專利名稱：一種熱采石油用燃氣發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種提高石油采收率的熱采注氣用的燃氣發(fā)生器。
技術背景
中國專利申請99223200公丌了一種油ffl稠油熱采用氣汽發(fā)生器，它采用了燃燒 室、汽化室和尾噴管結構，燃油燃燒的煙氣也可利用，既提高了熱能利用率又不污染 環(huán)境。
現有石油熱采一般是利用蒸汽鍋爐產生蒸汽注入井下，這種方式設備龐大、能耗 高、效率低、排放污染大。采用燃料多為液體燃料，無法保證在不同油井壓力下燃料 都能充分燃燒，再加上燃料單一，燃料成本較高，難于大規(guī)模應用。
隨著石油價格的不斷高漲，提高石油采收率的呼聲十分強烈，急需一種高效率、 低運營成本提高原油采收率的熱采注氣技術，特別是急需一種適合使用多種燃料的燃 氣發(fā)生器來替代目前的蒸汽鍋爐。
發(fā)明內容
本實用新型提供一種適合于提高石油采收率的熱采注氣用的氣缸式燃氣發(fā)生器， 解決目前熱采注氣裝置效率低、使用燃料單一等問題。
本燃氣發(fā)生器可以采用多燃料柴油機氣缸原理和結構方式，取消活塞，變?yōu)檫B續(xù) 燃燒方式，連續(xù)產生燃氣注入油井。本燃氣發(fā)生器采用直噴細孔噴油嘴和多孔壓縮空 氣分配盤，可以使縮空氣均勻進入氣缸內，保證在不同油井壓力下燃料和燃燒后的火 焰始終處于氣缸中心位置，只是改變火焰的長短，沒有燃料被噴到氣缸內套上，以保 證充分燃燒和均勻摻混后噴出燃氣。
一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，包括氣缸體及其上端封閉的上蓋，上蓋設置有燃料 噴嘴、壓縮空氣進口和點火器，燃料噴嘴外接天然氣壓縮機或高壓油泵，氣缸體由上 部的燃燒室和下部的摻混汽化室組成，壓縮空氣進口與燃燒室的壓縮空氣分配盤連 接，燃燒室側壁設置有進水口，燃燒室底部側壁設置多個汽化噴水孔。汽化噴水孔數 量根據需要確定。
燃燒室外部為氣缸內套、氣缸外套、氣缸底部設置燃氣噴口。多孔壓縮空氣分配 盤上分布多個氣孔，可以使壓縮空氣均勻進入氣缸內，保證在不同壓力下燃料和燃燒 后的火焰始終處于氣缸中心位置，通過改變壓縮空氣的壓力改變火焰的長短，沒有燃 料被噴到氣缸內套上，以保證充分燃燒和均勻摻混后噴出燃氣。
熱釆石油用燃氣發(fā)生器的燃料噴嘴為直噴細孔噴嘴。熱采石油用燃氣發(fā)生器的燃料噴嘴也可是直噴細孔噴油嘴。
熱采石油用燃氣發(fā)生器，其壓縮空氣分配盤上分布孔，均勻分布多個小孔。小孔
數量可以在4-100個。壓縮空氣分配盤采用碳化硅、氮化硅、陶瓷等耐高溫材料制作。 熱采石油用燃氣發(fā)生器，其氣缸體下端為燃氣噴口。 熱采石油用燃氣發(fā)生器，其燃燒室內外套之間設置有冷卻水槽。 燃燒室與摻混汽化室采用一體式或采用螺栓連接的方式，燃燒室直徑為
180-200mm,摻混汽化室直徑為80-100mm。 摻混汽化室底部設置法蘭盤和燃氣噴口。
熱采石油用燃氣發(fā)生器，其氣缸體下端為燃氣噴口。燃氣噴口尺寸根據工作需要 確定。
熱采石油用燃氣發(fā)生器，其內外套之間設置有冷卻水槽，冷卻水槽通過添加的水 從側壁降低高溫氣體的溫度。
熱采石油用燃氣發(fā)生器，其燃料為甲醇、乙醇、柴油、煤油、原油、天然氣、 二甲醚、煤層氣、沼氣或煤制氣。
使用熱采石油用燃氣發(fā)生器的方法其燃料經高壓泵從直噴細孔噴嘴進入，壓 縮空氣經壓縮空氣入口、多孔壓縮空氣分配盤進入，冷卻水經冷卻水入口并流經氣缸 內外套之間的冷卻水槽，經汽化噴水孔進入氣缸，混合氣體經法蘭盤和燃氣噴口排出 并注入井口。
