JPS5945068B2 - 油田用地下ボイラの制御装置保護方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油田用地下ボイラの制御装置保護方法に関する
ものである。

粘性の高い石油を産出する油田においては加熱流体を油
層に圧入することにより産油能力を向上し得るが、加熱
流体の供給を効果的にしかつ環境汚染を防止するため、
採油井の附近にボイラ挿入片を設け、このボイラ挿入片
に地下ボイラを設置して、油層内で加熱流体を発生せし
め直接油層に圧入することが考えられている。

このボイラの附近温度はボイラの運転中、３７５℃位に
まで上昇するが、この高熱に対処するため、ボイラに供
給する水、燃料、空気等の流量、圧力等の制御機器操作
部を地上に配置したのでは、ボイラの位置が時には地下
２０００ｍにもなるため、制御の時間おくれが大となり
、ボイラの負荷変動に全く追従できず、用をなさなくな
る。

そこで制御機器のうち、熱に極めて弱いコントローラ、
リレー等の中枢部を地上に置き、検出部および操作部を
ボイラの本体および本体附近に設置し、これらの間を電
線などでつなぐ方式がとられる。

しかしこれら地下に設置される制御機器の検出部および
操作部も周囲の熱から保護しなければならず、そのため
に多くのものは、燃焼室を形成する内壁と本体外壁との
間に形成される燃焼用空気室または氷室に配設していた
。

このようにすることにより、燃焼室への燃焼用空気また
は蒸気ドラムへのボイラ給水などの低温流体を利用して
冷却保護を行なえる。

しかし実際には、空気室または氷室の低温流体（冷却用
流体）量がボイラの負荷変動に追従する形で一義的に決
定されるため、氷室または空気室温度は、悪条件下では
容易に制御機器、配線などの許容温度を超えてしまい、
その結果、制御装置に故障を生じてボイラの運転を不能
とする危険性が極めて犬であった。

特に、地下ボイラの運転により油層が十分加熱された後
に低負荷運転に移行する場合、運転を停止してボイラを
油層より引上げる場合などには、上記の傾向が顕著にあ
られれ、制御装置の故障につながることになる。

そこで本発明は、上述した問題点を解決し得る油田用地
下ボイラの制御装置保護方法を提供するもので、以下そ
の一実施例である水冷燃焼室式地下ボイラの場合を第１
図〜第３図に基づいて説明する。

第１図において１は油層で、地表２側から複数本の坑井
が堀られている。

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

両弁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、ボイラ挿入片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。

この油田用地下ボイラ７には、ポンプ８を有する燃料供
給管９と、コンプレッサ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弁３を通して接続している。

前記採油弁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やスペーサ２３などを介して
前記水冷室１７に一体化され、また水室２２の上端には
前記給水管１４が連通ずる。

そして外径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Ａしている。

２４は外壁２１の大径部下端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を設さて両壁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Ａが位置し、これにより水室２２と連通して
ボイラ２８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、前記水室２２内において
周方向複数本設けられ、その中間には、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はボイラの位置決めと坑井上方への加熱流体の噴出
を防止するためのガイドリングを示す。

３８．３９．４０は燃焼室１８を囲む水室２２の直上で
前記燃料供給管９、空気供給管１２および給水管１４に
夫々設けた流量制御弁、４１は前記加熱流体室２６内に
設けた蒸気ドラム室２７内の水位検出器であって、これ
らの一部は夫々保護ケース４２，４３，４４，４５内に
収納されている。

４６は加熱された油層からの熱影響を受けない坑井の上
方において給水管１４から分岐した冷却水用の分岐管で
、その分岐直後に流量調節弁４７を有する。

この分岐管４６は下方に延び、そして枝分れして各流量
制御弁３８，３９．４０の保護ケース４２，４３，４４
に連通したのち再び合流し、さらに水室２２および加熱
流体室２６を夫々上下に貫通してボイラ挿入弁３内に開
口している。

なお加熱流体室２６において分岐管４６は、前記水位検
出器４１の保護ケース４５に置通し、その下手に逆止弁
４８が設けられる。

４９は地上の各種機器と制御機器３２，３８，３９，４
０，４１ 。

４７とを結ぶケーブル（配線）で、前記給水管１４の内
部から分岐管４６の内部へと通しである。

すなわち給水管１４の地表２からの露出部分に第１耐圧
端子箱５０が設けられ、これに地上の各種機器からの電
気配線５１が接続する。

前記ケーブル４９の上端はこの第１耐圧端子箱５０に接
続し、そしてかなり長い距離（場合によっては１０００
ｍ程度）に亘って給水管１４中を通る。

前記分岐管４６の手前に第２耐圧端子箱５２が設けられ
、さらに分岐管４６の流量調節弁４７の下手に第３耐圧
端子箱５３が設けられ、これら耐圧端子箱５２．５３間
のみケーブル４９が露出する。

そして第２耐圧端子箱５２からの制御電線５４が前記流
量調節弁４７に接続する。

第３耐圧端子箱５３の部分から分岐管４６内を通るケー
ブル４９は、枝分れ部分において各流量制御弁３８，３
９．４０に制御電線５５，５６，５７を介して接続する
。

そしてケーブル４９の下端は、氷室２２部に位置する第
４耐圧端子箱５８に接続する。

この第４耐圧端子箱５８からは、前記蒸気ドラム圧力制
御弁３２に接続する制御電線５９と、水位検出器４１に
接続する制御電線６０とが出される。

これにより各制御機器３２．３Ｂ 、３９．４０，４１
．４７は、いずれも、地上に設けたコントローラ、リレ
ーなどの制御機器中枢部に接続される。

６１はパージ配管で、その吸引口側は水室２２の下部に
開口し、また吐出口側は加熱流体室２６内を通ったのち
蒸気ドラム外壁２４から外部に開口される。

パージ配管６１の水室２２側には、電磁開閉弁６２と流
量検出器６３と翁度検出器６４とが設けられ、これらは
制御電線６５，６６．６７により地上のコントローラな
どに接続される。

またパージ配管６１の加熱流体室２６側には逆止弁６８
が設けられる。

なお制御電線６５，６６．６７は第４耐圧端子箱５８か
ら出されている。

油田用地下ボイラ７はボイラ挿入弁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。

この状態でボイラ１に送る燃料、空気給水の圧力、流量
等を制御し、該ボイラ７の運転を行なう。

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２７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。

そして加熱流体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。

このような作用中において、制御機器３２，３８，３９
゜４０．４１，４７に制御信号を伝えるケーブル４９の
大部分ならびに制御電線５４，５５，５６゜５７．６０
は、給水管１４ならびにこれからの分岐管４６内に位置
しており、また制御電線５９゜６５．６６．６７は水室
２２内に位置している。

したがってこれら配線を周囲の高熱から確実に保護する
ことができる。

なおボイラ起動前の周囲温度（油層の温度）は７０℃程
度で、分岐管４６には少量の水を流しておけば十分に保
護が可能である。

前述したように水室２２に供給されたボイラ水２８は、
水冷壁１７の冷却と同時に圧力制御弁３２などの冷均保
護を行なう。

このボイラ水２８の供給は、水室２２からパージされる
量を補いつつ、ボイラ負荷変動に追従する形で行なわれ
る。

したがって油層の温度が十分上がり、しかも、ボイラ負
荷が下がった場合等では、水室２２内の温度が漸次上昇
する。

そしてこの温度は温度検出器６４により地上側で確認さ
れている。

温度が許容限界まで達すると、地上側から制御電線６５
などを介して電磁開閉弁ゐ２に開放指令が発せられ、以
って水室２２内のボイラ水２８は、パージ配管６１を通
してボイラ７外に放出される。

このパージ量は流量検出器６３により検出され、検出さ
れた流量信号は地上のコントローラに送られ、自動燃焼
制御装置の給水信号に加算され、これにより、ボイラ７
手前の流量制御弁４０を制御する。

第４図、第５図は空冷燃焼室式地下ボイラの場合の実施
例を示す。

ここで前実施例と異なる構成は、水冷壁が空冷壁６９と
なって外壁２１との間に燃焼用空気室７０を形成りたこ
と、空冷壁６９の内側に耐火断熱材７１を設けて燃焼室
１８を形成したこと、空冷壁６９の上端を開ロア２して
ここにバーナ２０を配設したこと、前記空気供給管１２
は外壁２１の上端に設けた接続座７３に至り、そしてこ
の接続座７３からの空気配管７４は燃焼用空気室１０内
に配置されてその下部で開口すること、前記給水管１４
は外壁２１の上端に設けた接続座７５に至り、そしてこ
の接続座７５からの給水配管７６は燃焼用空気室７０か
ら加熱流体室２６を通って蒸気ドラム室２７の下端に開
口していること、などである。

そしてパージ配管６１は、燃焼用空気室７０の上部から
ボイラ７外上方に亘って設けられる。

このようにパージ配管６１を上方に長く伸ばすことによ
りパージされた空気が加熱された油層１中の原油と接触
して火災を生じるような危険を回瓶し得る。

以上述べた本発明によると次のような効果を期待できる
。

０ 燃焼室を形成する内壁と本体外壁との間に形成した
室に対して、低温流体の供給と、昇温した低温流体のパ
ージとを自動的に行なえることから、この室に設けられ
ている各種の制御機器、電気配線などを、周囲の高熱か
ら、ボイラ負荷にかかわりなく確実に保護することがで
きる。

０ 制御弁と温度検出器を室内に設け、パージ配管を施
工するだけで制御装置を保護でき、装置としては極めて
簡単でしかも信頼性が高い。

０ 低温流体は、ボイラ給水または燃焼用空気の一部と
して地上より圧送されてきるため、制御装置の冷却用と
して別個に配管を設ける必要がなく、有利である。

ボイラ内部に保護装置が組込まれているため、作動の時
間おくれが極めて小さく、安全性が高い。

このため、給水、空気などの制御弁がボイラ付近に設け
られていることと相俟って、ボイラの自動燃焼装置とし
ての負荷追従性能も極めて良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体の概略図、第２図は油田用地下ボイラの縦断正面図、
第３図は要部の縦断正面図、第４図、第５図は別の実施
例を示し、第４図は縦断正面図、第５図は要部の縦断正
面図である。 １・・・・・・油層、計・・・・・ボイラ挿入弁、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、１７・・・・・・水冷壁、１８・・・・・・燃焼
室、２１・・・・・・外壁、２２・・・・・・水室、２
７・・・・・・蒸気ドラム室、２８・・・・・・ボイラ
水、６１・・・・・・パージ配管、６２・・・・・・電
磁開閉弁、６３・・・・・・流量検出器、６４・・・・
・・温度検出器、６９・・・・・・空冷壁、７０・・・
・・・燃焼用空気室、７１・・・・・・耐火断熱材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室を形成する内壁と本体外壁との間に形成した
   室に低温流体を供給して、この室に設けた各種制御機器
   、電気配線などを保護するに際し、前記室内の温度が許
   容限界まで上昇したことを検出して、この室内の低温流
   体をボイラ外部ヘパージすると共に、新たな低温流体を
   供給することを特徴とする油田用地下ボイラの制御装置
   保護方法。