專利名稱：熱采石油用燃氣發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油開采領域，更具體地講，涉及一種提高石油釆 收率的熱采注氣用的燃氣發(fā)生器。
背景技術：
在油田開發(fā)過程中，利用油藏天然能量開采石油叫一次釆油或
稱自噴，也稱能量衰竭法釆油，其釆收率只有15%左右。通過注冷水 提高油層壓力叫二次采油，這是當前稀油開采的主要方法，其釆收 率通常為30%-40%,但到注水后期，由于油層積水過多，油井產(chǎn)水率 不斷上升，而產(chǎn)油率不斷下降，繼續(xù)再注水開釆就很不經(jīng)濟了，必 須停止注水，尋求新的開釆技術。
三次釆油技術中最重要的方法是熱力采油技術，向油層注入高 溫高壓氣體，提高油層溫度與壓力，從而減少油層積水，降低稠油 粘度，這種釆油方式叫三次釆油，可把經(jīng)二次采油之后仍未能開釆 出的石油再開釆出一部分來，提高石油的最終釆收率。
我國石油熱采起步于80年代，主要是利用高壓蒸汽鍋爐向油層 注入水蒸汽熱采稠油，以吞吐釆油為主要目標，之后又逐步開展了 蒸汽氣驅(qū)采油技術的試驗。注水蒸汽熱釆的缺陷如下
(1) 鍋爐蒸汽干度低，熱量損失大，注入油層滯留下來的水量 太大，開采稠油成本高。
(2) 蒸汽鍋爐污染大氣環(huán)境。它將大量含有N2、 C02、 CO等氣 體排入大氣。
(3) 注水蒸汽采收率低。因它只注入單一水蒸汽，對油層的作 用只是熱量的傳遞。
上述幾項主要缺陷是現(xiàn)有技術設備本身無法克服的，隨著現(xiàn)有技術的繼續(xù)使用，開釆成本將會不斷上升，出油量會不斷下降，不 僅造成資源的浪費，還降低了經(jīng)濟效益。因此必須開發(fā)新技術，才 能提高釆收率低，降低開釆成本。
申國專利申請99223200公開了 一種油田稠油熱采用氣汽發(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。
隨著石油價格的不斷高漲，提髙石油釆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釆收率的熱釆注氣技術，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(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種能提高石油采收率，降低開采成本，同 時不對環(huán)境產(chǎn)生污染的熱釆石油用燃料發(fā)生器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用熱釆石油用燃氣發(fā)生器的方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的發(fā)明人在現(xiàn)有技術的基礎上進 行了大量的研究和創(chuàng)造性的勞動，研制出了 一種熱釆石油用燃氣發(fā) 生器，包括氣缸體，所述氣缸體由上部的燃燒室和下部的摻混汽化 室組成，所述氣缸體的上端設有封閉的上蓋，其下端設有同摻混汽 化室相連接的燃氣噴口，所述上蓋的中部設有同所述氣缸體連通的 壓縮空氣入口、燃料噴嘴和點火器，所述氣缸體上部的外側還設有 外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同所述燃燒室相連通。
燃料噴嘴外接的高壓油泵優(yōu)選柴油機中使用的高壓共軌油泵， 其壓力可以達到30-200兆帕大氣壓，對于保證最終的高壓狀態(tài)具有 良好的作用。
燃燒室與摻混汽化室釆用一體式或采用螺栓連接的方式。摻混汽化室底部同燃氣噴口通過法蘭盤聯(lián)接。
所述外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括套裝于所述氣缸體外側的氣缸外套 及氣缸外套同所述氣缸體圍成的密閉環(huán)形空間，所述密閉環(huán)形空間 上部的氣缸外套上設有冷卻水入口 ，其下部的氣缸體上設有同所述 燃燒室下部相連通的汽化噴水孔。
所述密閉環(huán)形空間內(nèi)設有同所述氣缸體軸線相平行的冷卻水 槽，所述冷卻水槽的兩端分別同所述冷卻水入口和汽化噴水孔相連 通。
所述燃料噴嘴為直噴細孔噴油嘴。
所述燃燒室的上端設有空氣分配盤，所述空氣分配盤上設有多 個孔，所述噴油嘴和點火器穿過所述空氣分配盤。
空氣分配盤上均勻分布多個氣孔，空氣分配盤采用碳化硅、氮 化硅、陶瓷等耐高溫材料制作，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燃燒室，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，只是改變火焰的長短，沒有燃 料被噴到氣缸體壁上，以保證充分燃燒和均勾摻混后噴出燃氣。