本燃氣發(fā)生器燃料可以通過高壓泵供給，燃料壓力比空氣供給壓力高出2—10
倍，以使燃料在井壓變化較大時仍能霧化狀態(tài)良好并充分燃燒，以確保注入井下的氣 體為最佳參數。
本燃氣發(fā)生器采用多燃料柴油機氣缸原理和結構方式，可利用標準柴油機用高壓 供油泵改進后使用，可以在保證可靠性的前提下降低成本。本燃氣發(fā)生器可以制成小 型化產品，直接放入井下，以進一步提高熱效率，提高采收率，燃料和空氣供給等其 它部分放在地面。
本發(fā)明提供的熱采注氣用的氣缸式燃氣發(fā)生器與現有石油熱采蒸汽鍋爐相比，注
入井下的氣體不只是單一的水蒸氣，而是300。C及以上溫度的氮氣、水蒸氣和二氧化 碳的混合氣體，使用不同燃料時其氣體成分比例有所變化，其比例約為氮氣40%— 55%、水蒸氣30%—50%、 二氧化碳9%—15%、其它氣體1%。


圖1是燃氣發(fā)生器結構示意圖。圖2為冷卻槽結構說明圖
圖3為圖1中上蓋A的剖面圖
圖4為圖1中汽化噴水孔B的剖面圖，
圖5為圖3中壓縮空氣分配盤C的結構示意圖
有益效果熱采注氣燃氣發(fā)生器體積小、重量輕、成本低、投資省，結構簡單， 可靠性高，機動靈活，可以撬裝或車載，特別適合于對重量有嚴格限制的海上采油平 臺使用。混合氣體中氮氣在對井下油藏的驅動作用很強；水蒸氣可以帶給油層較大熱 能，增加油的流動性；二氧化碳本身是采油的良好降粘助劑，在一定壓力下可使井下 的油氣混相，從而提高采收率。熱采注氣燃氣發(fā)生器與現有石油熱采蒸汽鍋爐相比有 明顯的優(yōu)勢，可節(jié)能40%左右，可提高原油采收率30%左右。
具體實施-
如圖l所示熱采注氣用氣缸式燃氣發(fā)生器，包括氣缸體l、直噴細孔噴嘴2、 壓縮空氣入口3、多孔壓縮空氣分配盤4、冷卻水入口5、點火器6、上蓋7、冷卻水 槽8、氣缸內套9、氣缸外套IO、燃燒室ll、摻混汽化室12、汽化噴水孔13、燃氣 噴口 14、法蘭15。
工作時燃料從直噴細孔噴嘴2進入，壓縮空氣經壓縮空氣入口 3、多孔壓縮空氣 分配盤4進入。采用高壓泵或燃料天然氣壓縮機設備，使氣體燃料(甲烷)或液體燃 料(柴油)供給壓力比空氣供給壓力高出2—10倍，以使燃料在井壓變化較大時仍能 霧化狀態(tài)良好并由點火器6點燃后在燃燒室11內充分燃燒，以確保注入井下的氣體 為最佳參數。燃料在燃燒室ll內充分燃燒，其燃燒產生近2000度高溫的氮氣、二氧 化碳混合氣體，冷卻水經冷卻水入口 5并流經氣缸內外套之間的冷卻水槽，經氣化噴 水孔13進入氣缸，水與高溫混合氣體相遇后，給高溫混合氣體降溫，同時水吸熱氣 化，在氣化摻混室內形成300度左的由氮氣、二氧化碳和水蒸汽組成的混合氣體，其 溫度可以按熱采工藝要求調整，調整為最適合熱采要求溫度的混合氣體經燃氣噴口 14注入井口。
例1
如圖l所示 一種適合于提高石油采收率的熱采注氣用氣缸式燃氣發(fā)生器，包括 氣缸體(l)、直噴細孔噴油嘴2、壓縮空氣入口3、多孔壓縮空氣分配盤4、冷卻水入 口 5、點火器6、上蓋7、冷卻水槽8、陶瓷氣缸內套9、氣缸外套IO、燃燒室ll、 摻混汽化室12、汽化噴水孔13、燃氣噴口 14、法蘭15。燃燒室和摻混汽化室采用螺 栓連接。燃氣發(fā)生器直噴細孔噴油嘴出口直徑為l隱，碳化硅多孔壓縮空氣分配盤分布6 個直徑為2mm的孔，汽化噴水孔直徑為2mm。燃燒室與摻混汽化室的長度比例為1: 2， 燃燒室直徑為180mra，慘混汽化室直徑為100mm。
