CN101825279A - 油喷嘴管路注水式高压燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油喷嘴管路注水式高压燃烧方法，燃油从油喷嘴(3)进入燃烧室(10)，压缩空气从配风器(2)进入燃烧室(10)，从注水口(4)通过油喷嘴管路从油喷嘴(3)向燃烧室(10)中注入一定量的水，使燃烧室(10)内的工作温度从2000℃左右下降到1500～1600℃；点火器(5)的工作端也通向燃烧室(10)，燃油和空气进入燃烧室(10)后雾化混合，由点火器(5)点燃，完全燃烧后产生高温高压烟气，从燃油管路上的注水口(4)注入一定量的水后吸收部分燃烧热，使燃烧室(10)内的工作温度稳定在1500～1600℃。该方法可靠性强、易于操作、使设备寿命显著延长。

Description

油喷嘴管路注水式高压燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种用于石油热力开采的高压混合气体发生装置的一种方法，属于石油开采设备的技术领域。

背景技术

石油的开采工艺大致可分为一次采油、二次采油及多次采油。蒸汽采油则是典型的多次采油工艺。蒸汽采油是利用热能的升温效应来降低原油的粘度，同时也在一定程度上增加油层的压力，从而提高油井的石油采收率。

从20世纪80年代初以来，我国油田运用蒸汽热采技术的实践表明，该技术较适用于800m以上地层中油层的低开采周期范围。其开采过程中，地层压力不断下降，当开采到了6～8周期以后，油井地层压力失去了70％～90％，即失去了热采所必需的势能，导致油井低采能，尤其是大量稠油井进入热采高周期后，因低于热采经济界限而被迫关井停采。

以高压蒸汽锅炉为技术特征的蒸汽热采工艺还存在许多不足。例如：排烟不仅造成较大热损失，还造成环境污染；设备投资及运行成本高；特别是整套设备的移动性极差，难以适应油井分散作业的要求。

针对蒸汽热采技术对热采高周期、深油层、粘稠油藏采收的不足，近些年又提出一种新的原油热采工艺技术——复合介质(即烟气水蒸汽的混合气)热采法，也称为气-汽热采，或简称为混合气热采。

与上述蒸汽锅炉热采技术相比，中国专利申请号为CN00210830.5，名称为《稠油热采蒸汽、燃气混合注气装置》、中国专利申请号为CN03278103.2，名称为《石油热采混合气注气装置》、中国专利申请号为CN200420054883.6，名称为《多功能高压高效燃烧器》相继在各方面都有了一定的改进。但是，这些专利装置在结构设计方面仍然存在不足之处，给实际应用带来不少困难。典型的是：燃烧室内温度过高(2000℃左右)，在油井背压较高的条件下(实际情况通常如此)，导致①燃烧室中火焰高温中心逐渐移向头部的迎火面，头部容易被烧损(如迎火端面、点火器点火头，油喷嘴雾化器等)；②燃烧段耐火内衬在高温高压(2000℃、16MPa)下容易产生爆裂、剥蚀现象，致使耐火内衬的使用效果显著下降，因而使燃烧器(或注气器)的使用寿命大大缩短(有时不足一个注气工作日)。如此等等，最终导致注气装置运行的可靠性和经济性受到严重影响。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是为石油尤其是稠油的开采提供一种可靠性强、易于操作、使用期长的注水式高压燃烧方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种油喷嘴管路注水式高压燃烧方法，其特征在于：该方法用于一注水式高压燃烧装置，该注水式高压燃烧装置包括头部、燃烧段、混合段三个部分，其中，燃烧段位于该注水式高压燃烧器的中间，燃烧段的一端与头部连接，另一端与混合段连接；在头部中设有配风器、油喷嘴、设置在油喷嘴管路上的注水口，点火器，风帽；燃烧段为一个圆筒状结构，其中间是燃烧室，燃烧室外侧是隔热套，隔热套外侧是冷却水套，冷却水套上设有冷却水套进口接头；混合段为一个空心的柱状，其中间空心的部分是混合室，混合室中设有消音罩，该混合段与燃烧段相接的一端设有调温器，在调温器处设有调温器进口接头、缩口衬套，缩口衬套一端与调温器进口接头与相接，另一端与消音罩相接；出口法兰位于混合段的外端；

该注水式高压燃烧方法包括如下步骤：

燃油从油喷嘴进入燃烧室，压缩空气从配风器进入燃烧室，从注水口通过油喷嘴管路从油喷嘴向燃烧室中注入一定量的水，使燃烧室内的工作温度从2000℃左右下降到1500～1600℃；点火器的工作端也通向燃烧室，燃油和空气进入燃烧室后雾化混合，由点火器点燃，完全燃烧后产生高温高压烟气，从燃油管路上的注水口注入一定量的水后吸收部分燃烧热，使燃烧室内的工作温度稳定在1500～1600℃，然后进入调温器与冷却水汇合，另有一股水由燃烧段中设置的冷却水套的进口接头进入冷却水套，再由的冷却水套出口经调温器的喷孔进入调温器内与高温高压烟气汇合，这股混合气流经缩口衬套进入消音罩，消音减振后进入混合室，混合均匀后由出口法兰进入油井管道。

优选的，注入水后，燃烧室内的工作温度可以保持在1500℃-1600℃。

有益效果：

1、由于注入水量吸收了一定量的燃烧热，大大降低了燃烧室内的工作温度(由不注水时的2000℃左右下降到注水后的1500～1600℃)，使得头部和燃烧段本体以及混合气发生装置主要部件的工作温度都能保持在材料的许可范围内，从而有效地提高了该装置的工作稳定性，延长了持续工作周期，使得该装置能够成为有效投放市场的定型产品。

2、注水后，由于燃烧室内的工作温度能保持在1500～1600℃，因此，仍然能够保证燃烧室内的温度水平，从而保证燃料的充分燃烧，其燃烧效率仍然能几乎达到100％。而且，注入水量及其所含热量仍然保持在混合气内，因此，仍然保持了该装置的热效率，使该装置可以实现高效、节能并长期安全运行。

3、将注水口设置在喷油嘴管路上，可以避免在燃烧器头部另外开孔，使得燃烧器头部结构得以简化，从而提高了燃烧器即混合气体发生装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

头部1，配风器2，油喷嘴3，注水口4，点火器5，风帽6，燃烧段7，隔热套8，冷却水套9，燃烧室10，调温器进口接头11，混合段12，消音罩13，混合室14，出口法兰15，缩口衬套16，调温器17，冷却水套进口接头18；

图2是本发明图1中燃烧器头部1的局部放大结构示意图；

图中有：头部1，配风器2，油喷嘴3，注水口4，点火器5，风帽6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的目的是为石油热采注气高压混合气发生装置提供一种新方法，可为石油尤其是稠油的开采创造出一种可靠性强、易于操作、使用期长(主要部件可以连续工作8000小时)、节能高效的替代新工艺。

该装置利用柴油、原油、天然气或液化气与压缩空气燃烧后产生的高温高压烟气与水相混合，从而产生温度、湿度可视要求调节的、主要由N2、CO2、水蒸汽(H2O)组成的混合气。该混合气体发生装置主要应用于石油的热力开采，将该混合气体发生装置产生的混合气直接注入油井，可有效提高石油、特别是稠油的采收率，为一种替代传统的以高压蒸汽锅炉为技术特征的采油新工艺。

参见图1，图2，本发明提供的一种油喷嘴管路注水式高压燃烧方法，该方法用于一注水式高压燃烧装置，该注水式高压燃烧装置包括头部1、燃烧段7、混合段12三个部分，其中，燃烧段7位于该注水式高压燃烧器的中间，燃烧段7的一端与头部1连接，另一端与混合段13连接；在头部1中设有配风器2、油喷嘴3、设置在油喷嘴3管路上的注水口4，点火器5，风帽6；燃烧段7为一个圆筒状结构，其中间是燃烧室10，燃烧室10外侧是隔热套8，隔热套8外侧是冷却水套9，冷却水套9上设有冷却水套进口接头18；混合段12为一个空心的柱状，其中间空心的部分是混合室14，混合室14中设有消音罩13，该混合段13与燃烧段7相接的一端设有调温器17，在调温器17处设有调温器进口接头11、缩口衬套16，缩口衬套16一端与调温器进口接头11与相接，另一端与消音罩13相接；出口法兰15位于混合段13的外端；