所述燃燒室內(nèi)徑大于所述摻混汽化室內(nèi)徑，其中燃燒室內(nèi)徑為
180-200mm，摻混汽化室內(nèi)徑為80-100mm。
所述燃料噴嘴內(nèi)注入的燃料為甲醇、乙醇、柴油、煤油、原油 十天然氣、二甲醚、煤層氣、沼氣或煤制氣。
一種使用熱采石油用燃氣發(fā)生器的方法燃料經(jīng)高壓泵或天然 氣壓縮機從直噴細孔噴油嘴進入，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣進口、多孔 壓縮空氣分配盤進入燃燒室，燃料經(jīng)點火器點燃后在燃燒室內(nèi)燃燒 形成混合氣體，冷卻水流經(jīng)外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水入口進入 密閉環(huán)形空間，流經(jīng)密閉環(huán)形空間內(nèi)的冷卻水槽，冷卻水經(jīng)汽化噴 水孔進入燃燒室汽化形成水蒸汽，所述混合氣體連同水蒸氣經(jīng)燃氣 噴口排出。
6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，以便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(shù)。
本發(fā)明提供的熱采注氣用的氣缸式燃氣發(fā)生器與現(xiàn)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30(TC及 以上溫度的氮氣、水蒸汽和二氧化碳的混合氣體，使用不同燃料對 其氣體成分比例有所變化，其比例約為氮氣40%— 55%、水蒸氣30%
一5oy。、 二氧化碳9%—15%、其它惰性氣體iy。。
有益效果:本發(fā)明提供的熱釆注氣燃氣發(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?；旌蠚怏w 中氮氣在對井下油藏的驅(qū)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;二氧化碳本身是釆油的良好降粘助劑，在一定 壓力下可使井下的油氣棍相，從而提高采收率。本發(fā)明提供的熱采 注氣燃氣發(fā)生器與現(xiàn)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。
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(chǎn)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。


圖1為熱采注氣燃氣發(fā)生器結構示意圖； 圖2為圖1中冷卻糟結構說明圖； 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中空氣分配盤C的結構示意圖。 其中1氣缸體 2直噴細孔噴油嘴3壓縮空氣進口
5冷卻水入口 6點火器
8冷卻水槽 9密閉環(huán)形空間
ll燃燒室 12摻混汽化室 14燃氣噴口 15法蘭。
4空氣分配盤 7上蓋 10氣缸外套 13汽化噴水孔
具體實施例方式
下面結合實施例進一步闡述本發(fā)明，但不限制于本發(fā)明。 如圖l-5所示:本發(fā)明提供的一種適合于提高石油釆收率的熱采
石油用燃氣發(fā)生器，包括氣缸體l,氣缸體l由上部的燃燒室ll和 下部的摻混汽化室12組成，氣缸體l的上端設有封閉的上蓋7，氣 缸體1下端的摻混汽化室12通過法蘭15同燃氣噴口 14相連接，上 蓋7的中部設有同氣缸體1連通的壓縮空氣入口 3、燃料噴嘴和點火 器6，燃料噴嘴為直噴細孔噴油嘴2，氣缸體l上部的外側還設有外 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括套裝于氣缸體1外側的氣 缸外套10及氣缸外套10同所述氣缸體l圍成的密閉環(huán)形空間9,密 閉環(huán)形空間9上部的氣缸外套10上設有冷卻水入口 5，其下部的氣 缸體1上設有同燃燒室11下部相連通的汽化噴水孔13;在密閉環(huán)形 空間9內(nèi)設有同氣缸體1軸線相平行的冷卻水槽8,冷卻水槽8的兩 端分別同冷卻水入口 5和汽化噴水孔13相連通。
另外，燃燒室11的上端設有空氣分配盤4 ，空氣分配盤4上 設有多個孔，噴油嘴2和點火器6穿過空氣分配盤4，空氣分配盤4 可以使壓縮空氣均勻進入燃燒室，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，只是改變火焰的長短，沒有燃料被 噴到氣缸體壁上，以保證充分燃燒和均勻摻混后噴出燃氣。
