專(zhuān)利名稱(chēng)：超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田采油設(shè)備，特別是涉及一種補(bǔ)燃式超臨界壓力注汽發(fā)生器〔又稱(chēng)復(fù)合熱載體發(fā)生器〕燃燒室的冗余冷卻裝置。
背景技術(shù)：
注汽發(fā)生器已在國(guó)內(nèi)大慶、遼河、勝利、新疆等各大油田進(jìn)行了多年應(yīng)用，并取得了一定的增油效果，但其使用范圍過(guò)去主要集中在淺層油藏和高滲透油藏上。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)展，我國(guó)現(xiàn)有的復(fù)合熱載體發(fā)生器，如專(zhuān)利98203951. 4《旋渦式噴嘴的復(fù)合熱載體發(fā)生器》、98203949. 2《復(fù)合熱載體發(fā)生器》、98203950. 6《具有氣化室的復(fù)合熱載體發(fā)生器》、02231765. 1《燃?xì)庹羝l(fā)生器》及200510022594. 7《亞臨界復(fù)合熱載體發(fā)生器的高溫高壓燃燒系統(tǒng)》等已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前油田生產(chǎn)的需要，因此，必須研制更大流量、更高壓力的超臨界壓力注汽發(fā)生器。然而，伴隨著注汽發(fā)生器流量、壓力及溫度的提高，又出現(xiàn)了新的亟待解決的技術(shù)問(wèn)題，其中之一就是注汽發(fā)生器內(nèi)襯燒損、毀壞問(wèn)題。在已公開(kāi)的發(fā)生器設(shè)計(jì)中，注汽發(fā)生器燃燒室的冷卻均采用在燃燒室殼體內(nèi)設(shè)置螺旋式或豎條式冷卻水套的再生冷卻方式，但當(dāng)發(fā)生器燃燒室壓力提高，且設(shè)備流量大，并連續(xù)長(zhǎng)期工作時(shí)，隨著復(fù)合熱載體溫度增高，為使設(shè)備摻混用水保持具有一定蒸汽干度的飽和狀態(tài)，其摻水量將逐漸減少，原有內(nèi)襯結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿(mǎn)足工作環(huán)境的要求，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)襯在火焰前鋒處呈環(huán)狀燒損、毀壞等現(xiàn)象，因而嚴(yán)重影響了注汽發(fā)生器在中深層主力油藏的正常使用。特別是當(dāng)發(fā)生器在超臨界壓力工作時(shí)，因冷卻工質(zhì)水存在大比熱區(qū)，在此區(qū)內(nèi)其體積隨工況變化較大，設(shè)備極易發(fā)生傳熱惡化現(xiàn)象，并進(jìn)而燒毀燃燒室內(nèi)襯，損壞設(shè)備。 因此，必須采取措施減少并控制高溫燃?xì)鈱?duì)冷卻介質(zhì)的傳熱總量，即對(duì)現(xiàn)有發(fā)生器燃燒室冷卻內(nèi)襯的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性突破改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置，即在改變現(xiàn)有發(fā)生器燃燒方式的基礎(chǔ)上(將原來(lái)集中在燃燒室頂部附近的一次性燃燒分成預(yù)燃燃燒及補(bǔ)燃燃燒兩個(gè)部分)，通過(guò)改進(jìn)冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，把原有的單一再生冷卻方式改為內(nèi)襯用空氣氣膜冷卻，中襯用水再生冷卻，并且，空氣氣膜冷卻為主，水再生冷卻為輔的冗余冷卻方式，從而提高內(nèi)襯冷卻效果，延長(zhǎng)設(shè)備工作壽命。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置由預(yù)燃室殼體、預(yù)燃室中襯、預(yù)燃室內(nèi)襯構(gòu)成。其中，預(yù)燃室殼體的前后端面采用內(nèi)錐形(或球形)；預(yù)燃室中襯和內(nèi)襯外緣設(shè)有多頭螺旋槽，且預(yù)燃室內(nèi)襯的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)切向噴嘴；預(yù)燃室內(nèi)襯插裝于中襯內(nèi)孔中，通過(guò)尾端焊接(或其它固接方式)連接，可承壓密封；預(yù)燃室內(nèi)襯和中襯的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體中；預(yù)燃室內(nèi)襯與中襯之間形成的螺旋通道構(gòu)成空氣冷卻套，預(yù)燃室中襯和殼體之間形成的螺旋通道構(gòu)成水冷卻套。