该注水式高压燃烧方法包括如下步骤：

燃油从油喷嘴3进入燃烧室10，压缩空气从配风器2进入燃烧室10，从注水口4通过油喷嘴管路从油喷嘴3向燃烧室10中注入一定量的水，使燃烧室10内的工作温度从2000℃左右下降到1500～1600℃；点火器5的工作端也通向燃烧室10，燃油和空气进入燃烧室10后雾化混合，由点火器5点燃，完全燃烧后产生高温高压烟气，从燃油管路上的注水口4注入一定量的水后吸收部分燃烧热，使燃烧室10内的工作温度稳定在1500～1600℃，然后进入调温器17与冷却水汇合，另有一股水由燃烧段7中设置的冷却水套9的进口接头18进入冷却水套9，再由的冷却水套9出口经调温器17的喷孔进入调温器17内与高温高压烟气汇合，这股混合气流经缩口衬套16进入消音罩13，消音减振后进入混合室14，混合均匀后由出口法兰15进入油井管道。

注入水后，燃烧室10内的工作温度可以保持在1500℃-1600℃。

参考图1，本发明提供的方法如下。在在燃烧器头部1的油喷嘴3管路上设置一个注水口4，注入一定量的水，该注入水与燃油一起喷入燃烧室，使燃烧室内的温度从2000℃左右下降到1500～1600℃，从而确保该装置能够长期安全稳定的运行。燃油从油喷嘴3进入燃烧室10，压缩空气从配风器2进入燃烧室10，点火器5的工作端也通向燃烧室10。

本实施例工作时，燃油和空气进入燃烧室10后雾化混合，由点火器5点燃，完全燃烧后产生高温高压烟气，从燃油管路注入一定量的水后吸收部分燃烧热，使燃烧段7内的工作温度稳定在1500～1600℃，然后进入调温器与冷却水汇合。另有一股水由燃烧段7中设置的冷却水套9的进口接头18进入冷却水套9，再由的冷却水套9出口经调温器17的喷孔进入调温器内与高温高压烟气汇合。这股混合气流经缩口衬套16进入消音罩13，消音减振后进入混合室14，混合均匀后由出口法兰15进入油井管道。

Claims (2)

1.一种油喷嘴管路注水式高压燃烧方法，其特征在于：该方法用于一注水式高压燃烧装置，该注水式高压燃烧装置包括头部(1)、燃烧段(7)、混合段(12)三个部分，其中，燃烧段(7)位于该注水式高压燃烧器的中间，燃烧段(7)的一端与头部(1)连接，另一端与混合段(13)连接；在头部(1)中设有配风器(2)、油喷嘴(3)、设置在油喷嘴(3)管路上的注水口(4)，点火器(5)，风帽(6)；燃烧段(7)为一个圆筒状结构，其中间是燃烧室(10)，燃烧室(10)外侧是隔热套(8)，隔热套(8)外侧是冷却水套(9)，冷却水套(9)上设有冷却水套进口接头(18)；混合段(12)为一个空心的柱状，其中间空心的部分是混合室(14)，混合室(14)中设有消音罩(13)，该混合段(13)与燃烧段(7)相接的一端设有调温器(17)，在调温器(17)处设有调温器进口接头(11)、缩口衬套(16)，缩口衬套(16)一端与调温器进口接头(11)与相接，另一端与消音罩(13)相接；出口法兰(15)位于混合段(13)的外端；

该注水式高压燃烧方法包括如下步骤：

燃油从油喷嘴(3)进入燃烧室(10)，压缩空气从配风器(2)进入燃烧室(10)，从注水口(4)通过油喷嘴管路从油喷嘴(3)向燃烧室(10)中注入一定量的水，使燃烧室(10)内的工作温度从2000℃左右下降到1500～1600℃；点火器(5)的工作端也通向燃烧室(10)，燃油和空气进入燃烧室(10)后雾化混合，由点火器(5)点燃，完全燃烧后产生高温高压烟气，从燃油管路上的注水口(4)注入一定量的水后吸收部分燃烧热，使燃烧室(10)内的工作温度稳定在1500～1600℃，然后进入调温器(17)与冷却水汇合，另有一股水由燃烧段(7)中设置的冷却水套(9)的进口接头(18)进入冷却水套(9)，再由的冷却水套(9)出口经调温器(17)的喷孔进入调温器(17)内与高温高压烟气汇合，这股混合气流经缩口衬套(16)进入消音罩(13)，消音减振后进入混合室(14)，混合均匀后由出口法兰(15)进入油井管道。

2.根据权利要求1所述的油喷嘴管路注水式高压燃烧方法，其特征在于注入水后，使燃烧室(10)内的工作温度保持在1500℃-1600℃。

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