工作時甲醇經外接的高壓油泵從直噴細孔噴油嘴2進入，壓縮空氣經壓縮空氣入 口3、多孔壓縮空氣分配盤4進入。采用高壓泵設備，使燃料供給壓力比空氣供給壓 力高出5-7倍，以使燃料在井壓變化較大時仍能霧化狀態(tài)良好并由點火器6點燃后在 燃燒室11內充分燃燒，以確保注入井下的氣體為最佳參數。燃料在中燃燒室11內充 分燃燒，其燃燒產生近2000度高溫的氮氣、二氧化碳混合氣體，冷卻水經冷卻水入 口 5并流經氣缸內外套之間的冷卻水槽，經氣化噴水孔13進入氣缸，水與高溫混合 氣體相遇后，給高溫混合氣體降溫，同時水吸熱氣化，在氣化摻混室內形成300度的 由氮氣、二氧化碳和水蒸汽組成的混合氣體，其溫度可以按熱采工藝要求調整，調整 為最適合熱采要求溫度的混合氣體經法蘭和燃氣噴口 14排出并注入井口。
例2基本同例1
本例中燃料采用乙醇經外接的高壓油泵進入，本燃氣發(fā)生器直噴細孔噴油嘴出口 直徑為1.5mra，氮化硅多孔壓縮空氣分配盤分布30個直徑為2mra的孔，汽化噴水孔 直徑為2mm。燃燒室與摻混汽化室的長度比例為1: 2，燃燒室直徑為180mm,摻混汽 化室直徑為100mm。
例3基本同例1
本例中燃料采用天然氣經外接的天然氣壓縮機進入，本燃氣發(fā)生器直噴細孔噴油 嘴出口直徑為1. 5mm，多孔壓縮空氣分配盤分布60個直徑為2ram的孔，汽化噴水孔直 徑為2mm。燃燒室與摻混汽化室的長度比例為1: 2，燃燒室直徑為180瞧，慘混汽化 室直徑為100mm。
例4基本同例1，本例中燃料采用柴油，多孔壓縮空氣分配盤分布100個直徑為 2mm的孔。
權利要求1、一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，包括氣缸體及其上端封閉的上蓋，其特征在于上蓋設置有燃料噴嘴、壓縮空氣進口和點火器，燃料噴嘴外接天然氣壓縮機或高壓油泵，氣缸體由上部的燃燒室和下部的汽化室組成，壓縮空氣進口與燃燒室上端的壓縮空氣分配盤連接，燃燒室側壁設置有進水口，氣缸體內套上設置汽化噴水孔。
2、 如權利要求1所述的一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述燃料噴嘴為直噴 細孔噴嘴。
3、 如權利要求1所述的一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述壓縮空氣分配盤 的孔為均勻分布。
4、 如權利要求1所述的一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述汽化噴水孔位于 燃燒室底部。
5、 如權利要求1所述的一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述氣缸體下端為燃 氣噴口。
6、 如權利要求1所述的一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述氣缸體的內外套 之間設置有冷卻水槽。
專利摘要本實用新型提供一種適合于提高采油采收率的熱采注氣裝置用的燃氣發(fā)生器，包括氣缸體、氣缸體上部的燃燒室、氣缸體下部的摻混室、直噴細孔噴油嘴、點火器、多孔空氣分配盤、氣缸套內的冷卻水槽。燃氣發(fā)生器可以燃燒氣體燃料或液體燃料，冷卻水經摻混室與燃燒后的高溫氣體混合并汽化后注入油井。本氣缸式燃氣發(fā)生器主要用于石油熱采注氣，也可以用于油、氣井清蠟或掃線。由于本氣缸式燃氣發(fā)生器可以使用多種氣體燃料或液體燃料，體積小、重量輕，靈活方便，在石油熱采中有很好的應有前景，特別是應用于對重量有嚴格要求的海上平臺。
文檔編號E21B43/16GK201236672SQ200820135078
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者劉曉棠, 李繼清 申請人:李繼清