超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置，除用于預(yù)燃室貧油燃燒所需空氣外的其余空氣經(jīng)由冷卻空氣入口全部進(jìn)入空氣冷卻套，由空氣冷卻套內(nèi)壁上的多個(gè)切向噴嘴噴入預(yù)燃室，在空氣冷卻套內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜，并在此過(guò)程中吸收燃?xì)庵械臒崃款A(yù)熱自身。超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置，預(yù)燃室所需冷卻用水全部經(jīng)由冷卻水入口進(jìn)入水冷卻套，對(duì)空氣冷卻套中的受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，并在氣膜冷卻不佳時(shí)，保護(hù)預(yù)燃室不被損壞。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備燒損毀壞和現(xiàn)象進(jìn)行觀(guān)察、分析及計(jì)算，本實(shí)用新型改進(jìn)了設(shè)備結(jié)構(gòu)和冷卻方式，并以此解決了注汽發(fā)生器的內(nèi)襯燒損問(wèn)題。1、燃燒室內(nèi)設(shè)置空氣冷卻套，使用空氣進(jìn)行氣膜冷卻。注汽發(fā)生器工作過(guò)程中，其燃燒所需空氣分成兩路壓入燃燒室內(nèi)。其中，一路供給預(yù)燃室，直接用于貧油燃燒；另一路供給預(yù)燃室空氣冷卻套，通過(guò)設(shè)置于其內(nèi)襯上的多個(gè)切向小孔噴入預(yù)燃室，在空氣冷卻套內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜。由于該氣膜隔開(kāi)了高溫燃?xì)馀c內(nèi)壁，并在流動(dòng)過(guò)程中不斷吸收燃?xì)鉄崃浚档土巳細(xì)鉁囟群腿細(xì)獗褥手?，因而，提高了保護(hù)效果，有效避免了內(nèi)襯燒損或毀壞。同時(shí)，由于在此過(guò)程中對(duì)未參與燃燒的空氣進(jìn)行了有效預(yù)熱，還連帶提高了下一步補(bǔ)燃階段的燃燒效率。氣膜冷卻的突出特點(diǎn)是在任何條件(包括在超臨界壓力工作條件)下，都不會(huì)像水冷卻那樣產(chǎn)生傳熱惡化現(xiàn)象，有效避免了發(fā)生器在超臨界壓力工作條件下因傳熱惡化造成的燒損或毀壞。2、空氣冷卻套外設(shè)置水冷卻套，形成冗余冷卻，避免傳熱惡化。當(dāng)發(fā)生器工作時(shí)，冷卻水壓入水冷卻套，在其螺旋通道內(nèi)強(qiáng)迫流動(dòng)，并對(duì)空氣冷卻套內(nèi)的己受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了冷卻效果，并形成了冗余冷卻。與此同時(shí)，因受接近燃?xì)饪諝鈿饽さ睦鋮s保護(hù)，水冷卻套中的再生冷卻水溫度也得到了有效控制， 從而避免了傳熱惡化現(xiàn)象產(chǎn)生。

圖1為本實(shí)用新型的預(yù)燃室冷卻系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置由預(yù)燃室殼體1、預(yù)燃室中襯2、預(yù)燃室內(nèi)襯3構(gòu)成。其中，預(yù)燃室殼體1的前端面4和后端面10均為內(nèi)錐形，通過(guò)預(yù)燃室殼體1上連接法蘭螺紋5和法蘭螺紋9上的螺紋法蘭、雙頭螺柱及螺母，分別與位于其前后兩端的預(yù)燃室噴注器殼體及補(bǔ)燃噴注器殼體的球形端面壓緊密封。預(yù)燃室中襯2外緣設(shè)有多頭螺旋槽。預(yù)燃室內(nèi)襯3外緣亦設(shè)有多頭螺旋槽，且其內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)切向噴嘴 8。預(yù)燃室內(nèi)襯3插裝于中襯2內(nèi)孔中，二者通過(guò)尾端焊接連接，并可承壓密封。預(yù)燃室內(nèi)襯3與中襯2之間構(gòu)成的螺旋通道為空氣冷卻套7，預(yù)燃室中襯2和殼體1之間構(gòu)成的螺旋通道為水冷卻套6。預(yù)燃室內(nèi)襯3和中襯2的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體1中。本實(shí)用新型工作過(guò)程補(bǔ)燃式超臨界壓力注汽發(fā)生器正常工作時(shí)，其燃燒所需空氣在預(yù)燃噴注器內(nèi)分成兩路，其中一路直接噴入預(yù)燃室與所噴入的燃料摻混后進(jìn)行貧油燃燒；另一路全部進(jìn)入空氣冷卻套7，經(jīng)由空氣冷卻套內(nèi)襯3上的多個(gè)切向噴嘴8噴入預(yù)燃室，在其內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜，防止火焰與空氣冷卻套內(nèi)壁直接接觸，同時(shí)，通過(guò)這部分空氣的摻混吸熱，逐步降低燃?xì)鉁囟群腿細(xì)獗褥手?，從而多方位保護(hù)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，綜合提高保護(hù)效果，進(jìn)一步避免內(nèi)襯燒損或毀壞。另外，由于在此過(guò)程中對(duì)未參與燃燒的空氣進(jìn)行了有效預(yù)熱，連帶提高了下一步補(bǔ)燃階段的燃燒效率。為進(jìn)一步提高預(yù)燃室的冷卻效果，增強(qiáng)安全防護(hù)，在上述空氣冷卻套7的外表面又增設(shè)了水冷卻套6，對(duì)其進(jìn)行再生冷卻。當(dāng)發(fā)生器工作時(shí)，冷卻水進(jìn)入預(yù)燃室水冷卻套6， 在螺旋形通道中強(qiáng)迫流動(dòng)，并對(duì)空氣冷卻套中的受熱空氣進(jìn)行冷卻，以進(jìn)一步增強(qiáng)冷卻效果，同時(shí)，一旦氣膜冷卻不佳時(shí)，通過(guò)再生冷卻進(jìn)行冗余保護(hù)，以確保設(shè)備安全完好。
權(quán)利要求1.超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置，由預(yù)燃室殼體、預(yù)燃室中襯、預(yù)燃室內(nèi)襯構(gòu)成，其特征在于，預(yù)燃室殼體(1)的前后端面采用內(nèi)錐形；預(yù)燃室中襯(2) 和內(nèi)襯(3)外緣設(shè)有多頭螺旋槽，且預(yù)燃室內(nèi)襯(3)的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)切向噴嘴(8);預(yù)燃室內(nèi)襯(3)插裝于中襯(2)內(nèi)孔中，采用尾端焊接或其它固接方式，為承壓密封狀；預(yù)燃室內(nèi)襯⑶和中襯⑵的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體⑴中；預(yù)燃室內(nèi)襯⑶與中襯⑵之間形成螺旋通道，構(gòu)成空氣冷卻套，預(yù)燃室中襯(2)和殼體(1)之間形成螺旋通道，構(gòu)成水冷卻套。
專(zhuān)利摘要超臨界壓力油田注汽發(fā)生器補(bǔ)燃式燃燒室冗余冷卻裝置，涉及一種油田采油設(shè)備，包括有預(yù)燃室殼體1、預(yù)燃室內(nèi)襯2、預(yù)燃室內(nèi)襯3。預(yù)燃室殼體1與中襯2之間形成水冷卻套6，預(yù)燃室中襯2與內(nèi)襯3之間形成空氣冷卻套7，空氣冷卻套內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)切向空氣噴嘴8，空氣由噴嘴8噴出，在內(nèi)襯2接觸燃?xì)獗砻嫘纬蛇B續(xù)氣膜，冷卻預(yù)燃室。冷卻水強(qiáng)迫流過(guò)水冷卻套6，對(duì)空氣冷卻套內(nèi)已受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，并對(duì)高溫燃?xì)鈱?shí)施冗余冷卻。本實(shí)用新型通過(guò)改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和冷卻方式的方法解決了注汽發(fā)生器的內(nèi)襯燒損和毀壞問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21B43/24GK202149485SQ20112025504
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者關(guān)兵, 劉殿璽 申請(qǐng)人:關(guān)兵, 劉殿璽, 廉桂南