (30), проходящую через формацию (21), по меньшей мере, одного устройства (22) импульсного сгорания по п.1, подачу топлива и окислителя в каждое устройство импульсного сгорания через трубопроводы (23, 24) подачи топлива и окислителя от устья скважины внутрь скважины и обеспечение возможности периодического вступления в реакцию в каждом устройстве (23, 24) импульсного сгорания окислителя с фракцией топлива, подаваемой в камеру (27) сгорания, благодаря чему генерируется фронт волны высокого давления, который задерживают на конце, расположенном выше по потоку, каждой камеры сгорания с помощью средства (28) ограничения обратного потока и который усиливают на конце, расположенном ниже по потоку указанной камеры, с помощью секции (30) выпускной трубы, причем за фронтом волны высокого давления следует фронт волны низкого давления, который заставляет окислитель и топливо поступать в камеру (27) сгорания.
- 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что последовательность устройств (22) импульсного сгорания подвешивают от устья скважины на трубопроводах (23, 24) подачи окислителя и топлива так, что устройства (22) расположены на некотором расстоянии друг от друга вдоль оси внутри скважины (20).
- 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что топливо в виде метана подают на каждое из устройств через трубопровод (23) подачи метана, который проходит через центр камеры (27) сгорания и выпускной трубы (30), по меньшей мере, одного устройства (22) импульсного сгорания, и метан нагнетают в камеру сгорания каждого устройства через выпускное отверстие (29) для метана, расположенное между концами камеры (27), расположенными выше по потоку и ниже по потоку, в то время как окислитель подают через выпускное отверстие (26) для окислителя на конце камеры (27) сгорания, расположенном выше по потоку.
- 10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в подземной формации (21), содержащей сланцевую нефть, с помощью устройства (22) импульсного сгорания обеспечивают нагрев формации (21), содержащей сланцевую нефть в области скважины (20) до температуры от 600 до 800 К.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98310784 | 1998-12-30 | ||
| PCT/EP1999/010499 WO2000040898A1 (en) | 1998-12-30 | 1999-12-29 | Pulsed combustion device and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200100724A1 EA200100724A1 (ru) | 2001-12-24 |
| EA002434B1 true EA002434B1 (ru) | 2002-04-25 |
Family
ID=8235233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200100724A EA002434B1 (ru) | 1998-12-30 | 1999-12-29 | Устройство и способ импульсного сгорания |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1141629B1 (ru) |
| CN (1) | CN1158472C (ru) |
| AR (1) | AR023360A1 (ru) |
| AT (1) | ATE276481T1 (ru) |
| AU (1) | AU747930B2 (ru) |
| BR (1) | BR9916720A (ru) |
| CA (1) | CA2356425C (ru) |
| DE (1) | DE69920269D1 (ru) |
| EA (1) | EA002434B1 (ru) |
| GC (1) | GC0000118A (ru) |
| HU (1) | HUP0104947A3 (ru) |
| ID (1) | ID29049A (ru) |
| IL (1) | IL143926A0 (ru) |
| NO (1) | NO321554B1 (ru) |
| NZ (1) | NZ512564A (ru) |
| OA (1) | OA11815A (ru) |
| TR (1) | TR200101890T2 (ru) |
| WO (1) | WO2000040898A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104595928B (zh) * | 2015-01-23 | 2020-02-14 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 扩散燃烧室声学火焰筒 |
| CN109945189B (zh) * | 2019-03-20 | 2023-09-05 | 中国矿业大学 | 一种改进主管的低浓度瓦斯脉动燃烧器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1252585A (fr) * | 1960-04-04 | 1961-01-27 | Egerspacher J | Installation de turbine, notamment dispositif de chauffage, comportant un brûleur oscillant |
| US5044930A (en) * | 1989-03-31 | 1991-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustion apparatus |
| EP0550401A1 (en) * | 1989-02-14 | 1993-07-07 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Processes and apparatus for endothermic reactions |
| WO1993021477A1 (en) * | 1992-04-22 | 1993-10-28 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Compressing combustible gas flowing through a conduit |
-
1999
- 1999-12-23 AR ARP990106720A patent/AR023360A1/es not_active Application Discontinuation
