EA044752B1 - STEAM GENERATING DEVICE - Google Patents

STEAM GENERATING DEVICE Download PDF

Info

Publication number
EA044752B1
EA044752B1 EA202290522 EA044752B1 EA 044752 B1 EA044752 B1 EA 044752B1 EA 202290522 EA202290522 EA 202290522 EA 044752 B1 EA044752 B1 EA 044752B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
water
steam
wall
air
Prior art date
Application number
EA202290522
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Даниэль Томпсон
Брайан Кэй
Уэсли Сопко
Кевин Вибе
Андриан Демаре
Брэдли Дари
Original Assignee
Дженерал Энерджи Рикавери Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Энерджи Рикавери Инк. filed Critical Дженерал Энерджи Рикавери Инк.
Publication of EA044752B1 publication Critical patent/EA044752B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к парогенерирующему устройству, в частности к парогенерирующему устройству и способу генерирования пара, исходными ресурсами для которых являются вода, топливо и кислород.The invention relates to a steam generating device, in particular to a steam generating device and a method for generating steam, the initial resources for which are water, fuel and oxygen.

Уровень техникиState of the art

В мире много нефтяных залежей, содержащих вязкие углеводороды, во многих случаях именуемые битум, смола, тяжелая нефть или сверхтяжелая нефть (собирательно называемые в настоящем документе термином тяжелая нефть), причем вязкость тяжелой нефти может составлять от 3000 до более чем 1000000 сП. Высокая вязкость затрудняет добычу нефти, так как она не может свободно течь из пласта.The world contains many petroleum reservoirs containing viscous hydrocarbons, in many cases referred to as bitumen, tar, heavy oil or extra-heavy oil (collectively referred to herein as heavy oil), with heavy oil having a viscosity ranging from 3,000 to more than 1,000,000 cP. High viscosity makes it difficult to extract oil because it cannot flow freely from the formation.

Наиболее распространенным способом добычи, позволяющим сделать ее экономически целесообразной, является нагрев тяжелой нефти, например, путем нагнетания пара, для снижения вязкости. Обычно при разработке залежей тяжелой нефти применяют циклическую паростимуляцию (ЦПС), вытеснение паром (вытеснение) и парогравитационный дренаж (ПГД), при которых пар нагнетают с поверхности в пласт для нагрева нефти и, тем самым, снижают ее вязкость до уровня, достаточного для эффективной добычи.The most common extraction method to make it economically viable is to heat the heavy oil, for example by injection of steam, to reduce the viscosity. Typically, when developing heavy oil deposits, cyclic steam stimulation (CSS), steam displacement (displacement) and steam gravity drainage (SGD) are used, in which steam is injected from the surface into the reservoir to heat the oil and thereby reduce its viscosity to a level sufficient for effective production

Нагнетание пара с поверхности имеет ряд ограничений, обусловленных низкой эффективностью поверхностных испарителей, потерей энергии в поверхностных линиях и потерей энергии в скважине. Стандартные нефтепромысловые испарители преобразуют от 85 до 90% энергии топлива в пар, при этом потеря энергии топлива в поверхностных трубопроводах составляет от 5 до 25% в зависимости от протяженности трубопроводов и качества изоляции, и наконец, на теплопотери в стволе скважины могут приходиться 5-15% энергии топлива в зависимости от глубины скважины и способов изоляции внутри скважины. Таким образом, суммарные потери энергии могут превышать 50% энергии топлива до того, как пар дойдет до пласта. В случае глубоких залежей тяжелой нефти, в результате теплопотерь при нагнетании пара с поверхности, до пласта зачастую доходит не пар, а горячая вода.Surface steam injection has a number of limitations due to the low efficiency of surface evaporators, energy loss in surface lines and energy loss in the well. Standard oilfield evaporators convert 85 to 90% of fuel energy into steam, with fuel energy loss in surface piping ranging from 5 to 25% depending on piping length and insulation quality, and finally wellbore heat loss can account for 5-15 % fuel energy depending on the depth of the well and the methods of insulation inside the well. Thus, the total energy losses can exceed 50% of the fuel energy before the steam reaches the formation. In the case of deep deposits of heavy oil, as a result of heat loss during steam injection from the surface, hot water, rather than steam, often reaches the formation.

Кроме того, многие залежи тяжелой нефти не реагируют на традиционное нагнетание пара, поскольку давление естественного вытеснения в них является низким или вообще отсутствует. Даже если пластовое давление изначально является достаточным для осуществления добычи, оно по мере добычи, очевидно, начинает падать. Следовательно, известные способы парообработки в данных случаях имеют низкую эффективность, так как генерируемый пар имеет низкое давление, например, несколько атмосфер. Поэтому непрерывное нагнетание пара или вытеснение паром, как правило, исключается. В связи с этим, во многих случаях эксплуатации с нагнетанием пара применяют циклическую технологию, известную как пароциклическая обработка скважины. Данная технология предусматривает нагнетание пара в течение заранее определенного периода времени с последующим прекращением нагнетания пара и закрытием скважины на заранее определенный период времени, именуемый период пропитки. Затем осуществляют насосную эксплуатацию скважины до заранее определенного уровня истощения и повторяют цикл. Однако пар проникает только в очень малую часть пласта, окружающего ствол скважины, в частности, потому что нагнетание пара происходит под относительно низким давлением.In addition, many heavy oil reservoirs do not respond to traditional steam injection because their natural displacement pressure is low or non-existent. Even if the reservoir pressure is initially sufficient for production, it obviously begins to fall as production proceeds. Consequently, known methods of steam processing in these cases have low efficiency, since the generated steam has a low pressure, for example, several atmospheres. Therefore, continuous steam injection or steam displacement is generally excluded. Therefore, in many steam injection applications, a cyclic technology known as steam cycling is used. This technology involves injecting steam for a predetermined period of time, followed by stopping steam injection and shutting the well for a predetermined period of time, called the soaking period. The well is then pumped to a predetermined depletion level and the cycle is repeated. However, steam penetrates only a very small portion of the formation surrounding the wellbore, particularly because steam injection occurs at relatively low pressure.

Еще одним недостатком известных технологий генерирования пара является образование загрязняющих воздух веществ, а именно СО2, SO2, NOx и выбросов твердых частиц. В ряде регионов установлены максимально допустимые пределы выбросов для таких операций парообработки, обычно действующие на обширных территориях, где имеются большие месторождения тяжелой нефти и где операции парообработки осуществляются в промышленных масштабах. Поэтому количество операций парообработки на отдельно взятом месторождении может быть строго ограничено, и в некоторых случаях приходится осуществлять раздельную эксплуатацию для ограничения загрязнения воздуха.Another disadvantage of known steam generation technologies is the generation of air pollutants, namely CO 2 , SO 2 , NO x and particulate emissions. A number of regions have established maximum emission limits for such steam processing operations, typically covering large areas where large heavy oil deposits exist and where steam processing operations are carried out on an industrial scale. Therefore, the number of steam processing operations at a given site may be strictly limited, and in some cases it may be necessary to separate operations to limit air pollution.

Также были предложены системы сжигания топлива высокого давления для применения на поверхности. В таких системах для превращения воды в пар используют отработанные газы из камеры сгорания, при этом и отработанный газ, и пар нагнетают вниз по стволу скважины. Это позволяет по существу устранить или по меньшей мере сократить потребность в мерах по борьбе с загрязнением воздуха в результате процесса сгорания, так как все продукты сгорания нагнетают в пласт, при этом большая часть попавших таким образом в нефтяной пласт загрязнителей остается блокированной в нем. Нагнетаемая смесь обычно имеет следующий состав: приблизительно 60-70% пара, 25-35% азота, приблизительно 4-5% диоксида углерода, менее 1% кислорода, в зависимости от того, применяют ли избыток кислорода для полного сгорания, и следовые количества SO2 и NOx. Известно, что SO2 и NOx образуют кислые вещества. Однако потенциальные коррозионные воздействия от этих веществ можно существенно уменьшить или вообще устранить за счет соответствующей подготовки воды, применяемой для создания пара, и разбавления кислых соединений нагнетаемой водой.High pressure combustion systems have also been proposed for surface applications. These systems use exhaust gases from a combustion chamber to convert water into steam, and both exhaust gas and steam are forced down the wellbore. This essentially eliminates, or at least reduces, the need for air pollution control measures resulting from the combustion process, since all combustion products are injected into the formation while most of the contaminants thus introduced into the oil formation remain trapped therein. The injection mixture typically has the following composition: approximately 60-70% steam, 25-35% nitrogen, approximately 4-5% carbon dioxide, less than 1% oxygen, depending on whether excess oxygen is used for complete combustion, and trace amounts of SO2 and NOx . SO2 and NO x are known to form acidic substances. However, the potential corrosive effects from these substances can be significantly reduced or eliminated by proper preparation of the water used to create the steam and dilution of the acidic compounds by the injection water.

Известно, что применение для данной операции комбинации пара, азота и диоксида углерода обеспечивает дополнительное преимущество по сравнению с применением только пара. Помимо нагрева пласта и нефти за счет конденсации пара, диоксид углерода разжижает нефть, в частности в зонах пласта перед паром, где нефть является холодной, а азот повышает или восстанавливает пластовое давление.It is known that the use of a combination of steam, nitrogen and carbon dioxide for this operation provides an additional advantage compared to the use of steam alone. In addition to heating the formation and oil through steam condensation, carbon dioxide dilutes the oil, particularly in areas of the formation ahead of the steam where the oil is cold and nitrogen increases or restores formation pressure.

Очень серьезным недостатком известной на текущий момент наземной системы высокого давления является то, что она содержит сложное компрессорное оборудование и крупный резервуар сгорания, работающий под высокими давлениями и высокими температурами. Данное сочетание требует присутствия квалифицированных механиков и электриков для безопасной эксплуатации оборудования.A very serious disadvantage of the currently known above-ground high-pressure system is that it contains complex compressor equipment and a large combustion tank operating under high pressures and high temperatures. This combination requires the presence of qualified mechanics and electricians to operate the equipment safely.

- 1 044752- 1 044752

Одно решение, позволяющие преодолеть недостатки, связанные с генерированием пара на поверхности, состоит в размещении внутри скважины, вблизи подлежащего парообработке пласта, парогенератора, нагнетающего в пласт смесь пара и отработанных газов. Данное решение обеспечивает вышеуказанные преимущества, состоящие в увеличении глубины, на которой парообработка может быть экономически целесообразной и практически осуществимой, а также в повышении дебита и объема добычи за счет нагнетания смеси пара с отработанными газами.One solution to overcome the disadvantages associated with generating steam at the surface is to place a steam generator inside the well, close to the formation to be steamed, injecting a mixture of steam and exhaust gases into the formation. This solution provides the above advantages, consisting of increasing the depth at which steam processing can be economically feasible and practical, as well as increasing the flow rate and production volume due to the injection of a mixture of steam and exhaust gases.

Было предложено множество скважинных парогенераторов, однако известные конструктивные решения являются очень сложными, что приводит к возникновению проблем при их изготовлении и эксплуатации. Кроме того, известные конструктивные решения требуют частого техобслуживания в связи с образованием отложений из-за жесткой воды или отказами запальника, обусловленными предельно тяжелыми условиями внутри скважины. Долговечность имеет большую важность, так как всякий раз, когда нужно выполнить техобслуживание, устройство необходимо извлечь из скважины, что требует больших временных и финансовых затрат.Many downhole steam generators have been proposed, but the known designs are very complex, which leads to problems in their manufacture and operation. In addition, prior art designs require frequent maintenance due to scale build-up due to hard water or pilot failures due to extreme conditions inside the well. Durability is of great importance because whenever maintenance needs to be done, the device must be removed from the well, which requires a lot of time and money.

С учетом вышесказанного, существует потребность в долговечном парогенерирующем устройстве. Такое устройство можно применять как на поверхности, так и внутри скважины.In view of the above, there is a need for a durable steam generating device. Such a device can be used both on the surface and inside the well.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно своему первому аспекту, изобретение относится к устройству генерирования пара и газов сгорания для добычи нефти из нефтяной скважины, содержащему: первый конец, выполненный с возможностью приема исходных ресурсов, включающих воздух, топливо и воду; запальный компонент, расположенный внутри устройства и выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха с образованием пламени; камеру сгорания, охватывающую пламя, которая расположена на втором конце, противоположном первому концу, и ограничена стенкой и выходом, выполненным с возможностью выпуска продуктов сгорания; и канал для воды, который проходит от первого конца основного корпуса и оканчивается в сопле на наружной поверхности устройства, при этом указанное сопло направляет поток воды по меньшей мере частично в аксиальном направлении вдоль наружного участка стенки, причем вдоль этого наружного участка стенки происходит по меньшей мере частичное испарение воды с образованием пара.According to its first aspect, the invention relates to a device for generating steam and combustion gases for producing oil from an oil well, comprising: a first end configured to receive feedstocks including air, fuel and water; an ignition component located inside the device and configured to ignite fuel and air to form a flame; a combustion chamber enveloping a flame, which is located at a second end opposite the first end, and is limited by a wall and an outlet configured to discharge combustion products; and a water passage that extends from the first end of the main body and terminates in a nozzle on an outer surface of the device, said nozzle directing water flow at least partially in an axial direction along an outer wall portion, wherein along the outer wall portion there is at least partial evaporation of water to form steam.

Согласно другому аспекту, изобретение относится к способу генерирования пара посредством парогенерирующего устройства для добычи нефти из нефтяного пласта, включающему в себя следующие этапы: подача воздуха, воды, топлива и электроэнергию или сигнал управления в парогенератор; выброс воды из сопла на наружной поверхности парогенератора; розжиг пламени с помощью запального компонента; испарение воды, выброшенной из сопла, путем пропускания потока воды вдоль участка наружной поверхности стенки камеры сгорания к выходу из камеры сгорания, в то время, как продукты сгорания, вызванного пламенем, текут внутри камеры сгорания к выходу из камеры сгорания; и направление пара и продуктов сгорания в нефтяной пласт.According to another aspect, the invention relates to a method of generating steam by a steam generating device for extracting oil from an oil reservoir, comprising the following steps: supplying air, water, fuel and electric power or a control signal to the steam generator; water ejection from the nozzle on the outer surface of the steam generator; igniting the flame using an ignition component; evaporating water ejected from the nozzle by passing a stream of water along a portion of the outer surface of the combustion chamber wall to an exit from the combustion chamber, while combustion products caused by the flame flow inside the combustion chamber to an exit from the combustion chamber; and the direction of steam and combustion products into the oil reservoir.

Согласно другому аспекту, изобретение относится к устройству генерирования пара и газов сгорания для добычи нефти из нефтяной скважины, содержащему: первый конец, выполненный с возможностью приема исходных ресурсов, включающих воздух, воду и топливо, причем воздух поступает в устройство в зоне отверстия на верхней части первого конца, при этом указанное отверстие не содержит каких-либо соединений и обеспечивает возможность сообщения устройства с наружной поверхностью; участок на первом конце устройства, выполненный с возможностью присоединения линий подвода воды и топлива к устройству; запальный компонент, расположенный в основном корпусе и выполненный с возможностью воспламенения воздуха и топлива с образованием пламени; камеру сгорания, охватывающую пламя, которая расположена на втором конце, противоположном первому концу и ограничена стенкой и выходом, выполненным с возможностью выпуска продуктов сгорания в скважину; и канал, проходящий в устройстве от указанного отверстия к камере сгорания, предназначенный для пропускания потока воздуха от отверстия в камеру сгорания.According to another aspect, the invention relates to a device for generating steam and combustion gases for producing oil from an oil well, comprising: a first end configured to receive inputs including air, water and fuel, the air entering the device at an opening in the upper portion the first end, wherein said hole does not contain any connections and allows the device to communicate with the outer surface; a section at the first end of the device, configured to connect water and fuel supply lines to the device; an ignition component located in the main body and configured to ignite air and fuel to form a flame; a combustion chamber enveloping a flame, which is located at a second end opposite the first end and is limited by a wall and an outlet configured to discharge combustion products into the well; and a channel extending in the device from said opening to the combustion chamber for passing air flow from the opening into the combustion chamber.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Для лучшего понимания изобретения, оно проиллюстрировано следующими фигурами.For a better understanding of the invention, it is illustrated by the following figures.

Фиг. 1 в поперечном сечении изображает парогенерирующее устройство и пламя в нем.Fig. 1 shows a cross-section of a steam generating device and a flame within it.

Фиг. 2А в поперечном сечении изображает другое парогенерирующее устройство, расположенное в нефтяном пласте и оснащенное дополнительными соплами и наружным кожухом.Fig. 2A is a cross-sectional view of another steam generating device located in an oil formation and equipped with additional nozzles and an outer casing.

Фиг. 2В в поперечном сечении изображает другое парогенерирующее устройство, расположенное в нефтяном пласте и оснащенное опорами смесителя и необязательными вариантами переходного конуса.Fig. 2B is a cross-sectional view of another steam generating device located in an oil formation and equipped with mixer supports and optional transition cone options.

Фиг. 2С в изометрии изображает парогенерирующее устройство, оснащенное опорами смесителя и переходным конусом с удлинителем.Fig. 2C shows an isometric view of a steam generating device equipped with mixer supports and a transition cone with an extension.

Фиг. 3А в аксонометрии изображает парогенерирующее устройство с соплами на его наружной поверхности.Fig. 3A shows a perspective view of a steam generating device with nozzles on its outer surface.

Фиг. 3В в аксонометрии изображает парогенерирующее устройство, сопла которого находятся в процессе работы.Fig. 3B shows a perspective view of a steam generating device, the nozzles of which are in operation.

Фиг. 3С в аксонометрии изображает парогенерирующее устройство, сопла и удлинительные водяные трубки которого находятся в процессе работы.Fig. 3C shows a perspective view of a steam generating device, the nozzles and extension water tubes of which are in operation.

- 2 044752- 2 044752

Фиг. 4А сверху изображает установленное парогенерирующее устройство, соединенное с поверхностью посредством составного шлангокабеля.Fig. 4A from above shows an installed steam generating device connected to the surface via an integral umbilical.

Фиг. 4В сверху изображает установленное парогенерирующее устройство, соединенное с поверхностью посредством многоканального шлангокабеля.Fig. 4B from above shows an installed steam generating device connected to the surface via a multi-channel umbilical.

Фиг. 4С сверху изображает установленное парогенерирующее устройство, соединенное с поверхностью посредством составного шлангокабеля и кольцевого перепускного канала для подвода окислителя.Fig. 4C from above shows an installed steam generating device connected to the surface via a composite umbilical and an annular bypass channel for supplying oxidizer.

Фиг. 4D в поперечном сечении изображает парогенерирующее устройство, содержащее кольцевой перепускной воздушный канал.Fig. 4D is a cross-sectional view of a steam generating device including an annular air bypass passage.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Последующий раздел Осуществление изобретения и приведенные в нем примеры раскрывают различные варианты настоящего изобретения, которые, тем не менее, не являются единственно возможными вариантами, предусмотренными автором изобретения. В этом разделе приведены некоторые частные детали, позволяющие составить исчерпывающее представление об изобретении. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение может быть реализовано и без указанных частных деталей.The following section: Carrying out the invention and the examples given therein reveal various variants of the present invention, which, however, are not the only possible variants envisaged by the author of the invention. This section provides some specific details that allow you to get a comprehensive picture of the invention. However, it will be clear to those skilled in the art that the invention can be practiced without these particular details.

Изобретение в целом относится к парогенерирующему устройству и способу генерирования пара внутри скважины или на поверхности, предназначенным для нагнетания пара и отработанного газа в нефтяной пласт.The invention generally relates to a steam generating device and method for generating steam inside a well or on the surface, intended for injecting steam and waste gas into an oil reservoir.

Нагнетание пара часто используют для добычи тяжелой нефти, однако настоящее изобретение не ограничено случаем добычи тяжелой нефти и может находить свое применение для генерирования пара вообще. В число вариантов применения изобретения входит, помимо прочего, генерирование пара для цели добычи тяжелой нефти или для иных промышленных целей, водоочистки и т.п. Кроме того, применение парогенерирующего устройства для целей добычи тяжелой нефти предусматривает возможность его использования во множестве конфигураций, например, на поверхности или в скважинах с вертикально, горизонтально или иным образом направленным стволом.Steam injection is often used for heavy oil production, but the present invention is not limited to heavy oil production and can be used for steam generation in general. Applications of the invention include, but are not limited to, generation of steam for heavy oil recovery or other industrial purposes, water treatment, etc. In addition, the use of a steam generating device for heavy oil recovery purposes allows for its use in a variety of configurations, for example, at the surface or in wells with a vertical, horizontal or otherwise oriented wellbore.

На фиг. 1, 3А и 3В показано парогенерирующее устройство 100, выполненное с возможностью приема топлива и воды и с возможностью сжигания указанного топлива и генерирования пара из указанной воды. Устройство выполнено с возможностью внутрискважинного или поверхностного применения. В варианте, проиллюстрированном на фиг. 1, устройство 100 включает в себя: соединительный компонент 2, выполненный с возможностью приема исходных ресурсов в виде воды, топлива и окислителя; компонент 4 отвода потока, соединенный с соединительным компонентом и направляющий исходные ресурсы через устройство; и запальный компонент 5, выполненный с возможностью воспламенения топлива для образования пламени F. Устройство 100 также включает в себя камеру 74 сгорания, выполненную с возможностью вмещения пламени; и группу водяных сопел 6 на наружной поверхности устройства. Каждое из сопел содержит отверстие и выполнено с возможностью выброса воды на наружную поверхность камеры 74 сгорания. В процессе работы устройства 100 происходит преобразование воды в пар. Соединительный компонент 2 образует первый конец, который можно считать верхним концом парогенерирующего устройства, при этом камера сгорания расположена на втором конце устройства, противоположного первому.In fig. 1, 3A and 3B show a steam generating device 100 configured to receive fuel and water and to burn said fuel and generate steam from said water. The device is designed for downhole or surface use. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the device 100 includes: a connecting component 2 configured to receive input resources in the form of water, fuel and oxidizer; a flow diversion component 4 connected to the connecting component and directing raw resources through the device; and an ignition component 5 configured to ignite the fuel to form a flame F. The device 100 also includes a combustion chamber 74 configured to receive a flame; and a group of water nozzles 6 on the outer surface of the device. Each of the nozzles contains an opening and is configured to discharge water onto the outer surface of the combustion chamber 74. During operation of the device 100, water is converted into steam. The connecting component 2 forms a first end, which can be considered the upper end of the steam generating device, with the combustion chamber located at the second end of the device opposite the first.

Соединительный компонент, компонент 4 отвода потока, запальный компонент 5 и т.п. могут представлять собой либо обособленные, но соединенные друг с другом части устройства, либо функциональные участки устройства, связанные с ним без возможности отсоединения, например, выполненные за одно целое с ним.Connection component, flow diversion component 4, ignition component 5, etc. can be either separate but interconnected parts of the device, or functional sections of the device connected to it without the possibility of detachment, for example, made integral with it.

Во время работы может быть задействована по меньшей мере одна подводящая линия 1, выполненная с возможностью соединения с устройством для подачи исходных ресурсов. Линии 1 поступают в соединительный компонент 2 устройства. Соединительный компонент 2 выполнен с возможностью приема любых линий 1 и соединения с ними. Исходные ресурсы могут приниматься компонентом 2 через соединения, которые могут быть надлежаще уплотнены и выполнены с возможностью удобной замены, ремонта и видоизменения. Например, соединительный компонент 2 может включать в себя один или несколько соединителей, образующих связующее звено между группой вводов и каналов, ведущих к компоненту 4 отвода потока. Линии 1 выполнены с возможностью подачи под давлением исходных ресурсов, например, окислителя (например, воздуха), топлива и воды, или сигналов управления воспламенением к соединительному компоненту 2.During operation, at least one supply line 1 can be activated, configured to connect to a device for supplying initial resources. The lines 1 enter the connecting component 2 of the device. The connecting component 2 is configured to receive any lines 1 and connect to them. The input resources can be received by component 2 through connections that can be suitably sealed and easily replaced, repaired and modified. For example, the connection component 2 may include one or more connectors forming a link between a group of inputs and channels leading to the flow diversion component 4. Lines 1 are configured to supply pressurized feedstocks, such as oxidizer (eg air), fuel and water, or ignition control signals to connecting component 2.

Компонент 4 отвода потока подает топливо и воздух от компонента 2 к запальному компоненту 5 и подает воду от компонента 2 в сопла 6. Компонент 4 отвода потока содержит первый конец 41, принимающий подаваемые материалы от соединительного компонента 2. Компонент 4 отвода потока направляет подаваемые материалы в пределах устройства для их применения и потребления. Подача топлива и воздуха в устройство может происходить по линиям 1 с возможностью их отведения через устройство посредством компонента 4 отвода потока и выпуска в камеру 74 сгорания, где происходит их сгорание. Вода может поступать в устройство из линии 1 с возможностью ее отвода компонентом 4 отвода потока в водяные сопла 6, из которых происходит выпуск воды, при этом во время работы происходит частичное испарение воды с образованием пара при ее протекании вдоль наружной стенки камеры сгорания или поступлении в горячие газы сгорания, выходящие из камеры сгорания.The flow diversion component 4 supplies fuel and air from the component 2 to the ignition component 5 and supplies water from the component 2 to the nozzles 6. The flow diversion component 4 includes a first end 41 receiving feed materials from the connecting component 2. The flow diversion component 4 directs the feed materials to within the device for their use and consumption. The supply of fuel and air to the device may occur through lines 1 with the possibility of diverting them through the device by means of a flow diversion component 4 and releasing them into the combustion chamber 74, where they are burned. Water can enter the device from line 1 with the possibility of its removal by the flow diversion component 4 into the water nozzles 6, from which water is released, and during operation, partial evaporation of water occurs to form steam as it flows along the outer wall of the combustion chamber or enters hot combustion gases escaping from the combustion chamber.

- 3 044752- 3 044752

В частности, компонент 4 отвода потока включает в себя группу каналов 4a, 4b, 4с, по которым текут исходные ресурсы в виде топлива, воды и окислителя. В число каналов входят: канал 4а окислителя, проходящий от первого конца устройства, например, от входа в устройство, к камере сгорания, канал 4b для воды, проходящий от соединительного компонента 2 устройства к соплам 6а, и топливный канал 4с, проходящий от соединительного компонента 2 устройства к камере 74 сгорания. Компонент 4 отвода потока также может вмещать силовые/управляющие линии или каналы, проходящие между верхним концом 41 и различными зонами устройства, например, запальным компонентом 5.In particular, the flow diversion component 4 includes a group of channels 4a, 4b, 4c through which raw materials flow in the form of fuel, water and oxidizer. The channels include: an oxidizer channel 4a extending from the first end of the device, for example from the entrance to the device, to the combustion chamber, a water channel 4b extending from the connecting component 2 of the device to the nozzles 6a, and a fuel channel 4c extending from the connecting component 2 devices for combustion chamber 74. The flow diversion component 4 may also accommodate power/control lines or channels extending between the upper end 41 and various areas of the device, such as the ignition component 5.

Запальный компонент 5 выполнен с возможностью воспламенения топлива и окислителя, текущих в камеру сгорания. Например, в типовых вариантах изобретения запальный компонент 5 содержит часть, открытую к камере 74 сгорания. Будучи воспламененными, потоки топлива и окислителя продолжают течь в камере 74 сгорания и горят в ней. Запальный компонент может представлять собой генератор искры, нагреваемую поверхность и т.п. В другом варианте осуществления запальный компонент может содержать систему подачи пирофорной или самовоспламеняющейся жидкостей.The ignition component 5 is configured to ignite the fuel and oxidizer flowing into the combustion chamber. For example, in exemplary embodiments of the invention, the ignition component 5 includes a portion open to the combustion chamber 74. Once ignited, the fuel and oxidizer streams continue to flow into combustion chamber 74 and burn therein. The ignition component may be a spark generator, a heated surface, or the like. In another embodiment, the ignition component may comprise a pyrophoric or self-igniting liquid supply system.

Запальным компонентом 5 может управлять система управления, определяющая, когда запальный компонент должен быть приведен в действие. Система управления может осуществлять и иные операции, например, регулировать устойчивость пламени, степень сгорания топлива или измерять показатели стехиометрии, давление воздуха и топлива, подаваемых в устройство. Поэтому система управления может содержать датчики, расположенные, например, в компоненте 4 отвода потока, запальном компоненте 5 или камере 74 сгорания. Например, устройство может содержать линию управления воспламенением, связанную с линией 19 управления в линии 1. Для линии 19 управления воспламенением могут требоваться электрические соединения в компоненте 2.The ignition component 5 may be controlled by a control system that determines when the ignition component should be activated. The control system can also carry out other operations, for example, regulate flame stability, degree of fuel combustion, or measure stoichiometry, air and fuel pressure supplied to the device. Therefore, the control system may include sensors located, for example, in the flow diversion component 4, the ignition component 5, or the combustion chamber 74. For example, the device may include an ignition control line coupled to control line 19 in line 1. Ignition control line 19 may require electrical connections in component 2.

Камера 74 сгорания распложена на втором конце устройства, противоположном верхнему концу. Камера сгорания сформирована в виде пространства, ограниченного трубчатой стенкой 7, расположенной на втором конце. Трубчатая стенка имеет длину L, измеряемую в аксиальном направлении от закрытого конца (стенки 50 основания) к открытому концу, образующему выход 40 из камеры. Длина L может составлять от 300 до 1000 мм между закрытым концом и открытым концом в зависимости от рабочих параметров устройства и требований к производительности.The combustion chamber 74 is located at the second end of the device opposite the upper end. The combustion chamber is formed as a space defined by a tubular wall 7 located at the second end. The tubular wall has a length L measured in the axial direction from the closed end (base wall 50) to the open end forming the exit 40 from the chamber. The length L can range from 300 to 1000 mm between closed end and open end depending on the operating parameters of the device and performance requirements.

Стенка 7 камеры сгорания имеет внутреннюю поверхность 71, обращенную внутрь камеры сгорания, и наружную поверхность 72, которая в варианте, показанном на фиг. 1, представляет собой часть наружной поверхности устройства. Стенка 7 может быть по существу цилиндрической, например, иметь форму полого цилиндра, и в этом случае внутренняя поверхность 71 и наружная поверхность 72 могут быть в целом цилиндрическими, при этом внутренняя поверхность ограничивает внутренний диаметр стенки 7, а наружная поверхность 72 - наружный диаметр стенки 7 и образует ее наружную цилиндрическую поверхность.The combustion chamber wall 7 has an inner surface 71 facing the inside of the combustion chamber and an outer surface 72, which in the embodiment shown in FIG. 1 represents part of the outer surface of the device. The wall 7 may be substantially cylindrical, for example, in the shape of a hollow cylinder, in which case the inner surface 71 and the outer surface 72 may be generally cylindrical, with the inner surface defining the inner diameter of the wall 7 and the outer surface 72 defining the outer diameter of the wall 7 and forms its outer cylindrical surface.

Камера 74 сгорания ограничена стенкой 50 основания и внутренней поверхностью 71, а ее длина L является расстоянием между стенкой 50 основания и выходом 40 и задает продольную ось устройства и камеры 74. В процессе работы, пламя находится в камере 74 сгорания, а продукты сгорания выходят из камеры сгорания в зоне выхода 40.The combustion chamber 74 is limited by the base wall 50 and the inner surface 71, and its length L is the distance between the base wall 50 and the outlet 40 and defines the longitudinal axis of the device and the chamber 74. During operation, the flame is in the combustion chamber 74, and combustion products exit combustion chambers in exit zone 40.

Диаметр выхода 40 камеры сгорания может быть разным. В одном варианте изобретения диаметр выхода 40 меньше наибольшего диаметра камеры 74 сгорания. Иначе говоря, диаметр отверстия на выходе 40 может быть меньше наибольшего размера внутреннего диаметра стенки 7. Таким образом, стенка 7 может содержать сходящийся конусом конец, образующий суженный выход 40. Данный сходящийся конусом конец может упоминаться как сопло 75 сгорания. Сопло 75 сгорания влияет на выходящие газы сгорания, сужая их поток при прохождении ими через суженный диаметр. Таким образом, сопло 75 сгорания создает противодавление в камере 74, тем самым влияя на удаление текучих сред из камеры и сокращая обратный поток текучих сред в камеру сгорания.The diameter of the combustion chamber outlet 40 may be different. In one embodiment of the invention, the diameter of the outlet 40 is less than the largest diameter of the combustion chamber 74. In other words, the diameter of the opening at the outlet 40 may be less than the largest dimension of the inner diameter of the wall 7. Thus, the wall 7 may include a tapered end defining a constricted outlet 40. This tapered end may be referred to as a combustion nozzle 75. The combustion nozzle 75 influences the exiting combustion gases by constricting their flow as they pass through the constricted diameter. Thus, the combustion nozzle 75 creates a back pressure in the chamber 74, thereby affecting the removal of fluids from the chamber and reducing the return flow of fluids into the combustion chamber.

Следует понимать, что, поскольку топливо и окислитель поступают в камеру сгорания у стенки 50 основания или вблизи нее, пламя локализовано вблизи стенки основания и защищено стенкой 7. Пламя создает сильный жар в зоне, где оно локализовано, который распространяется вдоль пламени по ходу его распространения и вдоль пути движения продуктов сгорания, отходящего от пламени. Поэтому стенка 7 камеры сгорания становится чрезвычайно горячей в зоне, находящейся радиально снаружи того места, где пламя локализовано, а также далее от нее по потоку к выходу 40. Происходит передача тепла от внутренней поверхности 71 к наружной поверхности 72.It should be understood that since the fuel and oxidizer enter the combustion chamber at or near the base wall 50, the flame is localized near the base wall and protected by the wall 7. The flame creates intense heat in the area where it is located, which spreads along the flame as it propagates. and along the path of combustion products moving away from the flame. Therefore, the wall 7 of the combustion chamber becomes extremely hot in the area radially outside where the flame is located, as well as further downstream from it to the outlet 40. Heat transfer occurs from the inner surface 71 to the outer surface 72.

Сопла 6 закреплены на концах каналов 4b для воды. Сопла расположены на наружной поверхности компонента 4 вблизи стенки 7, ориентированы и выполнены с возможностью разбрызгивания воды вдоль наружной поверхности 72 стенки камеры сгорания в сторону выхода 40. Когда вода течет вдоль стенки 7 камеры сгорания в направлении выхода 40 камеры сгорания, то под действием нагретой наружной поверхности 72 камеры сгорания происходит по меньшей мере частичное испарение воды с образованием пара. В частности, тепло от пламени F у наружной поверхности 72 приводит к по меньшей мере частичному испарению выброшенной из сопел воды с образованием пара. Примечательно, что сопла расположены не с возможностью выброса воды в камеру сгорания, где вода может отрицательно повлиять на пламя, а за пределами камеры на наружной поверхности 72. Таким образом, отверстия сопел открыты кThe nozzles 6 are attached to the ends of the water channels 4b. The nozzles are located on the outer surface of the component 4 near the wall 7, are oriented and configured to spray water along the outer surface 72 of the combustion chamber wall towards the outlet 40. When water flows along the combustion chamber wall 7 in the direction of the combustion chamber outlet 40, then under the influence of the heated outer On the surface 72 of the combustion chamber, at least partial evaporation of water occurs to form steam. In particular, the heat from the flame F at the outer surface 72 causes the water ejected from the nozzles to at least partially evaporate to form steam. It is noteworthy that the nozzles are located not with the possibility of throwing water into the combustion chamber, where water can adversely affect the flame, but outside the chamber on the outer surface 72. Thus, the nozzle openings are open to

- 4 044752 обращенной радиально наружу поверхности стенки 72 камеры сгорания и в одном варианте осуществления выполнены с возможностью выброса воды по меньшей мере частично в аксиальном направлении вдоль наружной поверхности 72 стенки 7.- 4 044752 facing radially outward surface of the wall 72 of the combustion chamber and in one embodiment configured to eject water at least partially in the axial direction along the outer surface 72 of the wall 7.

В дополнение к расположению на наружной поверхности устройства, сопла 6 могут быть расположены приблизительно в том месте, где топливо и окислитель поступают в камеру сгорания. Например, пламя локализуется в том месте, где происходит соединение и воспламенение воздуха и топлива в камере сгорания, или же немного ниже этого места по потоку. Таким образом, наряду с расположением сопел 6 на наружной поверхности устройства за пределами камеры сгорания, сопла могут быть расположены приблизительно в одном осевом положении с отверстиями каналов 4а воздуха и 4с топлива, ведущими в камеру 74. Это означает, что сопла расположены приблизительно в одном осевом положении с местом, где топливо и воздух поступают в камеру сгорания и непосредственно выше по потоку от места сгорания топлива и воздуха. Расположение сопел 6 приблизительно в одном осевом положении с отверстиями для каналов 4а воздуха и 4с топлива, ведущими в камеру 74, обеспечивает возможность выпуска воды из каналов 4b через сопла на более холодном участке наружной поверхности устройства с одновременным направлением воды для прохождения вдоль или падения на гораздо более горячую поверхность устройства, обращенную радиально наружу от места образования пламени.In addition to being located on the outer surface of the device, the nozzles 6 may be located approximately where the fuel and oxidizer enter the combustion chamber. For example, the flame is localized in the place where the connection and ignition of air and fuel occurs in the combustion chamber, or slightly downstream of this place. Thus, in addition to the location of the nozzles 6 on the outer surface of the device outside the combustion chamber, the nozzles can be located approximately in the same axial position with the openings of the air channels 4a and 4c leading into the chamber 74. This means that the nozzles are located approximately in the same axial position position with the location where the fuel and air enter the combustion chamber and immediately upstream of the combustion location of the fuel and air. The arrangement of the nozzles 6 in approximately the same axial position with the openings for the air and fuel channels 4a leading into the chamber 74 allows water to be discharged from the channels 4b through the nozzles on a colder section of the outer surface of the device while simultaneously directing the water to pass along or fall much further. the hotter surface of the device, facing radially outward from the location of the flame.

В проиллюстрированном варианте изобретения отверстия для каналов 4а воздуха и 4с топлива, ведущие в камеру 74, расположены у стенки 50 основания, следовательно, сопла 6 расположены приблизительно в том месте стенки 50 основания, которое является верхним закрытым концом камеры сгорания. Сопла расположены вблизи наружной поверхности или на наружной поверхности стенки камеры сгорания, радиально снаружи от стенки 50 основания камеры 74 сгорания. В одном варианте осуществления сопла могут быть расположены на наружной поверхности компонента 4 отвода потока по существу на одном уровне, например, по существу в одной плоскости с запальным компонентом 5 и отверстиями для каналов 4а воздуха и 4с топлива в камере 74 сгорания, при этом все из них расположены у стенки 50 основания.In the illustrated embodiment, the openings for the air and fuel passages 4a and 4c leading into the chamber 74 are located at the base wall 50, therefore, the nozzles 6 are located approximately at the location of the base wall 50 that is the upper closed end of the combustion chamber. The nozzles are located near the outer surface or on the outer surface of the combustion chamber wall, radially outside the base wall 50 of the combustion chamber 74. In one embodiment, the nozzles may be located on the outer surface of the flow diverter component 4 at substantially the same level, for example, substantially in the same plane as the ignition component 5 and the openings for the air and fuel passages 4a in the combustion chamber 74, all of they are located at the wall 50 of the base.

Расположение сопел в одном осевом положении со стенкой 50 основания гарантирует выпуск воды из каналов 4b через сопла до того, как вода поступит на самый горячий участок устройства, находящийся на стенке 7 между местом, где происходит локализация пламени, и выходным концом 40. Таким образом, каналы 4b для воды до достижения ими сопел 6 проходят только через соединительный компонент 2 и компонент 4 отвода потока, но не проходят через устройство вблизи или мимо самого горячего его участка. В одном варианте осуществления каналы 4b оканчиваются в соплах 6, но не проходят в пределах стенки 7.The arrangement of the nozzles in the same axial position with the base wall 50 ensures that water is released from the channels 4b through the nozzles before the water reaches the hottest part of the device, located on the wall 7 between the place where the flame is localized and the outlet end 40. Thus, The water channels 4b, before they reach the nozzles 6, pass only through the connecting component 2 and the flow diversion component 4, but do not pass through the device near or past its hottest section. In one embodiment, the channels 4b terminate in the nozzles 6, but do not extend within the wall 7.

Подача воды из сопел 6 на наружную поверхность 72 создает эффект охлаждения в зоне стенки 7, где происходит частичное испарение воды с образованием пара. Таким образом, указанное положение сопел позволяет защитить стенку 7 камеры сгорания от теплового разрушения и обеспечивает равномерное распределение температуры вокруг стенки 7 камеры сгорания. Кроме того, в отличие от устройств известного уровня техники, в отношении которых возникали проблемы, связанные с образованием накипи и закупориванием каналов для воды и сопел, в предлагаемом устройстве сопла расположены выше по потоку от самого горячего участка устройства во избежание образования накипи в каналах для воды и соплах. Образование накипи возможно на наружной поверхности устройства, например, на наружной поверхности 72 стенки 7, однако благодаря большой площади открытой поверхности накипь не будет препятствовать разбрызгиванию воды, при этом существует вероятность ее отпадения или скалывания. В отличие от некоторых устройств известного уровня техники, вода для которых должна быть умягченной, предлагаемое устройство с уникальным расположением сопел может работать с источниками неочищенной воды, например, технической воды, поверхностной воды, солоноватой воды и т.п.The supply of water from the nozzles 6 to the outer surface 72 creates a cooling effect in the area of the wall 7, where partial evaporation of water occurs to form steam. Thus, the specified position of the nozzles makes it possible to protect the wall 7 of the combustion chamber from thermal destruction and ensures uniform temperature distribution around the wall 7 of the combustion chamber. Additionally, unlike prior art devices that have had problems with scale formation and clogging of the water passages and nozzles, the proposed device places the nozzles upstream of the hottest portion of the device to avoid scale formation in the water passages. and nozzle. The formation of scale is possible on the outer surface of the device, for example, on the outer surface 72 of the wall 7, however, due to the large open surface area, the scale will not prevent the splashing of water, and there is a possibility of it falling off or chipping. Unlike some prior art devices that require softened water, the proposed device with its unique nozzle arrangement can handle untreated water sources such as process water, surface water, brackish water, etc.

В одном варианте осуществления наружная поверхность 72 стенки 7 обработана для придания ей резистивности к образованию накипи в результате испарения воды. Например, наружная поверхность по меньшей мере между соплами 6 и выходным концом 40 может быть отполирована или защищена антипригарным покрытием, например, из тефлона (Teflon™), титановых и керамических составов или аналогичных веществ. Такая подготовка поверхности облегчает удаление накипи во время эксплуатации и планового техобслуживания.In one embodiment, the outer surface 72 of the wall 7 is treated to make it resistant to scale formation due to water evaporation. For example, the outer surface at least between the nozzles 6 and the outlet end 40 may be polished or protected with a non-stick coating, such as Teflon™, titanium and ceramic compounds or similar substances. This surface preparation makes it easier to remove scale during operation and routine maintenance.

Сопла 6 могут быть установлены с промежутком по окружности устройства с возможностью подачи воды по всей окружности наружной поверхности 72. Количество сопел 6 зависит от расхода, ожидаемых потерь напора и длины камеры сгорания.The nozzles 6 can be installed at intervals around the circumference of the device with the possibility of supplying water along the entire circumference of the outer surface 72. The number of nozzles 6 depends on the flow rate, the expected pressure loss and the length of the combustion chamber.

В варианте изобретения, представленном на фиг. 3А и фиг. 3В, сопла 6 могут быть предусмотрены в заплечике 65 на наружной поверхности устройства. Заплечик может быть образован в результате изменения наружного диаметра устройства от большего наружного диаметра на верхнем конце до меньшего наружного диаметра на нижнем конце. Заплечик может быть расположен между компонентом 4 отвода потока и стенкой 7 камеры сгорания. Заплечик образует кольцевую грань, по существу перпендикулярную продольной оси устройства. Заплечик 65 обращен вниз, вследствие чего наружный диаметр наружной поверхности по существу в зоне стенки 50 основания и над ней больше наружного диаметра, измеряемого по ширине наружной поверхности 72 стенки камеры сгорания. В одном варианте осуществленияIn the embodiment of the invention shown in FIG. 3A and FIG. 3B, nozzles 6 may be provided in a shoulder 65 on the outer surface of the device. The shoulder may be formed by changing the outer diameter of the device from a larger outer diameter at the upper end to a smaller outer diameter at the lower end. The shoulder may be located between the flow diversion component 4 and the wall 7 of the combustion chamber. The shoulder forms an annular edge substantially perpendicular to the longitudinal axis of the device. The shoulder 65 faces downward so that the outer diameter of the outer surface substantially in and above the base wall 50 is greater than the outer diameter measured across the width of the outer surface 72 of the combustion chamber wall. In one embodiment

- 5 044752 сопла 6 установлены на кольцевой грани заплечика так, что их отверстия выходят в зону вблизи кольцевой грани и направлены к выходу 40 камеры сгорания. Поэтому выброс воды происходит аксиально в противоположную от заплечика сторону вдоль наружной поверхности устройства параллельно стенке 7 камеры сгорания. Сопла 6 могут быть расположены на равном расстоянии друг от друга по окружности заплечика для обеспечения достаточного покрытия водой стенки 7 камеры сгорания. На фиг. 3В сопла 6 изображены в процессе работы, причем выброс воды происходит концентрически из зоны вокруг устройства в направлении выхода 40. В результате происходит образование пленки воды на наружной поверхности 72 стенки 7 камеры сгорания.- 5 044752 nozzles 6 are installed on the annular face of the shoulder so that their holes extend into the area near the annular face and are directed towards the outlet 40 of the combustion chamber. Therefore, water is released axially in the opposite direction from the shoulder along the outer surface of the device parallel to the wall 7 of the combustion chamber. The nozzles 6 can be located at equal distances from each other around the circumference of the shoulder to ensure sufficient water coverage of the combustion chamber wall 7. In fig. 3B, the nozzles 6 are shown in operation, with water being ejected concentrically from the area around the device in the direction of the outlet 40. As a result, a film of water is formed on the outer surface 72 of the wall 7 of the combustion chamber.

Сопла 6 могут быть выбраны для разных типов подачи разбрызгиванием, в том числе веерного, в виде струи/потока, мелкокапельного распыления или разбрызгивания. Кроме того, напор воды и расход потока воды могут быть разными в зависимости от размера устройства, критериев его проектирования и потребляемой устройством мощности.The nozzles 6 can be selected for different types of spray delivery, including fan, jet/stream, fine mist or spray. Additionally, water pressure and water flow rates may vary depending on the size of the unit, its design criteria, and the power consumption of the unit.

Если существует необходимость в повышении паросодержания или если установлено, что продукты сгорания, вытекающие из выхода, являются слишком горячими, то может быть целесообразно установить дополнительные удлинительные водяные трубки 12 с соплами 12а на их дальних концах, как это показано на фиг. 2А и 3С. Удлинительные трубки 12 могут сообщаться с некоторыми каналами 4b, например, с теми, что оканчиваются в заплечике 65. На фиг. 3С показано, что все цилиндрические удлинительные водяные трубки 12 могут быть соединены с компонентом 4, например, на заплечике 65, разнесены друг от друга и рассредоточены между соплами 6, и могут проходить по длине L стенки 7 камеры сгорания, оканчиваясь вблизи выхода 40 камеры сгорания. Удлинительные водяные трубки 12 могут служить дополнительным источником воды в дополнение к соплам 6. Поступающую в устройство воду можно подавать и в водяные сопла 6 у стенки 50 основания, и в водяные сопла 12а, установленные на удлинительных трубках 12, а также выбрасывать ее из них. На фиг. 3С показано, как может происходить одновременный выброс воды из сопел 12а на удлинительных водяных трубках и сопел 6.If there is a need to increase the vapor content, or if it is determined that the combustion products flowing from the outlet are too hot, then it may be advisable to install additional extension water tubes 12 with nozzles 12a at their distal ends, as shown in FIG. 2A and 3C. Extension tubes 12 may communicate with some of the channels 4b, such as those terminating in shoulder 65. In FIG. 3C shows that all cylindrical extension water tubes 12 may be connected to component 4, for example at shoulder 65, spaced apart from each other and dispersed between nozzles 6, and may extend along the length L of combustion chamber wall 7, terminating near combustion chamber outlet 40 . The extension water tubes 12 can serve as an additional source of water in addition to the nozzles 6. The water entering the device can be supplied to the water nozzles 6 at the base wall 50, and into the water nozzles 12a mounted on the extension tubes 12, and also ejected from them. In fig. 3C shows how the simultaneous discharge of water from the nozzles 12a on the extension water tubes and the nozzles 6 can occur.

Сопла 12а расположены вблизи выхода 40, где горячие газы сгорания выходят из устройства в пространство 21. Таким образом, сопла 12а удлинительных трубок 12 могут быть расположены с возможностью выброса воды вблизи газов сгорания или непосредственно в них. Подаваемую в устройство воду направляют в удлинительные водяные трубки 12 и осуществляют ее выброс посредством сопел 12а в пространство 21, где горячие газы сгорания вытекают из выхода 40 камеры сгорания, в результате чего происходит испарение воды с образованием пара. Как показано на фиг. 3С, в изобретении может быть предусмотрено множество удлинительных водяных трубок 12 и сопел 12а.The nozzles 12a are located near the outlet 40 where hot combustion gases exit the device into the space 21. Thus, the nozzles 12a of the extension tubes 12 can be positioned to discharge water near or directly into the combustion gases. The water supplied to the device is directed into the extension water tubes 12 and is discharged through the nozzles 12a into the space 21, where the hot combustion gases flow out from the combustion chamber outlet 40, resulting in the evaporation of water to form steam. As shown in FIG. 3C, a plurality of extension water tubes 12 and nozzles 12a may be provided in the invention.

Удлинительные водяные трубки 12 выполнены с возможностью подачи воды непосредственно к выходу 40, откуда газы сгорания вытекают в пространство 21. Ввод воды непосредственно в вытекающие газы сгорания позволяет напрямую охлаждать газы сгорания. В частности, удлинительные водяные трубки 12 позволяют непосредственно охлаждать горячие газы 21 сгорания, проходящие через выход 40 камеры сгорания. Удлинительные водяные трубки 12 могут выбрасывать воду в аксиальном направлении относительно стенки или могут быть направлены под углом вовнутрь, к выходу 40 камеры сгорания. Таким образом, вода, выбрасываемая из сопел 12а, может быть направлена в аксиальном направлении или под углом радиально вовнутрь, в направлении выхода или под него. Например, дистальный конец удлинительных водяных трубок 12 может быть расположен к выходу 40 под углом α, составляющим по меньшей мере 45°, обеспечивая выброс воды в пространство 21 ниже выхода, где горячие газы сгорания вытекают из камеры сгорания. Число удлинительных водяных трубок 12 может быть разным в зависимости от желаемого паросодержания, размера скважины, варианта применения и конструкции устройства. Например, если устройство предназначено для применения в скважине с внутренним диаметром менее 229 мм или менее 178 мм, может быть установлено от 4 до 8 удлинительных водяных трубок 12.Extension water tubes 12 are configured to supply water directly to outlet 40, from where combustion gases flow out into space 21. Injecting water directly into the flowing combustion gases allows the combustion gases to be cooled directly. In particular, the extension water tubes 12 allow the hot combustion gases 21 passing through the combustion chamber outlet 40 to be directly cooled. Extension water tubes 12 may project water in an axial direction relative to the wall or may be angled inward toward combustion chamber outlet 40. Thus, the water ejected from the nozzles 12a may be directed in an axial direction or angled radially inward toward or under the outlet direction. For example, the distal end of the extension water tubes 12 may be positioned toward the outlet 40 at an angle α of at least 45°, allowing water to be discharged into the space 21 below the outlet where hot combustion gases flow out of the combustion chamber. The number of extension water tubes 12 may vary depending on the desired steam content, well size, application and device design. For example, if the device is intended for use in a well with an internal diameter of less than 229 mm or less than 178 mm, 4 to 8 extension water tubes 12 can be installed.

Удлинительные водяные трубки 12 с соплами 12а могут обеспечивать наибольший эффект при низкой заданной мощности, например, 5 миллионов БТЕ/ч (1465 кВт). В этом случае, выбрасываемая из сопел 12а вода способствует охлаждению горячих газов сгорания, вытекающих из выхода 40 камеры сгорания.Extension water tubes 12 with nozzles 12a can provide greatest effect at a low power setting, such as 5 million BTU/hr (1465 kW). In this case, the water ejected from the nozzles 12a helps to cool the hot combustion gases flowing out from the combustion chamber outlet 40.

Соединение удлинительных водяных трубок 12 с устройством может быть механическим или сварным. На фиг. 2А показано, что удлинительные водяные трубки могут едва касаться наружной поверхности 72 камеры сгорания или отстоять от нее. В одном варианте осуществления между каждой трубкой 12 и поверхностью 72 предусмотрено пространство 66. Так удлинительные водяные трубки 12 могут быть изолированы от высокой температуры стенки 7 посредством пленки воды, которая поступает из сопел 6 и может течь в пространство 66 между удлинительными водяными трубками 12 и наружной поверхностью 72 камеры сгорания.The connection of the extension water tubes 12 to the device can be mechanical or welded. In fig. 2A shows that the extension water tubes may barely touch or be spaced from the outer surface 72 of the combustion chamber. In one embodiment, a space 66 is provided between each tube 12 and the surface 72. Thus, the extension water tubes 12 can be insulated from the heat of the wall 7 by a film of water that comes from the nozzles 6 and can flow into the space 66 between the extension water tubes 12 and the outer surface 72 of the combustion chamber.

Как сказано выше, устройство выполнено с возможностью внутрискважинного или поверхностного применения. При внутрискважинном применении, устройство устанавливают так, что камера 74 сгорания и сопла 6 открыты в пространство скважины, например, в подлежащий парообработке пласт 11. На фиг. 2А и 2В показаны устройства 100, каждое из которых установлено внутри скважины. Изолирующий пакер 3 фиксирует устройство внутри стенки ствола скважины, в данном случае изображенной в виде обсадной трубы 9. Изолирующий пакер 3 изолирует нижний конец устройства, где происходит генерирование пара, от зоны скважины над пакером. ТакAs stated above, the device is designed for downhole or surface use. In downhole applications, the device is installed such that the combustion chamber 74 and nozzles 6 are open into the well space, for example, into the formation 11 to be steam treated. In FIG. 2A and 2B show devices 100, each of which is installed within a wellbore. An isolation packer 3 secures the device within the wellbore wall, in this case depicted as a casing 9. An isolation packer 3 isolates the lower end of the device, where steam generation occurs, from the wellbore area above the packer. So

- 6 044752 пакер 3 удерживает пар и тепло из камеры 74 сгорания внутри скважины и препятствует течению пара вверх вдоль кольцевого пространства в противоположную сторону от нефтяного пласта 11. Устройство может быть установлено вблизи перфорационных каналов 10 и нефтяного пласта 11 для снижения риска повреждения и потери энергии в обсадной трубе 9 скважины и других пластах над данным нефтяным пластом. Изолирующий пакер 3 содержит по меньшей мере один механический, гидравлический, надувной, разбухающий или противоскользящий пакерный элемент.- 6 044752 packer 3 retains steam and heat from the combustion chamber 74 inside the well and prevents steam from flowing up along the annulus away from the oil formation 11. The device can be installed near the perforations 10 and the oil formation 11 to reduce the risk of damage and energy loss in the casing pipe 9 of the well and other formations above this oil formation. The isolation packer 3 contains at least one mechanical, hydraulic, inflatable, swelling or anti-slip packer element.

Изолирующий пакер 3 установлен концентрически относительно наружной поверхности устройства, над устройством на соединенном с ним, но обособленном устройстве, или на линиях 1. Пакер 3 изначально находится в убранном положении, когда он не эксплуатируется или во время спуска в скважину, при этом после его доставки в требуемую часть скважины, его устанавливают путем расширения пакерных элементов.The isolation packer 3 is installed concentrically relative to the outer surface of the device, above the device on a connected but separate device, or on lines 1. The packer 3 is initially in a retracted position when not in use or during lowering into the well, while after its delivery into the required part of the well, it is installed by expanding the packer elements.

В одном варианте изобретения изолирующий пакер установлен по окружности устройства между соединительным компонентом 2 и соплами 6. То есть, находясь в скважине, соединительный компонент располагается выше пакера по стволу скважины, а сопла 6 и выход 40 располагаются ниже пакера 3 по стволу скважины. Пакер 3 препятствует какой-либо иной связи между соединительным компонентом 2 и соплами за исключением связи по каналам 4a, 4b, 4c.In one embodiment of the invention, an isolation packer is installed around the circumference of the device between the connecting component 2 and the nozzles 6. That is, while in the well, the connecting component is located above the packer along the wellbore, and the nozzles 6 and outlet 40 are located below the packer 3 along the wellbore. The packer 3 prevents any other communication between the connecting component 2 and the nozzles except through the channels 4a, 4b, 4c.

После размещения устройства в скважине, выше устройства по стволу скважины над пакером 3 может быть размещена кольцевая система 23 охлаждения.After placing the device in the well, an annular cooling system 23 can be placed above the device along the wellbore above the packer 3.

Фиг. 2А-2С иллюстрируют другие возможные особенности парогенерирующего устройства. Проиллюстрированное устройство имеет сужающую конструкцию для принудительного смешивания не перешедшей в пар воды, пара и газов сгорания в области ниже по потоку от выхода 40 камеры сгорания. Сужающая конструкция позволяет регулировать отдачу тепла и пара из устройства. Сужающая конструкция принудительно создает радиальный направленный к центру поток, тем самым вмешивая не перешедшую в пар воду и пар в отработанные газы, вытекающие из выхода 40, одновременно обеспечивая испарение воды и охлаждение отработанных газов. Сужающая конструкция может содержать переходный конус 14 на втором, нижнем, конце устройства ниже выхода 40 с пространством 21 между ними.Fig. 2A-2C illustrate other possible features of the steam generating device. The illustrated device has a constriction structure to forcefully mix non-steamed water, steam, and combustion gases in a region downstream of combustion chamber outlet 40. The tapering design allows you to regulate the release of heat and steam from the device. The constriction structure forcibly creates a radial flow directed towards the center, thereby mixing non-steamed water and steam into the exhaust gases flowing from the outlet 40, while simultaneously allowing the water to evaporate and cool the exhaust gases. The constriction structure may include a transition cone 14 at the second, lower end of the device below the outlet 40 with a space 21 between them.

Переходный конус включает в себя конические воронкообразные боковые стенки, сходящиеся от входного открытого верхнего конца 14а к выходному открытому нижнему концу 14b. Диаметр отверстия нижнего конца конуса меньше, чем у его верхнего конца. Более широкий верхний конец расположен на устройстве ближе к выходу 40, чем нижний конец 14b.The transition cone includes conical funnel-shaped side walls converging from the inlet open top end 14a to the outlet open bottom end 14b. The diameter of the hole at the lower end of the cone is smaller than that at its upper end. The wider upper end is located closer to the outlet 40 on the device than the lower end 14b.

В одном варианте изобретения диаметр открытого верхнего конца 14а переходного конуса 14 больше диаметра выхода 40, что способствует слиянию не перешедшей в пар воды и пара, проходящего вдоль наружной поверхности 72, с газами сгорания, вытекающими из выхода 40. В частности, верхний конец 14а принуждает смешиваться текучие среды в пространстве 21 и проходить через нижний выход 14b меньшего диаметра. В одном варианте осуществления диаметр верхнего конца переходного конуса 14 приблизительно равен диаметру обсадной трубы ствола скважины, в котором предполагается использовать рассматриваемое устройство, т.е. приблизительно равен диаметру пакера 3 в установленном состоянии. Поэтому все текучие среды в зоне 21 ниже выхода 40 должны проходить через переходный конус во время их движения от устройства. Нижний выход 14b меньшего диаметра может быть удлинен удлинителем в виде сплошной цилиндрической стенки соответствующего диаметра для регулирования динамики течения вытекающего пара и отработанных газов сгорания. Например, удлинитель может снижать образование вихревых потоков при выходе текучей среды из конуса 14.In one embodiment of the invention, the diameter of the open upper end 14a of the transition cone 14 is greater than the diameter of the outlet 40, which promotes the merging of non-steamed water and steam passing along the outer surface 72 with combustion gases flowing from the outlet 40. In particular, the upper end 14a forces fluids mix in space 21 and pass through the lower outlet 14b of smaller diameter. In one embodiment, the diameter of the upper end of the transition cone 14 is approximately equal to the diameter of the casing of the wellbore in which the device in question is intended to be used, i.e. approximately equal to the diameter of packer 3 in the installed state. Therefore, all fluids in zone 21 below outlet 40 must pass through the transition cone as they move away from the device. The lower outlet 14b of smaller diameter can be extended by an extension in the form of a solid cylindrical wall of the appropriate diameter to regulate the dynamics of the flow of escaping steam and exhaust combustion gases. For example, the extension can reduce the formation of vortex flows when the fluid exits the cone 14.

Переходный конус 14 может быть соединен с устройством различными способами, например, расположен по существу концентрически относительно выхода 40 с образованием пространства под ним. При наличии опасений, касающихся управления устройством или повреждения обсадной трубы, сужающая конструкция может включать в себя по существу сплошной цилиндрический кожух 8 для присоединения конуса 14 в правильном положении на устройстве. Такое устройство показано на фиг. 2А. В таком устройстве наружный кожух 8 заключает в себе нижний конец устройства, включая стенку 7, с соплами 6 между ними. На своем нижнем конце кожух 8 удерживает переходный конус 14 отстоящий вниз от выхода 40 камеры сгорания. Наружный кожух может представлять собой цилиндрическую сплошную стенку. Так как сопла 6 выходят в кольцевое пространство между наружным кожухом 8 и стенкой 7, наружный кожух 8 и переходный конус 14 удерживают воду из сопел 6, а также образующийся пар и отработанные газы, сначала в пределах устройства. Например, вода, выброшенная из сопел 6, образует поток между стенкой 7 камеры сгорания и внутренним пространством наружного кожуха 8. Устройство с наружным кожухом 8 можно эксплуатировать при более высоких показателях паросодержания (>80%) без повреждения обсадной трубы 9 скважины. Таким образом, кожух 8 становится расходуемым и защищает обсадную трубу 9 от высокой температуры, создаваемой у стенки 7. Кожух 8 может быть съемно прикреплен к устройству, например, к компоненту 4, с возможностью его замены при техобслуживании.The transition cone 14 can be connected to the device in various ways, for example, located substantially concentrically with respect to the outlet 40 to form a space underneath. If there are concerns regarding control of the device or damage to the casing, the restriction structure may include a substantially solid cylindrical housing 8 for attaching the cone 14 in the correct position on the device. Such a device is shown in Fig. 2A. In such a device, the outer casing 8 encloses the lower end of the device, including the wall 7, with nozzles 6 between them. At its lower end, the casing 8 holds a transition cone 14 spaced downward from the combustion chamber outlet 40. The outer casing may be a cylindrical solid wall. Since the nozzles 6 extend into the annular space between the outer casing 8 and the wall 7, the outer casing 8 and the transition cone 14 retain water from the nozzles 6, as well as the resulting steam and exhaust gases, initially within the device. For example, water ejected from the nozzles 6 forms a flow between the wall 7 of the combustion chamber and the interior of the outer casing 8. A device with an outer casing 8 can be operated at higher steam contents (>80%) without damaging the well casing 9. Thus, the casing 8 becomes sacrificial and protects the casing 9 from the high temperature generated at the wall 7. The casing 8 can be removably attached to the device, for example, to the component 4, so that it can be replaced during maintenance.

При необходимости, внутренняя поверхность наружного кожуха может быть подвергнута антипригарной обработке, например, путем нанесения покрытия, речь о котором шла выше.If necessary, the inner surface of the outer casing can be subjected to non-stick treatment, for example, by applying a coating discussed above.

В другом варианте изобретения, проиллюстрированном на фиг. 2В и 2С, устройство включает в себя кронштейны 13, закрепляющие переходный конус 14 на втором конце, отстоящем вниз от выхода 40.In another embodiment of the invention, illustrated in FIG. 2B and 2C, the device includes brackets 13 securing the adapter cone 14 to a second end spaced downward from the outlet 40.

- 7 044752- 7 044752

Кронштейны 13 проходят за пределы нижнего конца стенки 7. Существует множество вариантов для кронштейнов 13. Опоры 13 могут быть выполнены с возможностью более полного охвата наружного выхода 40 и зоны 21, при этом в одном варианте осуществления опоры 13 представляют собой группу разнесенных тонких продолговатых аксиально проходящих стержней с открытыми участками между ними, как это показано на фиг. 2С. Наличие группы разнесенных стержней вместо сплошной цилиндрической стенки снижает вес, сложность и материалоемкость устройства и оставляет настолько открытым кольцевое пространство вокруг стенки 7 под соплом 6, насколько это возможно.The brackets 13 extend beyond the lower end of the wall 7. There are many options for the brackets 13. The supports 13 can be configured to more fully enclose the outer exit 40 and area 21, with one embodiment of the supports 13 being a group of spaced apart thin elongated axially extending rods with open areas between them, as shown in Fig. 2C. The presence of a group of spaced rods instead of a solid cylindrical wall reduces the weight, complexity and material consumption of the device and leaves the annular space around the wall 7 under the nozzle 6 as open as possible.

В одном варианте осуществления кронштейны 13 соединены кольцом 13а, закрепленным в концентрическом положении на устройстве над соплами 6, например, на наружной поверхности компонента 4 под пакером 3. В этом случае опоры 13 проходят вниз вдоль основного корпуса и стенки камеры сгорания и аксиально выходят за пределы выхода 40. Таким образом, длина кронштейнов 13 превышает длину L стенки 7, за счет чего они проходят из области над соплами 6 и оканчиваются ниже выхода 40.In one embodiment, the brackets 13 are connected by a ring 13a mounted in a concentric position on the device above the nozzles 6, for example, on the outer surface of the component 4 under the packer 3. In this case, the supports 13 extend down along the main body and the wall of the combustion chamber and extend axially beyond exit 40. Thus, the length of the brackets 13 exceeds the length L of the wall 7, due to which they extend from the area above the nozzles 6 and end below the exit 40.

Кроме того, кронштейны 13 и/или кольцо 13а могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве средств центрирования устройства относительно обсадной трубы, в которой устройство установлено. Например, опоры и/или кольцо 13а могут выступать в диаметральном направлении за пределы диаметра основного корпуса устройства и компонентов 2 и 4 с образованием номинального наружного диаметра, по существу равного диаметру обсадной трубы ствола скважины, для применения в котором предназначено устройство. Вариант с применением кронштейнов в качестве средств центрирования может содержать по меньшей мере три разнесенных опорных стержня, проходящих аксиально из области на заплечике 65 или над ним и разнесенных по окружности с образованием номинального наружного диаметра, по существу равного диаметру обсадной трубы ствола скважины, в котором предполагается размещать устройство, причем указанный диаметр по существу равен диаметру верхнего конца конуса 14 и пакера 3 в установленном положении, т.е. больше наружных диаметров каждого из компонентов 2, 4 устройства и стенки 7.In addition, the brackets 13 and/or the ring 13a may be configured to function as a means of centering the device relative to the casing in which the device is installed. For example, the supports and/or ring 13a may extend diametrically beyond the diameter of the main body of the device and components 2 and 4 to form a nominal outer diameter substantially equal to the diameter of the casing of the wellbore in which the device is intended for use. An embodiment using brackets as centering means may comprise at least three spaced support rods extending axially from an area on or above shoulder 65 and spaced circumferentially to form a nominal outer diameter substantially equal to the diameter of the casing of the wellbore in which the place the device, and the specified diameter is essentially equal to the diameter of the upper end of the cone 14 and the packer 3 in the installed position, i.e. greater than the outer diameters of each of the components 2, 4 of the device and the wall 7.

Верхний конец 14а переходного конуса испытывает опору вблизи обсадной трубы 9 скважины или на нее, поскольку, как сказано выше, диаметр верхнего конца по существу равен диаметру обсадной трубы, в которой установлено устройство. В одном варианте осуществления на верхнем конце переходного конуса 14 предусмотрено уплотнение 15. Уплотнение может представлять собой кольцо, проходящее по всей окружности верхнего конца 14а, диаметр которого выбран так, чтобы обеспечить поджатие к обсадной трубе 9 скважины. Уплотнение 15 может быть выполнено из самых разных устойчивых к высокой температуре гибких материалов, например, из высокотемпературных резиновых смесей, тефлона или аналогичных материалов.The upper end 14a of the transition cone experiences support near or on the well casing 9 because, as stated above, the diameter of the upper end is substantially equal to the diameter of the casing in which the device is installed. In one embodiment, a seal 15 is provided at the upper end of the transition cone 14. The seal may be a ring extending around the entire circumference of the upper end 14a, the diameter of which is selected to provide compression against the well casing 9. The seal 15 can be made from a variety of high temperature resistant flexible materials, such as high temperature rubber compounds, Teflon or similar materials.

В данном варианте осуществления обсадная труба 9 скважины служит для удержания воды, пара и продуктов сгорания в пределах участка скважины ниже сопел. Например, вода из сопел 6 и образующийся в результате пар текут вдоль пространства между обсадной трубой 9 скважины, кронштейнами 13 и стенкой 7 до уплотнения 15 и конуса 14, где происходит сужение их потока к центру и слияние с потоком отработанных газов из выхода 40.In this embodiment, the well casing 9 serves to retain water, steam and combustion products within the well section below the nozzles. For example, water from the nozzles 6 and the resulting steam flow along the space between the well casing 9, brackets 13 and wall 7 until the seal 15 and cone 14, where their flow narrows towards the center and merges with the flow of exhaust gases from the outlet 40.

Фиг. 4А-4С сверху изображают группу устройств, установленных в обсадной трубе 9 скважины. Данные фигуры иллюстрируют опциональные конфигурации линий 1 подвода, например, линий 17 воздуха, 18 топлива, 19 управления воспламенением/электроснабжения и 20 воды. В варианте, показанном на фиг. 4А, все линии сгруппированы в пучки, при этом трубная проводка большего диаметра вмещает трубы меньшего диаметра. Линии 18 топлива, 19 воды и 20 управления представляют собой линии меньшего диаметра, а линия 17 воздуха занимает по существу остальное пространство в пределах трубы большего диаметра. Соединительный компонент 2 устройства содержит участок соединения для трубы большего диаметра, по которой течет воздух, и участки соединения для каждой из линий 20 воды, 18 топлива и 19 управления воспламенением.Fig. 4A-4C show from above a group of devices installed in the well casing 9. These figures illustrate optional configurations of supply lines 1, for example, lines 17 of air, 18 of fuel, 19 of ignition control/power supply and 20 of water. In the embodiment shown in FIG. 4A, all lines are grouped into bundles, with larger diameter pipe wiring accommodating smaller diameter pipes. Fuel lines 18, water 19 and control 20 are the smaller diameter lines, and air line 17 occupies essentially the remaining space within the larger diameter pipe. The connection component 2 of the device includes a connection portion for a larger diameter pipe through which air flows, and connection portions for each of the water lines 20, fuel 18, and ignition control lines 19.

В другом варианте осуществления множество линий могут быть сгруппированы в пучки, например, в виде многоканального шлангокабеля 1а, как это показано на фиг. 4В. Многоканальный шлангокабель 1а может быть соединен с устройством в соединительном компоненте 2. Многоканальный шлангокабель может быть сформирован на основе трубной проводки, концентрических длинномерных гибких труб, гибкого оплетенного шланга, оболочек. Один пример многоканального шлангокабеля известен как трубная система Armorpak™ и раскрыт в патенте США № 10273790.In another embodiment, multiple lines may be grouped into bundles, for example in the form of a multi-channel umbilical 1a, as shown in FIG. 4B. The multi-channel umbilical 1a can be connected to the device in the connecting part 2. The multi-channel umbilical can be formed based on pipe wiring, concentric long flexible pipes, flexible braided hose, casings. One example of a multi-channel umbilical is known as the Armorpak™ tubing system and is disclosed in US Patent No. 10273790.

Наружный диаметр линий 1, 1а может зависеть от требуемого давления в конкретном случае применения устройства. Например, для добычи тяжелой нефти наружный диаметр трубной проводки может составлять от 60 до 114 мм и от 15 до 60 мм для трубной системы Armorpak. Линии подвода, например, линия 17 воздуха или линия 18 топлива, могут подавать в устройство наибольшие объемы исходных ресурсов по сравнению с каналом 20 для воды и поэтому могут быть выполнены с возможностью жесткого соединения устройства 100 с поверхностью в случаях внутрискважинного применения.The outer diameter of the lines 1, 1a may depend on the required pressure in a particular application of the device. For example, for heavy oil production, the outer diameter of the pipework can range from 60 to 114 mm and from 15 to 60 mm for the Armorpak pipe system. Supply lines, such as air line 17 or fuel line 18, may provide greater volumes of inputs to the device than water passage 20 and may therefore be configured to rigidly connect device 100 to the surface in downhole applications.

В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 4С и 4D, устройство выполнено с возможностью приема воздуха из окружающей среды через отверстие 90 в наружной поверхности устройства, а не путем его подачи через линию. В таком варианте осуществления устройство 100 имеет отверстие 90 впуска окислителя на верхнем конце, например, в компонентах 2 или 4 устройства. Линия 18In an alternative embodiment shown in FIG. 4C and 4D, the device is configured to receive air from the environment through an opening 90 in the outer surface of the device rather than by supplying it through a line. In such an embodiment, device 100 has an oxidizer inlet 90 at the upper end, for example, in device components 2 or 4. Line 18

- 8 044752 топлива, канал 20 для воды и линия 19 управления соединены с устройством в местах индивидуального или группового соединения, при этом воздух поступает через кольцевое пространство скважины и входит в устройство через отверстие 90. Отверстие 90 может не содержать соединений какого-либо типа для линий подвода, например, быстродействующих соединений, резьбовых соединений, соединений типа Armorpak, соединений для длинномерных гибких труб или групповых соединений. Отверстие 90 сообщается с каналом, ведущим в камеру сгорания. Канал может быть выполнен с возможностью пропуска потока воздуха из отверстия 90 в камеру сгорания. На отверстии 90 может быть установлен улавливатель твердых частиц или воды, например, сетчатый фильтр 92, для предотвращения закупорки отверстия 90 и соответствующего канала твердыми частицами или посторонними примесями. В данном варианте осуществления отсутствует линия подвода воздуха в устройство, при этом втягивание воздуха в устройство может происходить из области ствола скважины, расположенной выше от устройства по стволу. Окислитель, например, воздух может быть закачан в область ствола скважины, расположенную выше устройства по стволу. Отверстие 90 образует кольцевой перепускной канал через устройство. Применение кольцевого перепускного канала возможно, например, в случаях, когда требуются большие объемы воздуха. В данных случаях применение кольцевого перепускного канала позволяет снизить давление на поверхности и давление нагнетания для регулирования суммарного давления, действующего на систему.- 8 044752 fuel, water channel 20 and control line 19 are connected to the device at individual or group connection points, with air entering through the well annulus and entering the device through hole 90. The hole 90 may not contain any type of connections for supply lines, such as quick-release connections, threaded connections, Armorpak connections, long flexible pipe connections or group connections. Hole 90 communicates with a channel leading into the combustion chamber. The channel may be configured to allow air flow from the opening 90 into the combustion chamber. A particulate or water trap, such as a strainer 92, may be provided at the opening 90 to prevent the opening 90 and associated passage from becoming clogged with particulates or foreign matter. In this embodiment, there is no air supply line to the device, and air may be drawn into the device from an area of the wellbore located upstream from the device. An oxidizing agent, for example air, can be pumped into an area of the wellbore located upstream of the device. Hole 90 defines an annular bypass channel through the device. The use of a ring bypass channel is possible, for example, in cases where large volumes of air are required. In these cases, the use of an annular bypass channel allows reducing the surface pressure and discharge pressure to regulate the total pressure acting on the system.

Воздух из области в пределах обсадной трубы 9 скважины может течь в отверстие 90 с последующим отведением, посредством компонента 4 отвода потока, в камеру 74. Благодаря наличию кольцевого перепускного канала через отверстие 90, рабочие давления на поверхности скважины во время внутрискважинных работ могут быть ниже, чем в случае подачи окислителя по линии, так как площадь сечения потока в кольцевом пространстве в несколько раз больше площади сечения потока в линии 1 подвода. Таким образом, отверстие 90 может обеспечивать преимущество в случае узкой обсадной трубы 9 скважины, состоящее в возможности создания оптимальных рабочих давлений на поверхности устройства. Кроме того, возможно применение более экономичных компрессоров для подачи исходных ресурсов внутрь скважины в случае подачи воздуха через отверстие 90. Подача воздуха по кольцевому пространству через отверстие 90 позволяет подавать дополнительные топливо 17 и воду 20 по линии 1 подвода.Air from a region within the well casing 9 can flow into the hole 90 and then be diverted, by means of the flow diverter component 4, into the chamber 74. Due to the presence of an annular bypass channel through the hole 90, operating pressures at the surface of the well during well intervention can be lower, than in the case of supplying the oxidizer through the line, since the cross-sectional area of the flow in the annular space is several times larger than the cross-sectional area of the flow in supply line 1. Thus, the hole 90 may provide an advantage in the case of a narrow well casing 9 in being able to create optimal operating pressures at the surface of the device. In addition, it is possible to use more economical compressors to supply initial resources inside the well in the case of supplying air through hole 90. Supplying air through the annular space through hole 90 allows additional fuel 17 and water 20 to be supplied through supply line 1.

Согласно другому аспекту изобретения, показанному на фиг. 4С, устройство содержит датчик 24 температуры, мониторинг которого можно осуществлять по линиям 1 или дистанционно. Возможно применение и иных датчиков, например, датчика давления или химического датчика. Датчики могут измерять параметры, характеризующие ход операций или свидетельствующие о нарушениях, например, перегреве или утечках. Датчики могут быть расположены выше (как показано) и ниже пакера 3.According to another aspect of the invention, shown in FIG. 4C, the device contains a temperature sensor 24, which can be monitored via lines 1 or remotely. It is also possible to use other sensors, for example, a pressure sensor or a chemical sensor. Sensors can measure parameters that characterize the progress of operations or indicate abnormalities, such as overheating or leaks. Sensors can be located above (as shown) and below packer 3.

Наружный диаметр парогенерирующего устройства 100 может зависеть от внутреннего диаметра обсадной трубы 9 скважины. Наружный диаметр парогенерирующего устройства должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной трубы 9 скважины. Обычно внутренний диаметр скважины может быть меньше 200 мм или меньше 125 мм, и в этих случаях максимальный наружный диаметр устройства может составлять приблизительно 190-120 мм для обеспечения возможности его размещения в обсадной трубе 9 скважины.The outer diameter of the steam generating device 100 may depend on the inner diameter of the well casing 9. The outer diameter of the steam generating device must be less than the inner diameter of the casing pipe 9 of the well. Typically, the borehole internal diameter may be less than 200 mm or less than 125 mm, in which cases the maximum outer diameter of the device may be approximately 190-120 mm to accommodate its placement in the well casing 9.

В случаях внутрискважинного применения парогенерирующего устройства, наружный диаметр устройства может быть ограничен размером обсадной трубы 9 скважины, однако в случаях поверхностного применения ограничение по размеру отсутствует.In cases of downhole application of a steam generating device, the outer diameter of the device may be limited by the size of the well casing 9, however, in cases of surface application there is no size limitation.

Согласно другому аспекту изобретения предложен способ генерирования пара, например, для нагнетания его в пласт 11 с целью добычи нефти из нефтяного пласта. Способ включает в себя следующие этапы: подача воздуха, воды и топлива в парогенерирующее устройство; воспламенение топлива с образованием пламени в камере 74 сгорания; выброс воды из сопел 6 вдоль наружной поверхности стенки 7 камеры сгорания, в результате чего происходит частичное испарение воды с образованием пара и возникает поток вдоль наружной поверхности 72 стенки 7 камеры сгорания, при этом газы сгорания под действием пламени в камере сгорания текут через внутренний проход, ограниченный внутренней поверхностью 71 стенки; и смешивание пара и газов сгорания на выходе 40 камеры сгорания. Смесь пара и газов сгорания может быть передана в пласт.According to another aspect of the invention, a method is provided for generating steam, for example, for injecting it into a formation 11 for the purpose of extracting oil from an oil formation. The method includes the following steps: supplying air, water and fuel to the steam generating device; ignition of the fuel to form a flame in the combustion chamber 74; the release of water from the nozzles 6 along the outer surface of the wall 7 of the combustion chamber, as a result of which partial evaporation of water occurs with the formation of steam and a flow occurs along the outer surface 72 of the wall 7 of the combustion chamber, while combustion gases under the influence of the flame in the combustion chamber flow through the internal passage, limited by the inner wall surface 71; and mixing steam and combustion gases at the combustion chamber outlet 40. A mixture of steam and combustion gases can be transferred into the formation.

Подачу воздуха, воды и топлива в устройство можно обеспечить разными способами. Например, исходные ресурсы могут поступать в устройство по многоканальному шлангокабелю. В качестве альтернативы, пространство между устройством и обсадной трубой 9 скважины, в частности кольцевое пространство, может образовывать путь для таких исходных ресурсов, как воздух, если устройство имеет отверстие 90. С помощью запального компонента 5 можно вызывать горение поданного топлива и воздуха с образованием пламени во внутреннем пространстве камеры сгорания. Можно осуществлять выброс воды, текущей в устройство по многоканальному шлангокабелю, через водяные сопла 6, расположенные за пределами камеры сгорания, где локализовано пламя. Сопла 6 могут быть ориентированы с возможностью выброса воды по меньшей мере частично аксиально в сторону выхода 40 камеры сгорания. Вода, текущая продольно по длине L нагретой стенки 7 камеры сгорания, охлаждает стенку и переходит в пар. Только когда пар и вся не перешедшая в пар вода достигают нижнего конца стенки, они входят в соприкосновение с отработанными газами, вытекающими из выхода 40.The supply of air, water and fuel to the device can be provided in different ways. For example, input resources may enter the device via a multi-channel umbilical. Alternatively, the space between the device and the well casing 9, particularly the annulus, may provide a path for feedstocks such as air if the device has an opening 90. The ignition component 5 can cause the supplied fuel and air to burn to form a flame. in the internal space of the combustion chamber. It is possible to discharge water flowing into the device through a multi-channel umbilical through water nozzles 6 located outside the combustion chamber where the flame is localized. The nozzles 6 may be oriented to eject water at least partially axially toward the combustion chamber outlet 40. Water flowing longitudinally along the length L of the heated wall 7 of the combustion chamber cools the wall and turns into steam. Only when the steam and all the water that has not turned into steam reaches the lower end of the wall do they come into contact with the exhaust gases flowing from outlet 40.

Пар, газы сгорания и вся не перешедшая в пар вода могут быть направлены на смешивание, напри- 9 044752 мер, за счет их прохождения через переходный конус 14, с последующим поступлением в нефтяной пласт 11. Переходный конус придает потоку форму конуса и форсирует смешивание пара и/или воды после прохождения вдоль стенки 7 камеры сгорания и газов сгорания, вытекающих из выхода 40 камеры сгорания. Это повышает паросодержание и снижает температуру отработанных газов на выходе.Steam, combustion gases and all water that has not turned into steam can be directed to mixing, for example, due to their passage through the transition cone 14, with subsequent entry into the oil reservoir 11. The transition cone gives the flow a cone shape and forces the mixing of steam and/or water after passing along the wall 7 of the combustion chamber and combustion gases flowing from the outlet 40 of the combustion chamber. This increases the vapor content and reduces the outlet temperature of the exhaust gases.

Поскольку испарение воды в устройстве происходит на его наружной поверхности, подаваемая в устройство 100 вода может не быть чистой и может представлять собой, например, пресную воду, солоноватую воду или морскую воду. Пар, генерируемый устройством 100, может включать в себя перегретый пар.Since the evaporation of water in the device occurs on its outer surface, the water supplied to the device 100 may not be pure and may be, for example, fresh water, brackish water or sea water. The steam generated by the device 100 may include superheated steam.

Возможно применение самых разных видов топлива, например, природного газа, синтетического газа, пропана, водорода или жидких топлив.A wide variety of fuels can be used, such as natural gas, synthetic gas, propane, hydrogen or liquid fuels.

Для применения в типовых нефтяных пластах, давление воздуха или газов можно регулировать в пределах от приблизительно 20 атмосфер (2000 кПа) до приблизительно 70 атмосфер (7000 кПа), а выходную мощность устройства можно регулировать для приведения ее к уровню выше 10 ММ БТЕ/ч (2930 кВт).For typical oil reservoir applications, air or gas pressures can be adjusted from approximately 20 atmospheres (2000 kPa) to approximately 70 atmospheres (7000 kPa), and the power output of the device can be adjusted to greater than 10 MM BTU/h ( 2930 kW).

Устройство выполнено из материалов, выбранных с учетом суровых внутрискважинных условий, например, высоких температур, наличия пара и коррозионно-активных текучих сред.The device is made from materials selected to withstand harsh downhole conditions such as high temperatures, steam and corrosive fluids.

Компоненты парогенерирующего устройства 100 являются простыми и легко приспосабливаемыми, что обеспечивает удобство применения, контроля, ремонта и доработки. Устройство и способ применения устройства генерирования пара позволяют уменьшить или замедлить загрязнение окружающей среды. За счет конструкции и конфигурации компонентов, устройство способно выдерживать высокие температуры и давления при многократном применении. Кроме того, устройство способно повышать и/или восстанавливать повышенное давление в нефтяном пласте благодаря тому, что газы сгорания и пар можно нагнетать в скважину под различными давлениями. Благодаря высокой выходной мощности, устройство может найти широкое применение во многих областях.The components of the steam generating device 100 are simple and easily adaptable, making it easy to use, control, repair and modify. The device and method of using the steam generating device can reduce or slow down environmental pollution. Due to the design and configuration of the components, the device is able to withstand high temperatures and pressures during repeated use. In addition, the device is capable of increasing and/or restoring elevated pressure in an oil reservoir due to the fact that combustion gases and steam can be injected into the well at different pressures. Due to its high output power, the device can be widely used in many fields.

Пункты.Items.

а. Устройство генерирования пара и газов сгорания для добычи нефти из нефтяной скважины, содержащее: основной корпус с первым концом, выполненным с возможностью приема исходных ресурсов, включающих воздух, топливо и воду; запальный компонент, расположенный внутри устройства и выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха с образованием пламени; камеру сгорания, охватывающую пламя, которая расположена на втором конце основного корпуса, противоположном указанному первому концу, и ограничена стенкой и выходом, выполненным с возможностью выпуска продуктов сгорания; и канал для воды, который проходит через основной корпус от первого конца и оканчивается в сопле на наружной поверхности устройства, при этом указанное сопло выполнено с возможностью направления потока воды по меньшей мере частично в аксиальном направлении вдоль наружного участка стенки за пределами камеры сгорания, причем вдоль этого наружного участка стенки происходит по меньшей мере частичное испарение воды с образованием пара.A. A device for generating steam and combustion gases for extracting oil from an oil well, comprising: a main body with a first end configured to receive input resources including air, fuel and water; an ignition component located inside the device and configured to ignite fuel and air to form a flame; a combustion chamber enveloping a flame, which is located at a second end of the main body opposite to the first end, and is limited by a wall and an outlet configured to discharge combustion products; and a water passage that extends through the main body from the first end and terminates in a nozzle on an outer surface of the device, said nozzle configured to direct water flow at least partially in an axial direction along an outer wall portion outside the combustion chamber, wherein along At least partial evaporation of water occurs in this outer wall section to form steam.

b. Устройство по предыдущему пункту, в котором сопло расположено приблизительно в том месте, где воздух и топливо поступают в камеру сгорания.b. A device as described in the previous paragraph, in which the nozzle is located approximately at the place where air and fuel enter the combustion chamber.

c. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором сопло расположено снаружи в диаметральном направлении от запального устройства, находящегося в камере сгорания.c. The device according to any of the previous paragraphs, in which the nozzle is located outside in the diametrical direction from the ignition device located in the combustion chamber.

d. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный первый конец имеет соединительный участок, выполненный с возможностью приема линии подвода.d. The device according to any of the previous claims, wherein said first end has a connecting portion configured to receive a supply line.

e. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором первый конец имеет отверстие, выполненное с возможностью приема воздуха со стороны наружной поверхности устройства независимо от линии подвода.e. The device according to any of the previous paragraphs, in which the first end has an opening configured to receive air from the outer surface of the device, regardless of the supply line.

f. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором исходные ресурсы дополнительно включают в себя электроэнергию или сигнал управления воспламенением.f. The apparatus of any one of the preceding claims, wherein the input resources further include electrical power or an ignition control signal.

g. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором исходные ресурсы сгруппированы в пучок.g. A device according to any of the previous paragraphs, in which the initial resources are grouped into a bundle.

h. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее переходный конус, отстоящий вниз от выхода камеры сгорания, при этом переходный конус имеет открытый верхний конец и открытый нижний конец, который уже верхнего конца, при этом переходный конус выполнен с возможностью сбора и объединения пара и отработанных газов под указанным выходом.h. The device according to any of the previous paragraphs, further comprising a transition cone spaced downward from the combustion chamber outlet, wherein the transition cone has an open upper end and an open lower end that is narrower than the upper end, wherein the transition cone is configured to collect and combine steam and waste gases under the specified outlet.

i. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее упругое уплотнение, охватывающее открытый верхний конец переходного конуса.i. The device according to any of the previous paragraphs, further comprising an elastic seal surrounding the open upper end of the transition cone.

j. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее наружный кожух, соединяющий переходный конус с устройством, при этом наружный кожух содержит сплошную стенку, окружающую стенку камеры сгорания, при этом сопло расположено в кольцевом пространстве между сплошной стенкой и указанной стенкой.j. The device according to any of the previous claims, further comprising an outer casing connecting the transition cone to the device, wherein the outer casing includes a solid wall surrounding the wall of the combustion chamber, and the nozzle is located in the annular space between the solid wall and the specified wall.

k. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее кронштейны, соединяющие переходный конус с устройством, при этом каждый из кронштейнов представляет собой стержневидную конструкцию, проходящую за пределы выхода камеры сгорания.k. The device according to any of the previous paragraphs, further comprising brackets connecting the transition cone to the device, each of the brackets being a rod-shaped structure extending beyond the exit of the combustion chamber.

l. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее изолирующий пакер,l. The device according to any of the previous paragraphs, additionally containing an insulating packer,

- 10 044752 окружающий устройство между указанным первым концом и соплом.- 10 044752 surrounding the device between said first end and the nozzle.

m. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором сопло представляет собой одно из группы сопел, расположенных по окружности внешнего периметра устройства.m. The device of any one of the preceding claims, wherein the nozzle is one of a group of nozzles located around the outer perimeter of the device.

n. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее удлинительную водяную трубку, имеющую цилиндрическую конструкцию, которая проходит вдоль указанного наружного участка стенки и оканчивается отверстием вблизи выхода из камеры сгорания, при этом указанное отверстие выполнено с возможностью выброса воды по ширине выхода камеры сгорания.n. The device according to any of the previous claims, further comprising an extension water tube having a cylindrical structure, which extends along the specified outer portion of the wall and ends in an opening near the combustion chamber exit, and the specified opening is configured to eject water along the width of the combustion chamber exit.

о. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором дистальный конец удлинительной водяной трубки оканчивается под углом внутрь к указанному наружному участку стенки и направлен в сторону выхода камеры сгорания.O. A device as claimed in any one of the preceding claims, wherein the distal end of the extension water tube ends at an inward angle to said outer wall portion and is directed toward the outlet of the combustion chamber.

р. Способ генерирования пара посредством парогенерирующего устройства для добычи нефти из нефтяного пласта, включающий в себя следующие этапы: сжигание воздуха и топлива в камере сгорания парогенерирующего устройства; выброс воды из сопла на наружной поверхности парогенерирующего устройства с возможностью испарения воды и генерирования пара за пределами камеры сгорания; и обеспечение возможности смешивания пара и отработанных газов из камеры сгорания только после того, как отработанные газы выйдут из камеры сгорания, но до того, как пар и отработанные газы войдут в соприкосновение с нефтяным пластом.R. A method for generating steam by means of a steam generating device for extracting oil from an oil reservoir, which includes the following steps: combustion of air and fuel in the combustion chamber of the steam generating device; ejection of water from a nozzle on the outer surface of the steam generating device with the possibility of evaporating water and generating steam outside the combustion chamber; and allowing steam and exhaust gases from the combustion chamber to mix only after the exhaust gases have exited the combustion chamber but before the steam and exhaust gases come into contact with the oil formation.

q. Способ по предыдущему пункту, в котором этап выброса воды включает направление воды на наружную поверхность стенки камеры сгорания.q. The method of the previous claim, wherein the water ejection step includes directing the water onto an outer surface of the combustion chamber wall.

r. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором камера сгорания ограничена трубчатой боковой стенкой и дополнительно содержит входы для топлива и воздуха в камеру сгорания, при этом этап сжигания включает локализацию пламени сгорания в пределах боковой стенки ниже по потоку от входов для топлива и воздуха, причем этап выброса воды включает подачу воды через устройство и выпуск воды из устройства на наружную поверхность боковой стенки.r. A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein the combustion chamber is defined by a tubular side wall and further comprises fuel and air inlets into the combustion chamber, the combustion step comprising containing a combustion flame within the side wall downstream of the fuel and air inlets, wherein the water ejection step includes supplying water through the device and releasing water from the device onto an outer surface of the side wall.

s. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный выпуск происходит между верхним концом парогенерирующего устройства и местом, расположенным снаружи в диаметральном направлении от зоны локализации пламени сгорания.s. The method according to any of the previous paragraphs, in which the specified release occurs between the upper end of the steam generating device and a place located outside in the diametrical direction from the combustion flame localization zone.

t. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором этап выброса воды дополнительно включает разбрызгивание воды по ширине выхода камеры сгорания в отработанные газы, выходящие из камеры сгорания.t. The method as claimed in any one of the preceding claims, wherein the water ejection step further includes spraying water across the width of the combustion chamber outlet into the exhaust gases exiting the combustion chamber.

u. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий этап форсирования пропускания пара и отработанных газов через сужающий конус, расположенный ниже по потоку от камеры сгорания.u. The method according to any of the previous paragraphs, further comprising the step of forcing the passage of steam and exhaust gases through a constriction cone located downstream of the combustion chamber.

v. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором воздух для парогенерирующего устройства поступает из области скважины, расположенной над устройством, независимо от линии подвода.v. The method according to any of the previous paragraphs, in which the air for the steam generating device is supplied from a well area located above the device, regardless of the supply line.

w. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором воздух поступает в парогенерирующее устройство через отверстие на наружной поверхности устройства независимо от линии подвода.w. The method according to any of the previous paragraphs, in which air enters the steam generating device through an opening on the outer surface of the device, regardless of the supply line.

х. Устройство генерирования пара и газов сгорания для добычи нефти из нефтяной скважины, содержащее:X. A device for generating steam and combustion gases for extracting oil from an oil well, comprising:

ос новной корпус с первым концом, содержащим соединительный участок для присоединения линий подвода топлива и/или воды и отверстие впуска воздуха, выполненное с возможностью приема воздуха из атмосферы, окружающей устройство;a main body with a first end comprising a connecting portion for connecting fuel and/or water supply lines and an air inlet port configured to receive air from the atmosphere surrounding the device;

за пальный компонент, расположенный в основном корпусе и выполненный с возможностью воспламенения воздуха и топлива с образованием пламени;an ignition component located in the main body and configured to ignite air and fuel to form a flame;

кам еру сгорания, охватывающую пламя, которая расположена на втором конце основного корпуса, противоположном указанному первому концу, и ограничена стенкой и выходом, выполненным с возможностью выпуска продуктов сгорания из камеры сгорания;a combustion chamber enclosing a flame, which is located at a second end of the main body opposite to said first end, and is defined by a wall and an outlet configured to discharge combustion products from the combustion chamber;

и канал, проходящий в устройстве от отверстия впуска воздуха к камере сгорания, предназначенный для пропускания потока воздуха от указанного отверстия в камеру сгорания, а также при необходимости содержащее по меньшей мере одно следующего: изолирующий пакер, окружающий устройство, причем указанное отверстие впуска воздуха расположено между верхним концом первого конца и изолирующим пакером, при этом отверстие впуска воздуха содержит фильтрующий компонент, препятствующий попаданию воды или твердых частиц в указанный канал.and a channel extending in the device from the air inlet opening to the combustion chamber, configured to conduct a flow of air from said opening into the combustion chamber, and optionally comprising at least one of the following: an insulating packer surrounding the device, said air inlet opening located between an upper end of the first end and an isolation packer, the air inlet opening comprising a filter component to prevent water or solids from entering said passage.

y. Способ генерирования пара посредством парогенерирующего устройства, включающий в себя следующие этапы: прием в парогенерирующее устройство воздуха из атмосферы в пределах зоны скважины, которая открыта к наружной поверхности парогенерирующего устройства; сжигание воздуха и топлива в камере сгорания парогенерирующего устройства с образованием тепла; и выброс воды для ее испарения с образованием пара под действием указанного тепла, выработанного парогенерирующим устройством, при этом в случае необходимости этап приема воздуха включает отфильтровывание воды и твердых частиц из воздуха на наружной поверхности устройства.y. A method for generating steam by means of a steam-generating device, which includes the following steps: receiving air into the steam-generating device from the atmosphere within a well area that is open to the outer surface of the steam-generating device; combustion of air and fuel in the combustion chamber of a steam generating device to produce heat; and releasing water to evaporate it to form steam under the influence of said heat generated by the steam generating device, wherein, if necessary, the step of receiving air includes filtering water and particulate matter from the air on the outer surface of the device.

Описание и чертежи предназначены для облегчения понимания изобретения специалистом в данной области техники. Однако следует понимать, что описание и чертежи не ограничивают объем правовой охраны изобретения и должны толковаться в расширительном смысле.The description and drawings are intended to facilitate the understanding of the invention by one skilled in the art. However, it should be understood that the description and drawings do not limit the scope of legal protection of the invention and should be interpreted in a broad sense.

--

Claims (18)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство генерирования парогазовой смеси для добычи нефти из нефтяной скважины, содержащее ос новной корпус с первым концом, выполненным с возможностью приема исходных ресурсов, включающих воздух, топливо и воду;1. A device for generating a vapor-gas mixture for extracting oil from an oil well, comprising a main body with a first end configured to receive initial resources, including air, fuel and water; за пальный компонент, расположенный внутри устройства и выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха с образованием пламени;an ignition component located inside the device and configured to ignite fuel and air to form a flame; камеру сгорания, охватывающую пламя, которая расположена на втором конце основного корпуса, противоположном указанному первому концу, и ограничена стенкой и выходом, выполненным с возможностью выпуска продуктов сгорания; и канал для воды, который проходит через основной корпус от первого конца и оканчивается в сопле на наружной поверхности устройства, при этом указанное сопло выполнено с возможностью направления потока воды, по меньшей мере, частично в аксиальном направлении вдоль наружного участка стенки за пределами камеры сгорания, причем вдоль этого наружного участка стенки происходит, по меньшей мере, частичное испарение воды с образованием пара.a combustion chamber enveloping a flame, which is located at a second end of the main body opposite to the first end, and is limited by a wall and an outlet configured to discharge combustion products; and a water passage that extends through the main body from the first end and terminates in a nozzle on an outer surface of the device, said nozzle configured to direct a flow of water at least partially in an axial direction along an outer wall portion outside the combustion chamber, and along this outer portion of the wall at least partial evaporation of water occurs to form steam. 2. Устройство по п.1, в котором сопло расположено приблизительно в том месте, где воздух и топливо поступают в камеру сгорания.2. The device of claim 1, wherein the nozzle is located approximately at the location where air and fuel enter the combustion chamber. 3. Устройство по п.1, в котором сопло расположено снаружи в диаметральном направлении от запального устройства, находящегося в камере сгорания.3. The device according to claim 1, in which the nozzle is located outside in the diametrical direction from the ignition device located in the combustion chamber. 4. Устройство по п.2, в котором указанный первый конец имеет соединительный участок, выполненный с возможностью приема линии подвода.4. The device according to claim 2, wherein said first end has a connecting portion configured to receive a supply line. 5. Устройство по п.1, в котором первый конец имеет отверстие, выполненное с возможностью приема воздуха со стороны наружной поверхности устройства независимо от линии подвода.5. The device according to claim 1, in which the first end has an opening configured to receive air from the outer surface of the device, regardless of the supply line. 6. Устройство по п.1, в котором исходные ресурсы дополнительно включают в себя электроэнергию или сигнал управления воспламенением.6. The apparatus of claim 1, wherein the input resources further include electrical power or an ignition control signal. 7. Устройство по п.1, в котором исходные ресурсы сгруппированы в пучок.7. The device according to claim 1, in which the source resources are grouped into a bundle. 8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее переходный конус, отстоящий вниз от выхода камеры сгорания, при этом переходный конус имеет открытый верхний конец и открытый нижний конец, который уже верхнего конца, при этом переходный конус выполнен с возможностью сбора и объединения пара и отработанных газов под указанным выходом.8. The device according to claim 1, further comprising a transition cone spaced downward from the combustion chamber outlet, wherein the transition cone has an open upper end and an open lower end that is narrower than the upper end, wherein the transition cone is configured to collect and combine steam and exhaust gases under the specified outlet. 9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее упругое уплотнение, охватывающее открытый верхний конец переходного конуса.9. The device according to claim 8, further comprising an elastic seal covering the open upper end of the transition cone. 10. Устройство по п.8, дополнительно содержащее наружный кожух, соединяющий переходный конус с устройством, при этом наружный кожух содержит сплошную стенку, окружающую стенку камеры сгорания, при этом сопло расположено в кольцевом пространстве между сплошной стенкой и указанной стенкой.10. The device of claim 8, further comprising an outer casing connecting the transition cone to the device, wherein the outer casing comprises a solid wall surrounding the wall of the combustion chamber, wherein the nozzle is located in the annular space between the solid wall and said wall. 11. Устройство по п.8, дополнительно содержащее кронштейны, соединяющие переходный конус с устройством, при этом каждый из кронштейнов представляет собой стержневидную конструкцию, проходящую за пределы выхода камеры сгорания.11. The device according to claim 8, further comprising brackets connecting the transition cone to the device, each of the brackets being a rod-shaped structure extending beyond the exit of the combustion chamber. 12. Устройство по п.1, дополнительно содержащее изолирующий пакер, окружающий устройство между указанным первым концом и соплом.12. The device of claim 1, further comprising an isolation packer surrounding the device between said first end and the nozzle. 13. Устройство по п.1, в котором сопло представляет собой одно из группы сопел, расположенных по окружности внешнего периметра устройства.13. The device of claim 1, wherein the nozzle is one of a group of nozzles arranged around the outer perimeter of the device. 14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее удлинительную водяную трубку, имеющую цилиндрическую конструкцию, которая проходит вдоль указанного наружного участка стенки и оканчивается отверстием вблизи выхода из камеры сгорания, при этом указанное отверстие выполнено с возможностью выброса воды по ширине выхода камеры сгорания.14. The device of claim 1, further comprising an extension water tube having a cylindrical structure that extends along said outer portion of the wall and ends in an opening near the combustion chamber exit, wherein said opening is configured to discharge water across the width of the combustion chamber exit. 15. Устройство по п.14, в котором дистальный конец удлинительной водяной трубки оканчивается под углом внутрь к указанному наружному участку стенки и направлен в сторону выхода камеры сгорания.15. The device according to claim 14, in which the distal end of the extension water tube ends at an angle inward to the specified outer portion of the wall and is directed towards the exit of the combustion chamber. 16. Способ генерирования парогазовой смеси для добычи нефти из нефтяного пласта, включающий использование устройства по п.1, содержащий следующие этапы: сжигание воздуха и топлива в камере сгорания парогенерирующего устройства; выброс воды из сопла на наружной поверхности парогенерирующего устройства с возможностью испарения воды и генерирования пара за пределами камеры сгорания; и обеспечение возможности смешивания пара и отработанных газов из камеры сгорания только после того, как отработанные газы выйдут из камеры сгорания, но до того, как пар и отработанные газы войдут в соприкосновение с нефтяным пластом.16. A method for generating a steam-gas mixture for oil production from an oil reservoir, including the use of a device according to claim 1, containing the following steps: combustion of air and fuel in the combustion chamber of the steam-generating device; ejection of water from a nozzle on the outer surface of the steam generating device with the possibility of evaporating water and generating steam outside the combustion chamber; and allowing steam and exhaust gases from the combustion chamber to mix only after the exhaust gases have exited the combustion chamber but before the steam and exhaust gases come into contact with the oil formation. 17. Способ по п.16, в котором этап выброса воды включает направление воды на наружную поверхность стенки камеры сгорания.17. The method of claim 16, wherein the water ejection step includes directing the water onto an outer surface of the combustion chamber wall. 18. Способ по п.16, в котором камера сгорания ограничена трубчатой боковой стенкой и дополнительно содержит входы для топлива и воздуха в камеру сгорания, при этом этап сжигания включает ло-18. The method according to claim 16, in which the combustion chamber is limited by a tubular side wall and additionally contains inputs for fuel and air into the combustion chamber, wherein the combustion stage includes a lo- --
EA202290522 2019-08-09 2020-08-06 STEAM GENERATING DEVICE EA044752B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/885,078 2019-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044752B1 true EA044752B1 (en) 2023-09-28

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4366860A (en) Downhole steam injector
CA1223806A (en) Method and apparatus for the recovery of hydrocarbons
US5055030A (en) Method for the recovery of hydrocarbons
US10760394B2 (en) System and method of producing oil
RU2013126047A (en) FIRE HEAT GENERATOR, SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING OIL TRANSFER OF LAYER
US20110036095A1 (en) Thermal vapor stream apparatus and method
US4475883A (en) Pressure control for steam generator
CN101641493B (en) Inline downhole heater
CN104895545A (en) Underground fuel gasification method, gasifying agent delivery pipe and underground fuel gasification system
CA3147521C (en) Steam generator tool
EA044752B1 (en) STEAM GENERATING DEVICE
US4156421A (en) Method and apparatus for producing thermal vapor stream
RU2364716C2 (en) Method of gas-vapour receiving in downhole gasifier and device for its implementation
US20230383942A1 (en) Steam generator tool
JP5453322B2 (en) Burner device and use of burner device
US9410409B1 (en) Thermal vapor stream apparatus and method
RU95027U1 (en) BOTTOM-BASED STEAM GAS GENERATOR ON MONOFUEL
Donaldson et al. Downhole steam injector.[Patent application]