專利名稱：石油熱采混合氣注氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田稠油熱采專用設(shè)備，特別涉及一種稠油熱采蒸汽、燃?xì)饣旌献庋b置。該裝置可產(chǎn)生高壓、高溫的燃?xì)?、蒸汽混合氣并直接注入油層，用于石油熱力開采，從而提高石油的采收率，減少熱采的成本。此外，該裝置還可用于向油層單注熱水。
背景技術(shù)：
在石油開采領(lǐng)域中，開采稠油一般采用熱力開采技術(shù)，如將高壓、高溫燃?xì)狻⒄羝旌蠚庾⑷刖掠蛯?，通過加溫加壓降低稠油粘度和提高采油驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)高效率開采稠油。以往傳統(tǒng)的熱力開采大多是用地面鍋爐產(chǎn)生高壓高溫蒸汽注入井下油層進(jìn)行，但是這種熱采裝置存在許多不足，比如熱損失大，設(shè)備及生產(chǎn)成本高，原油開采效率低，對(duì)環(huán)境造成一定污染，特別是整套設(shè)備的可移動(dòng)性差，難以適應(yīng)油井分散作業(yè)的要求。為了克服上述不足，中國專利于2000年12月6日公告一件名稱為《稠油熱采蒸汽、燃?xì)饣旌献庋b置》，申請(qǐng)?zhí)枮?0210830.5的實(shí)用新型專利。該專利與上述熱采鍋爐相比，不論在技術(shù)上，還是在效率、成本、節(jié)能、機(jī)動(dòng)性等方面都取得了很大進(jìn)步，但是這種裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還存在許多不足，給實(shí)際應(yīng)用帶來困難，比如1、前段的燃燒室由內(nèi)壁與外壁夾套構(gòu)成，夾套中設(shè)有螺旋型冷卻水槽，該冷卻水槽與一個(gè)外冷卻水閉路循環(huán)系統(tǒng)連接構(gòu)成冷卻系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)由于內(nèi)壁直接面對(duì)燃燒室，容易被高溫?zé)龤鉄g，冷卻水槽內(nèi)也容易結(jié)垢，使冷卻水流動(dòng)不暢，甚至發(fā)生故障；2、外置冷卻水閉路循環(huán)系統(tǒng)不僅增加了設(shè)備成本，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且不利于節(jié)省能源，換句話說，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)如果正常工作將會(huì)帶走許多熱量，而這些熱量又無法加以利用，如果不正常工作則將會(huì)引發(fā)事故；3、汽化水入口設(shè)在燃燒室內(nèi)，由于汽化時(shí)吸收大量熱量，不利于柴油在燃燒室完全燃燒；4、該機(jī)只能用于注氣而不能用來注熱水，功能比較單一。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型從結(jié)構(gòu)改進(jìn)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、使用壽命長，而且更加先進(jìn)的高效、節(jié)能型的石油熱采混合氣注氣裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種石油熱采混合氣注氣裝置，由殼體構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室、一個(gè)中段的摻混室和一個(gè)后段的膨脹室，燃燒室與摻混室通過噴燃口相通，摻混室與膨脹室通過孔相通，燃燒室頂部設(shè)有油氣混合噴射結(jié)構(gòu)和火花塞，膨脹室尾部設(shè)有排氣口，燃燒室內(nèi)壁上設(shè)有水套，該水套與殼體之間設(shè)有螺旋型水槽，水套內(nèi)壁上設(shè)有由耐火材料構(gòu)成的內(nèi)襯，由此形成雙層隔熱結(jié)構(gòu)；螺旋型水槽的進(jìn)口與進(jìn)水管連接，出口與A注水孔連接，A注水孔布置在摻混室內(nèi)，由此形成冷卻、汽化一體結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容和變化解釋如下1、上述方案中，所述雙層隔熱結(jié)構(gòu)的一層是耐火材料內(nèi)襯，另一層是螺旋型水槽。所述冷卻、汽化一體結(jié)構(gòu)，其含意是指該螺旋型冷卻水槽在功能上不僅作為燃燒室外層的冷卻結(jié)構(gòu)，同時(shí)也作為汽化中的注水部分，換句話說其水槽在結(jié)構(gòu)和功能方面是共用性的，這也是本方案與現(xiàn)有技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別之一。
2、上述方案中，為了提高內(nèi)襯隔熱和耐高溫的效果，可以采用耐高溫陶瓷內(nèi)襯，其后部中央位置有一噴燃口。由于噴燃口在高溫、高速氣流作用下易磨損，為了提高其耐磨性，可以在噴燃口內(nèi)鑲嵌一個(gè)減磨套，由此形成耐磨結(jié)構(gòu)。減磨套與內(nèi)襯設(shè)計(jì)成一種可更換的連接結(jié)構(gòu)。
3、上述方案中，為了有利于水的汽化以及蒸汽與燃?xì)獾膿交?，A注水孔所述A注水孔在摻混室內(nèi)沿圓周切向呈螺旋斜孔布置。
4、上述方案中，為了有利于柴油在燃燒室內(nèi)完全燃燒，所述燃燒室頂部設(shè)有噴孔盤，噴孔盤在沿燃燒室內(nèi)壁的周向位置上分布有若干進(jìn)氣孔，該進(jìn)氣孔通過環(huán)形槽與進(jìn)氣管相通。這樣在燃燒室頭部形成一圈氣幕，使進(jìn)入燃燒室的油氣進(jìn)一步混合燃燒。
5、上述方案中，所述螺旋型水槽由水套外緣上的螺旋槽與殼體的內(nèi)緣拼合形成，為了增加冷卻水與水套的接觸面，提高冷卻效果，螺旋槽截面的兩側(cè)為漸開線形。
6、上述方案中，所述摻混室與膨脹室之間采用帶罩體的消音器進(jìn)行分割，消音器上設(shè)有若干加旋孔，加旋孔沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。這樣既能起到消音作用，又能通過加旋孔將燃?xì)馀c蒸汽進(jìn)一步混合并膨脹。
7、上述方案中，為了使本裝置具有熱水功能，可以在摻混室內(nèi)壁上套裝一個(gè)噴水圈，該噴水圈上沿周向均勻設(shè)有若干個(gè)B注水孔，該B注水孔經(jīng)環(huán)形槽與進(jìn)水管相通，由此形成注水通道。這樣當(dāng)需要時(shí)可以通過B注水孔注大量的水，從而產(chǎn)生大量熱水，用于熱采注熱水工藝，使注氣機(jī)具有注氣和注熱水兩種功能。
本實(shí)用新型技術(shù)核心是將內(nèi)襯和水套雙重隔熱結(jié)構(gòu)與冷卻水引入摻混室合理利用相結(jié)合為本質(zhì)的方案。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型對(duì)燃燒室的改進(jìn)，由于采用了內(nèi)襯、水套雙重隔熱結(jié)構(gòu)，直接接觸燃?xì)獾膬?nèi)襯因采用耐火隔熱材料，間接接觸燃?xì)獾乃诇囟纫巡皇翘?，故①、水套中冷卻水的流量不需要太大，而且在冷卻燃燒室之后，可全部通過注水孔A進(jìn)入摻混室汽化，這樣一方面發(fā)揮了水流的冷卻作用，另一方面其冷卻時(shí)吸收的熱量充分得到利用；②、省去了一套獨(dú)立的冷卻水閉路循環(huán)系統(tǒng)；③、由于雙重隔熱效果良好，水套和外殼體上的溫度較低，可以長期正常工作；④、由于內(nèi)襯的保溫作用，冷卻水的溫度較低，有利于防止水垢的產(chǎn)生。
2、本實(shí)用新型由于燃燒室中的內(nèi)襯采用耐高溫陶瓷材料制成，有效防止了燃燒室外層因過熱而損壞的現(xiàn)象，從而大大提高注氣裝置的使用壽命。
3、本實(shí)用新型在內(nèi)襯噴燃口內(nèi)鑲嵌一個(gè)可更換的減磨套，這樣可減緩燃燒室下端容腔突然縮小的噴燃口，在高溫、高速氣流沖擊下磨損，可延長內(nèi)襯使用壽命。
4、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比汽化水A注水孔不設(shè)在燃燒室，而是在其下向的摻混室，這樣的布置有利于柴油在燃燒室處于最佳狀態(tài)下燃燒，燃?xì)庠谕ㄟ^噴燃口進(jìn)入摻混室再加入汽化水。另外將A注水孔在摻混室內(nèi)沿圓周切向呈螺旋斜孔布置，有利于水的汽化以及與燃?xì)獾膿交臁?br> 5、本實(shí)用新型在沿燃燒室內(nèi)壁的周向位置上分布有若干進(jìn)氣孔(即環(huán)形進(jìn)氣孔)，這種設(shè)計(jì)可以在燃燒室頭部形成一圈氣幕，有利于柴油在燃燒室的充分燃燒。
6、本實(shí)用新型將螺旋型冷卻水槽截面的兩側(cè)設(shè)計(jì)成漸開線形，可以增加水套外緣與冷卻水的接觸面，提高冷卻效果。
7、本實(shí)用新型在摻混室內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形分布的若干個(gè)B注水孔，需要時(shí)可以通過B注水孔注大量的水，從而在摻混室內(nèi)產(chǎn)生大量熱水，用于熱采注熱水工藝，使注氣裝置具有注氣和注熱水兩種功能。


附圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖視圖。
以上附圖中1、排氣口；2、膨脹室；3、加旋孔；4、B注水孔；5、摻混室；6、A注水孔；7、噴燃口；8、燃燒室；9、進(jìn)氣孔；10、火花塞；11、噴油嘴；12、進(jìn)氣管；13、進(jìn)油管；14、進(jìn)氣管；15、頂蓋；16、噴孔盤；17、進(jìn)水管；18、上殼體；19、水套；20、內(nèi)襯；21、減磨套；22、進(jìn)水管；23、噴水圈；24、下殼體；25、消音器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例參見附圖1所示，一種石油熱采混合氣注氣裝置，由頂蓋15、上殼體18、下殼體24組成的一個(gè)筒體，筒體下端為排氣口1。
上殼體18內(nèi)孔中設(shè)有雙層隔熱的水套19與內(nèi)襯20，內(nèi)襯20采用耐高溫陶瓷材料構(gòu)成，因此具有很好的隔熱效果。下殼體24內(nèi)孔中設(shè)有噴水圈23與消音器25，由此將裝置內(nèi)腔分隔為上部的燃燒室8、中部的摻混室5、下部的膨脹室2。燃燒室8與摻混室5中間為噴燃口7，由孔徑先漸縮、后漸擴(kuò)的內(nèi)襯20下部構(gòu)成。
頂蓋15上裝有進(jìn)氣管14、火花塞10和噴孔盤16。進(jìn)氣管14通過噴孔盤16上的環(huán)形槽、進(jìn)氣孔9與燃燒室8相通，若干進(jìn)氣孔9沿燃燒室8內(nèi)壁的周向位置上分布，工作時(shí)在燃燒室8頭部形成一圈氣幕。火花塞10通過噴孔盤16上的小孔與燃燒室8相通。頂蓋15上還裝有油氣混合噴射結(jié)構(gòu)的噴油嘴11，其外層與進(jìn)氣管12相通，內(nèi)層與進(jìn)油管13相通，內(nèi)外層孔腔在噴油嘴11頭部會(huì)合并通過噴孔盤16上的小孔與燃燒室8相通。
在上殼體18、下殼體24的上部法蘭處分別裝有進(jìn)水管17和進(jìn)水管22，水套19與上殼體18之間設(shè)有螺旋型水槽，螺旋型水槽由水套19外緣上的螺旋槽與上殼體18的內(nèi)緣拼合形成，螺旋槽截面的兩側(cè)為漸開線形。進(jìn)水管17與螺旋型水槽的進(jìn)口連接，螺旋型水槽出口與A注水孔6連接，A注水孔6與摻混室5相通，并在摻混室5內(nèi)沿圓周切向呈螺旋斜孔布置。內(nèi)襯20的噴燃口7處裝有可更換的減磨套21。摻混室5內(nèi)壁上套裝一個(gè)噴水圈23，該噴水圈23上沿周向均勻設(shè)有若干個(gè)B注水孔4，該B注水孔4經(jīng)環(huán)形槽與進(jìn)水管22相通，由此形成注熱水通道。摻混室5與膨脹室2之間采用帶罩體的消音器25進(jìn)行分割，消音器25上設(shè)有若干加旋孔3，加旋孔3沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。
本實(shí)施例工作時(shí)燃油與高壓空氣分別由裝在頂蓋15上的進(jìn)油管13、進(jìn)氣管12進(jìn)入噴油嘴11在其頭部初步混合，并通過噴孔盤16噴入燃燒室8進(jìn)一步混合。在火花塞10點(diǎn)火后燃油在空氣中燃燒并形成高溫、高壓的煙氣，經(jīng)噴燃口7進(jìn)入摻混室5，與由水套19下部的A注水孔6注入的水相遇，水吸熱汽化變?yōu)檎羝瑫r(shí)使煙氣降溫，兩者在摻混室5混合變?yōu)闊煔?、蒸汽混合氣，再?jīng)消音器25加旋孔3進(jìn)入膨脹室2進(jìn)一步混合并膨脹，經(jīng)膨脹室2下部逐步加速最后經(jīng)排氣口1注入油層。
另一路高壓空氣通過進(jìn)氣管14、噴孔盤16上呈環(huán)狀分布的進(jìn)氣孔9，進(jìn)入燃燒室8并吹向燃燒室8周邊，可補(bǔ)充燃油燃燒時(shí)氧氣的不足，保證燃油在燃燒室8中的充分燃燒。
冷卻水通過進(jìn)水管17進(jìn)入上殼體18與水套19間形成的螺旋型水槽，對(duì)燃燒室8產(chǎn)生的高溫進(jìn)行冷卻，最后通過水套19下部的A注水孔6進(jìn)入摻混室5變?yōu)檎羝?br> 進(jìn)水管22平時(shí)關(guān)閉，需要時(shí)可通過下殼體24上法蘭、噴水圈23的B注水孔4向摻混室5注入較大量的水，可進(jìn)一步吸收混合氣的熱量，從而產(chǎn)生大量的熱水，經(jīng)消音器25的加旋孔3、膨脹室2、排氣口1注入油層，適于采油工藝注熱水之用。