- 1999-12-25 GC GCP1999463 patent/GC0000118A/xx active
- 1999-12-29 AT AT99968404T patent/ATE276481T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-12-29 TR TR2001/01890T patent/TR200101890T2/xx unknown
- 1999-12-29 EA EA200100724A patent/EA002434B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-12-29 DE DE69920269T patent/DE69920269D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-29 ID IDW00200101409A patent/ID29049A/id unknown
- 1999-12-29 NZ NZ512564A patent/NZ512564A/xx unknown
- 1999-12-29 CA CA002356425A patent/CA2356425C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-29 OA OA1200100176A patent/OA11815A/en unknown
- 1999-12-29 IL IL14392699A patent/IL143926A0/xx unknown
- 1999-12-29 HU HU0104947A patent/HUP0104947A3/hu unknown
- 1999-12-29 BR BR9916720-4A patent/BR9916720A/pt active Search and Examination
- 1999-12-29 EP EP99968404A patent/EP1141629B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-29 WO PCT/EP1999/010499 patent/WO2000040898A1/en active IP Right Grant
- 1999-12-29 CN CNB998152803A patent/CN1158472C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-29 AU AU25405/00A patent/AU747930B2/en not_active Ceased
-
2001
- 2001-06-29 NO NO20013261A patent/NO321554B1/no unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1252585A (fr) * | 1960-04-04 | 1961-01-27 | Egerspacher J | Installation de turbine, notamment dispositif de chauffage, comportant un brûleur oscillant |
| EP0550401A1 (en) * | 1989-02-14 | 1993-07-07 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Processes and apparatus for endothermic reactions |
| US5044930A (en) * | 1989-03-31 | 1991-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustion apparatus |
| WO1993021477A1 (en) * | 1992-04-22 | 1993-10-28 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Compressing combustible gas flowing through a conduit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2356425C (en) | 2009-01-27 |
| AU747930B2 (en) | 2002-05-30 |
| NO321554B1 (no) | 2006-05-29 |
| BR9916720A (pt) | 2001-12-04 |
| ATE276481T1 (de) | 2004-10-15 |
| OA11815A (en) | 2005-08-16 |
| EP1141629A1 (en) | 2001-10-10 |
| NZ512564A (en) | 2002-12-20 |
| CN1332836A (zh) | 2002-01-23 |
| NO20013261L (no) | 2001-08-22 |
| CN1158472C (zh) | 2004-07-21 |
| EA200100724A1 (ru) | 2001-12-24 |
| HUP0104947A3 (en) | 2002-05-28 |
| TR200101890T2 (tr) | 2001-11-21 |
| AU2540500A (en) | 2000-07-24 |
| DE69920269D1 (de) | 2004-10-21 |
| GC0000118A (en) | 2005-06-29 |
| HUP0104947A2 (hu) | 2002-04-29 |
| WO2000040898A1 (en) | 2000-07-13 |
| NO20013261D0 (no) | 2001-06-29 |
| IL143926A0 (en) | 2002-04-21 |
| AR023360A1 (es) | 2002-09-04 |
| CA2356425A1 (en) | 2000-07-13 |
| EP1141629B1 (en) | 2004-09-15 |
| ID29049A (id) | 2001-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8794321B2 (en) | Combustion thermal generator and systems and methods for enhanced oil recovery | |
| US20130161007A1 (en) | Pulse detonation tool, method and system for formation fracturing | |
| CA1170176A (en) | Downhole steam injector | |
| US4558743A (en) | Steam generator apparatus and method | |
| US20110036095A1 (en) | Thermal vapor stream apparatus and method | |
| EA024367B1 (ru) | Способ и устройство для интенсификации добычи углеводородов из буровых скважин | |
| EA004696B1 (ru) | Извлечение нефти путем сжигания на месте | |
| CA1181339A (en) | Ignition system | |
| EA002434B1 (ru) | Устройство и способ импульсного сгорания | |
| MXPA01006764A (en) | Pulsed combustion device and method | |
| RU2567583C1 (ru) | Способ разработки вязкой нефти, устройство для его осуществления и забойный газогенератор | |
| CA2133989C (en) | Compressing combustible gas flowing throughout a conduit | |
| CN103313798B (zh) | 燃烧热发生器和用于增强的油开采的系统和方法 | |
| US20230383942A1 (en) | Steam generator tool | |
| US6044907A (en) | Two phase heat generation system and method | |
| RU2410535C1 (ru) | Способ разработки месторождения высоковязкой нефти | |
| CN117287165A (zh) | 井下甲烷燃烧加热装置 | |
| RU98123120A (ru) | Способ повышения эффективности термохимических обработок скважин и призабойных зон пластов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |