JPS582317B2 - 油田用地下式蒸気プラントの起動・停止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油田において原油採収率向上のために該油田
へ加熱流体を圧入するに使用される油田用地下式蒸気プ
ラントの起動・停止方法に関するものである。

加熱流体の圧入は特に粘性の高い石油（通常ＡＰＩ度２
２以下）を産する油田に用いて大きな効果をあげること
ができる。

このような圧入方式において問題となることは、大量の
加熱流体を如何に熱効率良く圧入させるかである。

従来では地上の蒸気プラントにて発生させた蒸気を坑井
を通して圧入させているが、これによると蒸気の圧入途
中、すなわち地上から油層に至るまでの間に周囲の地層
に熱を奪われ、蒸気温度が低下してしまうことになる。

また地上でボイラにて蒸気を発生させたときには、その
際に生じた燃焼ガスの処理が環境汚染等から問題となる
。

これらを解決する方法として、坑井を通して油田用地下
ボイラを油層にまで降し、この位置で蒸気を発生させる
と共に、その際に生じる燃焼ガスも蒸気とともに油層に
圧入させる油田用地下式蒸気プラントが考えられる。

しかしこの方式によると、多種の操作を確実に行なえる
か、起動直後から効率良く加熱流体を圧太し得るか、ボ
イラ耐圧部での耐酸化性をいかに考慮するか、地下ボイ
ラの昇降をいかに安全かつ容易に行なわせる、などの問
題点がある。

本発明は上記諸問題点を一挙に解決し得る油田用地下式
蒸気プラントの起動・停止方法を提供するもので、以下
その一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において１は油層で、地上２側から複数本の坑井
が掘られている。

すなわち図においては２本の坑井を示し、一方をボイラ
挿入井３、他方を採油井４としている。

両井３，４の下部には多数の貫通孔５，６が設けられる
。

７は油田用地下ボイラで、ボイラ挿入井３に吊下げ式で
挿入されて貫通孔５の部分に位置している。

この油田用地下ポイラ７には、ポンプ８を有する燃料供
給管９と、コンプレツサ１０ならびにリザーバ１１を有
する空気供給管１２と、給水ポンプ１３を有する給水管
１４とが前記ボイラ挿入井３を通して接続している。

前記採油井４には、採油ポンプ１５を有する原油輸送管
１６が挿入される。

前記油田用地下ボイラ７は第２図〜第１２図に示すよう
に、小径部が下位のアンプル形状の水冷壁１７を有し、
この水冷壁１７内で上位大径部を加圧燃焼方式の燃焼室
１８に形成すると共に、小径部下端に多数の燃焼ガス噴
射孔１９を設けている。

前記水冷壁１７の上端に燃焼室１８に向くバーナ２０が
設けられ、このバーナ２０に燃料供給管９と空気供給管
１２とが連通ずる。

前記水冷壁１７を囲むように類似形状の外壁２１が設け
られ、両壁１７，２１の間に水室２２を形成している。

外壁２１は前記バーナ２０や小径部防振用のスペーサ２
３などを介して前記水冷壁１７に一体化され、また氷室
２２の上端には前記給水管１４が連通する。

そして外壁２１の小径部下端は、前記燃焼ガス噴射孔１
９群の上方において開口Ｄしている。

２４は外壁２１の小径部に固着した蒸気ドラム外壁で、
その内側に蒸気ドラム内壁２５を設けて両壁２４，２５
間に加熱流体室２６を形成している。

蒸気ドラム内壁２５内に形成される蒸気ドラム室２７内
に前記開口Ｄが位置し、これにより水室２２と連通して
ボイラ水２Ｂを貯え得るべく構成してあり、さらにボイ
ラ水２８内に前記燃焼ガス噴射孔１９群が位置している
。

２９は蒸気ドラム室２７の下端に連通すべく蒸気ドラム
内壁２５に取付けたブロー兼リリーフバルブ、３０は逆
止弁である。

３１は蒸気ドラム室２７の上端と加熱流体室２６の上端
とを連通ずる加熱流体導管で周方向に複数本（実施例で
は４本）設けられ、夫々に蒸気ドラム圧力制御弁３２と
逆止弁３３とが設けられる。

３４は加熱流体噴射孔で、蒸気ドラム外壁２４に多数設
けられる。

３５は燃焼ガス、３６は燃焼ガス３５と蒸気との混合流
体である加熱流体を示す。

３７はボイラ７の位置決めと坑井上方への加熱流体３６
の噴出を防止するためのガイドリングを示す。

前記燃料供給管９のポンプ８の下流には燃料弁３８と逆
止弁３９とがこの順で設けられ、そして空気供給管１２
のリザーバ１１の下流には空気弁４０と逆市弁４１とが
この順で設けられると共にその下流に空気抜弁４２が分
岐配設され、さらに給水管１４の給水ポンプ１３の下流
には給水弁４３と逆正弁４４とがこの順で設けられる。

前記燃料供給管９と空気供給管１２との間は、夫々の弁
間、すなわち３８と３９との間、ならびに４０と４１と
の間、を第１開閉弁４５を有する第１連通管４６で接続
している。

さらに空気供給管１２と給水管１４との間は、夫々の弁
間、すなわち４０と４１との間、ならびに４３と４４と
の間、を第２開閉弁４７を有する第２連通管４８で接続
している。

油田用地下ボイラ７はボイラ挿入井３内を吊下げ式で挿
入され、そして貫通孔５の部分に対向させられる。

この挿入時において燃焼室１８、水室２２、加熱流体室
２６、蒸気ドラム室２７は全て空であり、また挿入は各
管９，１２，１４や電気配線などを接続（継ぎ足し）な
がら行なわれる。

所定の位置に挿入したのち、先ず空気抜弁４２と給水弁
４３を開とし、それ以外の弁３２，３８，４０，４５，
４７を閉とした状態で給水ポンプ１３を作動させる。

これにより給水は、給水管１４、水室２２を通って蒸気
ドラム室２７に流入し、そして燃焼ガス噴射孔１９を通
って燃焼室１８に流入する。

このとき各室２２，２７．１８の空気の大部分は空気供
給管１２を逆流し、空気抜弁４２から抜出されることに
なる。

また一部の空気は蒸気ドラム室２７の上部に加圧状態で
残存する。

これにより第２図に示すように、蒸気ドラム室２７の大
部分と、水室２２ならびに燃焼室１８の全部とが給水に
より満たされる。

次に第８図に示すように、制御弁３２と空気弁４０を開
とし、残りの弁３８，４２，４３，４５，４７を閉とし
た状態でコンプレツサ１０を作動させる。

これにより空気が空気供給管１２を通して燃焼室１８に
供給される。

それに伴って燃焼室１８内の給水が蒸気ドラム室２７に
押出されるのであるが、ここで制御弁３２が開であるこ
とから、蒸気ドラム室２７上部の加圧空気ならびに余剰
給水は、導管３１を通って加熱流体室２６に流入したの
ち噴射孔３４を通して排出される。

これにより燃焼室１８がほぼ空になった頃に制御弁３２
を閉じる。

しかし空気供給は継続されていることから該空気は蒸気
ドラム室２７の上部に加圧されながらたまる。

したがってドラム圧力が高くなるのであるが、このドラ
ム圧力がブロー兼リリ−フバルブ２９のセット圧力より
高くなったとき、第４図に示すようにこのブロー兼リリ
−フバルブ２９を通して蒸気ドラム室２１内の給水の一
部が排出され、以って該蒸気ドラム室２７のボイラ水２
８の水位を所定の位置に定める。

次いで空気弁４０、燃料弁３８、制御弁３２を微開にす
ると共に残りの弁４２，４３，４５．４７を閉とした状
態でバーナ２０に点火（電気火花による）し、第５図に
示すように地下ボイラＩを起動する。

上述のような弁開閉状態において、燃焼室１８および蒸
気ドラム室２７内の空気を燃焼ガスおよび蒸気にてパー
ジする。

そして地下ボイラγの昇温・昇圧完了後、第６図に示す
ように燃料弁３８、空気弁４０、給１水弁４３をいずれ
も全開し、制御弁３２を含む燃焼装置および給水装置を
自動に切換えて定常運転を行なう。

すなわち給水によりボイラ水２８を水室２２から蒸気ド
ラム室２１へと流入させると共に、燃料と空気との混合
体をバーナ２０から噴射させて燃焼室１８内で燃焼させ
ている。

この燃焼により水冷壁１７を介して水室２２内のボイラ
水２８が予熱され、以って予熱されたボイラ水２８が蒸
気ドラム室２７に貯えられることになる。

燃焼により生じた燃焼ガス３５は噴射孔１９から蒸気ド
ラム室２７内のボイラ水２８に向けて噴射される。

この燃焼ガス３５の熱をボイラ水２８に直接に与える沸
騰熱伝達により蒸気を発生させる。

この蒸気と燃焼ガス３５とが混合した加熱流体３６は上
昇し、そして導管３１を通して加熱流体室２６に導かれ
る。

そして加減流体３６は噴射孔３４を通して噴射され、貫
通孔５を通して油層１に圧入されて重質油を加熱軟化さ
せる。

これにより粘度の低下した油層１内の原油は採油ポンプ
１５により採油される。

地下ボイラ７の停止と引上げは次のようにして行なわれ
る。

すなわち先ず燃焼装置および給水装置を自動より手動に
切換える。

次いで第７図に示すように燃料弁３８を閉にすると同時
に第１開閉弁４５を開として、空気を第１連通管４６か
ら燃料供給管９に流入させる。

これにより燃料供給管９を空気にてパージしつつ燃焼せ
しめてバーナ２０を消火する。

そして制御弁３２と給水弁４３を閉にする。

その後、第８図に示すように第１開閉弁４５を閉にする
と共に第２開閉弁４７を開として、空気を第２連通管４
Ｂから給水管１４に流入させる。

これにより水室２２ならびに蒸気ドラム宿２７に残存す
る給水およびボイラ水２８をブロー兼リリ−フバルブ２
９を通して全て排出する。

そして第９図に示すように全室１８，２２，２７を空に
した状態で空気弁４０および第２開閉弁４７を閉とする
。

しかる後、各管９，１２．１４や電気配線などを取外し
つつ、地下ボイラＴを油層１より地下２へ引上げる。

上記実施例では挿入井３を利用して地下ボイラ７を油層
１まで降ろし、セットした後は地下ボイラＩを油層１に
置いたままで運転を行ない。

付近の別の採油井４から採油するスチームフラツド法を
示しているが、これは地下ボイラ７にて蒸気圧人を完了
し、この地下ボイラ７を地上２まで引上げたのち、同じ
坑井を通して採油ポンプ１５を油層１まで降して採油を
行なうハファンドパフ法であってもよい。

また自動運転するためには、図示していないが給水、燃
料、空気の全てのラインに各種の制御装置が設けられる
。

さらに実施例では、燃料として原油などの液体燃料を使
用した場合を示したが、これは天然ガスなどの気体燃料
を使用してもよい。

この場合は空気ラインと同様に、ポンプでなくコンプレ
ツサとリザーバが必要となる。

以上述べた本発明の油田用地下式蒸気プラントの起動・
停止方法によると次のような効果を期待し得る。

Ｏ蒸気プラントの起動・停止を全て地上での操作で行な
うことができる。

０操作は、給水、燃料、および空気ラインに対する地上
での圧力操作および制御弁に対する電気信号による遠隔
操作のみでよく、極めて簡単に行なうことができ乞。

０ボイラのドラム水位を設定して起動できるため、起動
直後から加熱流体（ガス体）のみの油層への圧入が可能
である。

０ボイラの起動と共に燃焼室および蒸気ドラム室内の空
気は次第に燃焼ガスおよび蒸気に置換される。

したがって定常運転中は、バーナは低空気比（１．０５
近辺）での燃焼が可能なため、ボイラ耐圧部には高温の
酸素がほとんど存在せず、ボイラ耐圧部の耐酸化性を考
慮する必要があまりない。

Ｏ運転停止に先立ち、空気圧を利用して燃料ラインをパ
ージする。

したかつて地下ボイラを地上に引上げるに際して、燃料
が配管中に残留していないため極めで安全である。

またボイラ引上時の重量も低減され、所要動力も低減で
きる。

０給水ラインおよびボイラ本体も空気圧にてパージした
後、地上に引上げるため、引上時の重量は低減され、所
要動力も低減できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は全体の概略図
、第２図〜第９図は作動状態を示す要部の一部切欠正面
図、第１０図は第６図におけるＡ−Ａ断面図、第１１図
は同Ｂ−Ｂ断面図、第１２図は同Ｃ−Ｃ断面図である。 １・・・・・・油層、３・・・・・・ボイラ挿入丼、４
・・・・・・採油井、７・・・・・・油田用地下ボイラ
、９・・・・・・燃料供給管、１２・・・・・・空気供
給管、１４・・・・・・給水管、１５・・・・・・採油
ポンプ、１８・・・・・・燃焼室、１９・・・・・・燃
焼ガス噴射孔、２０・・・・・・バーナ、２２・・・・
・・水室、２６・・・・・・加熱流体室、２７・・・・
・・蒸気ドラム室、２８・・・・・・ボイラ水、２９・
・・・・・ブロー兼リリーフバルブ、３１・・・・・・
加熱流体導管、３２・・・・・・蒸気ドラム圧力制御弁
、３４・・・・・・加熱流体噴射孔、３５・・・・・・
燃焼ガス、３８・・・・・・燃料弁、４０・・・・・・
空気弁、４２・・・・・・空気抜弁、４３・・・・・・
給水弁、４５・・・・・・第１開閉弁、４７・・・・・
・第２開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 夫々弁を有する燃料供給管と空気供給管と給水管と
   を接続した油田用地下ボイラを油層に対向させ、地下側
   の弁操作により、 ０前記油田用地下ボイラの燃焼室と氷室と蒸気ドラム室
   とに給水し、次いで燃焼室に空気を供給して該燃焼室内
   の給水を排出すると共に蒸気ドラム室内のドラム水位を
   一定とし、そして燃料を供給し点火燃焼させて起動させ
   ること、０燃料供給を停止して空気にて燃料ラインをパ
   ージしつつ燃焼せしめて消火し、次いで燃焼室と氷室と
   蒸気ドラム室に空気を供給し残存水を排出して停止させ
   ること、 とを特徴とする油田用地下式蒸気プラントの起動・停止
   方法。