燃燒室11內(nèi)徑大于摻混汽化室12內(nèi)徑，其中燃燒室內(nèi)徑為
8180-200mm,摻混汽化室內(nèi)徑為80-100mm。
噴油嘴2內(nèi)注入的燃料為甲醇、乙醇、柴油、煤油、原油十天 然氣、二甲醚、煤層氣、沼氣或煤制氣，氣缸體1和氣缸外套10釆 用耐高溫陶瓷、碳化硅材料制成。
工作時燃料從直噴細孔噴油嘴2進入，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣進 口 3、多孔壓縮空氣分配盤4進入。釆用高壓共軌油泵設備，使燃料 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(nèi)充分燃燒， 以確保注入井下的氣體為最佳參數(shù)。燃料在燃燒室11內(nèi)充分燃燒， 其燃燒產(chǎn)生近2000度高溫的氮氣、二氧化碳混合氣體，冷卻水經(jīng)外 冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水入口 5并流經(jīng)密閉環(huán)形空間9內(nèi)的冷卻水 槽8，經(jīng)汽化噴水孔13進入燃料室11的下部，水與高溫混合氣體相 遇后，給高溫混合氣體降溫，同時水吸熱汽化，在滲混汽化室12內(nèi) 形成300度左右的由氮氣、二氧化碳和水蒸汽組成的混合氣體，其
溫度可以按熱釆工藝要求調(diào)整，調(diào)整為最適合熱釆要求溫度的混合 氣體經(jīng)法蘭15和燃氣噴口 14排出。
實施例1
如圖l所示:本發(fā)明提供的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，包括陶瓷的氣缸體l、直噴細孔噴油嘴2、 壓縮空氣進口 3、碳化硅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、密閉環(huán)形空間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。
本發(fā)明燃氣發(fā)生器直噴細孔噴油嘴2出口直徑為lmm,多孔壓縮 空氣分配盤4分布15個直徑為2mm的孔，汽化噴水孔13直徑為2mi。 燃燒室11與摻混汽化室12的長度比例為1:2，燃燒室11直徑為 180咖，摻混汽化室12直徑為100mm。
工作時甲醇經(jīng)外接的高壓共軌油泵從直噴細孔噴油嘴2進入，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣進口 3、多孔壓縮空氣分配盤4進入燃燒室11。 采用高壓共軌油泵，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(nèi)充分燃燒，以確保注入井下的氣體為最佳參數(shù)。燃料 在燃燒室11內(nèi)充分燃燒，其燃燒產(chǎn)生近2000度高溫的氮氣、二氧 化碳混合氣體，冷卻水經(jīng)外冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水入口 5并流經(jīng) 密閉環(huán)形空間9內(nèi)的冷卻水槽8，經(jīng)氣化噴水孔13進入燃燒室11 底部，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，在摻混氣化室12內(nèi)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之要求調(diào)整，調(diào)整為最適 合熱釆要求溫度的混合氣體經(jīng)法蘭15和燃氣噴口 14排出并注入井 d 。
實施例2基本同實施例1
本例中燃料采用乙醇經(jīng)外接的高壓共軌油泵進入，本燃氣發(fā)生 器直噴細孔噴油嘴2出口直徑為1.5mm，多孔壓縮空氣分配盤4分布 10個直徑為2mm的孔，汽化噴水孔13直徑為2mm。燃燒室11與摻 混汽化室12的長度比例為1: 2，燃燒室11直徑為180min，摻混汽化 室12直徑為IOO廳。
實施例3基本同實施例1
本例中燃料采用天然氣經(jīng)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2出口直徑為1. 5mm，多孔壓縮空氣分配盤4 分布15個直徑為2鵬的孔，汽化噴水孔13直徑為2mm。燃燒室11 與摻混汽化室12的長度比例為1:2，燃燒室11直徑為180mm,摻混 汽化室直徑為lOOmtn。實施例4基本同實施例1