噴燃口7處的減磨套用于減少內(nèi)襯20的磨損。
上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種石油熱采混合氣注氣裝置，由殼體構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室[8]、一個(gè)中段的摻混室[5]和一個(gè)后段的膨脹室[2]，燃燒室[8]與摻混室[5]通過噴燃口[7]相通，摻混室[5]與膨脹室[2]通過孔相通，燃燒室[8]頂部設(shè)有油氣混合噴射結(jié)構(gòu)和火花塞[10]，膨脹室[2]尾部設(shè)有排氣口[1]，燃燒室[8]內(nèi)壁上設(shè)有水套[19]，該水套[19]與殼體之間設(shè)有螺旋型水槽，其特征在于水套[19]內(nèi)壁上設(shè)有由耐火材料構(gòu)成的內(nèi)襯[20]，由此形成雙層隔熱結(jié)構(gòu)；螺旋型水槽的進(jìn)口與進(jìn)水管[17]連接，出口與A注水孔[6]連接，A注水孔[6]布置在摻混室[5]內(nèi)，由此形成冷卻、汽化一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述內(nèi)襯[20]采用耐高溫陶瓷內(nèi)襯，其后部中央位置有一噴燃口[7]，該噴燃口[7]內(nèi)鑲嵌有減磨套[21]，由此形成耐磨結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述A注水孔[6]在摻混室[5]內(nèi)沿圓周切向呈螺旋斜孔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述燃燒室[8]頂部設(shè)有噴孔盤[16]，噴孔盤[16]在沿燃燒室[8]內(nèi)壁的周向位置上分布有若干進(jìn)氣孔[9]，該進(jìn)氣孔[9]通過環(huán)形槽與進(jìn)氣管[14]相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述螺旋型水槽由水套[19]外緣上的螺旋槽與殼體的內(nèi)緣拼合形成，螺旋槽截面的兩側(cè)為漸開線形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述摻混室[5]與膨脹室[2]之間采用帶罩體的消音器[25]進(jìn)行分割，消音器[25]上設(shè)有若干加旋孔[3]，加旋孔[3]沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油熱采混合氣注氣裝置，其特征在于所述摻混室[5]內(nèi)壁上套裝一個(gè)噴水圈[23]，該噴水圈[23]上沿周向均勻設(shè)有若干個(gè)B注水孔[4]，該B注水孔[4]經(jīng)環(huán)形槽與進(jìn)水管[22]相通，由此形成注水通道。
專利摘要一種石油熱采混合氣注氣裝置，由殼體構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室[8]、一個(gè)中段的摻混室[5]和一個(gè)后段的膨脹室[2]，燃燒室[8]頂部設(shè)有油氣混合噴射結(jié)構(gòu)和火花塞[10]，膨脹室[2]尾部設(shè)有排氣口[1]，燃燒室[8]內(nèi)壁上設(shè)有水套[19]，該水套[19]與殼體之間設(shè)有螺旋型水槽，其特征在于水套[19]內(nèi)壁上設(shè)有由耐火材料構(gòu)成的內(nèi)襯[20]，由此形成雙層隔熱結(jié)構(gòu)；螺旋型水槽的進(jìn)口與進(jìn)水管[17]連接，出口與A注水孔[6]連接，A注水孔[6]布置在摻混室[5]內(nèi)，由此形成冷卻、汽化一體結(jié)構(gòu)。本裝置通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)獲得了一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、使用壽命長，而且更加先進(jìn)的高效、節(jié)能型石油熱采混合氣注氣裝置。此外，該裝置還可用于向油層單注熱水。
文檔編號(hào)E21B43/16GK2654854SQ0327810
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者魯維加, 印濤 申請(qǐng)人:太倉市新陽光機(jī)械制造有限公司