本例中燃料釆用柴油，多孔壓縮空氣分配盤4分布20個直徑為 2mm的孔
ii
權利要求
1、一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，包括氣缸體(1)，所述氣缸體(1)由上部的燃燒室(11)和下部的摻混汽化室(12)組成，所述氣缸體(1)的上端設有封閉的上蓋(7)，其下端設有同摻混汽化室(12)相連接的燃氣噴口(14)，所述上蓋(7)的中部設有同所述氣缸體(1)連通的壓縮空氣入口(3)、燃料噴嘴和點火器(6)，其特征在于所述氣缸體(1)上部的外側還設有外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同所述燃燒室(11)相連通。
2、 根據(jù)權利要求l所述的熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所 述外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括套裝于所述氣缸體(1 )外側的氣缸外套(10) 及氣缸外套(10)同所述氣缸體(1)圍成的密閉環(huán)形空間(9)，所 述密閉環(huán)形空間(9)上部的氣缸外套(10)上設有冷卻水入口 (5)， 其下部的氣缸體(1)上設有同所述燃燒室(11)下部相連通的汽化 噴水孔(13)。
3、 根據(jù)權利要求2所述的熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所 述密閉環(huán)形空間(9)內(nèi)設有同所述氣缸體(l)軸線相平行的冷卻水 槽(8)，所述冷卻水槽U)的兩端分別同所述冷卻水入口 (5)和汽 化噴水孔(13)相連通。
4 據(jù)權利要求1所述的熱釆石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述燃 料噴嘴為直噴細孔噴油嘴(2)。
5 根據(jù)權利要求4述的熱釆石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述燃 燒室(11)的上端設有空氣分配盤(4),所述空氣分配盤(4)上設 有多個孔，所述噴油嘴(2 )和點火器(6 )穿過所述空氣分配盤(4 )。
6、 根據(jù)權利要求1-5任一權利要求所述的熱釆石油用燃氣發(fā)生器， 其特征在于所述燃燒室(11)內(nèi)徑大于所述摻混汽化室(12 )內(nèi)徑。
7、 根據(jù)權利要求6述的熱采石油用燃氣發(fā)生器，其特征在于所述 噴油嘴(2)內(nèi)注入的燃料為甲醇、乙醇、柴油、煤油、原油十天然 氣、二甲醚、煤層氣、沼氣或煤制氣。
8、 一種使用熱釆石油用燃氣發(fā)生器的方法，燃料經(jīng)高壓泵或天然氣壓縮機從直噴細孔噴油嘴(2)進入，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣進口 (3)、 多孔壓縮空氣分配盤(4)進入燃燒室(11),燃料經(jīng)點火器(6) 點燃后在燃燒室(11)內(nèi)燃燒形成混合氣體，其特征在于冷卻水 流經(jīng)外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水入口 (5)進入密閉環(huán)形空間(9)， 流經(jīng)密閉環(huán)形空間(9 )內(nèi)的冷卻水槽(8 )，冷卻水經(jīng)汽化噴水孔(13) 進入燃燒室(11)汽化形成水蒸汽，所述混合氣體連同水蒸氣經(jīng)燃氣 噴口 (14)排出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱采石油用燃氣發(fā)生器，包括氣缸體，所述氣缸體由上部的燃燒室和下部的摻混汽化室組成，所述氣缸體的上端設有封閉的上蓋，其下端設有同摻混汽化室相連接的燃氣噴口，所述上蓋的中部設有同所述氣缸體連通的壓縮空氣入口、燃料噴嘴和點火器，所述氣缸體上部的外側還設有外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)同所述燃燒室相連通，另外，本發(fā)明還公開了一種使用熱采石油用燃氣發(fā)生器的方法；本發(fā)明能提高石油采收率，降低開采成本，同時不對環(huán)境產(chǎn)生污染。
文檔編號E21B36/00GK101660397SQ20091016973
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者李繼清 申請人:李繼清