地下燃燒對流加熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了地下燃燒對流加熱裝置，包括：井套注風管、助燃氣體輸送管、燃氣輸送管、點火裝置、燃燒器，阻燃流體輸送管；阻燃流體輸送管其出口位于燃燒器的位置或其下方；所述的阻燃流體輸送管井上段與助燃氣體輸送管、井套注風管相連通。燃燒器設(shè)在井下，開放燃燒，高壓空氣隔離火焰，產(chǎn)生混合加熱介質(zhì)，熱源與被加熱物質(zhì)直接接觸，省略了熱交換的過程，減少了熱量損失，井套注風管通入的高壓空氣作為加熱介質(zhì)，阻斷了燃燒器產(chǎn)生的火焰與開采區(qū)內(nèi)可燃氣的接觸，在燃燒器周圍輸入CO2氣體或水，起到了保護作用，更加安全可靠。助燃氣體輸送管、井套注風管、阻燃流體輸送管互通可實現(xiàn)CO2氣體和高壓空氣的轉(zhuǎn)換。
【專利說明】
地下燃燒對流加熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于石油、油頁巖開采領(lǐng)域，具體涉及地下開放燃燒對流加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在世界各地存在廣泛分布的烴儲層，其在可預(yù)見的將來代表用于世界經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵能源。這些儲層時常包含粘性的烴混合物-被稱為“焦油”、“重油”或“超重油”，其在大約37.5°C處測量時典型地具有在大約3000至1000000厘泊范圍內(nèi)的粘性。許多承載烴的地質(zhì)巖層包含這種烴混合物，其因為烴內(nèi)容物的高的粘性而不允許烴內(nèi)容物迅速地流向井筒以便開采。在某些烴儲層中，例如油頁巖儲層中，烴成分必須熱分解成更低分子量的化合物，以便實現(xiàn)從儲層中對其進行回收。在某些情況下，必須將儲層加熱至超過300°C的溫度，以便實現(xiàn)烴儲層中的烴的開采。
[0003]對于油頁巖儲層中的有機質(zhì)進行原位轉(zhuǎn)化與開采，又被稱為地下干餾工藝，即直接對地下的油頁巖進行干餾，從而使油氣通過生產(chǎn)井直接從地下導(dǎo)出至地面上。根據(jù)加熱方式不同，主要分為傳導(dǎo)加熱(電加熱、燃燒加熱)、流體對流加熱和輻射加熱。目前采取電加熱方式的技術(shù)最典型的就是殼牌公司的ICP技術(shù)，這項技術(shù)采用垂直鉆井法，將電加熱器經(jīng)鉆孔放置到油頁巖礦層內(nèi)，利用熱傳導(dǎo)作用加熱油頁巖層，將油頁巖中的干酪根轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的油氣產(chǎn)物，然后運用傳統(tǒng)的采油方法將這些油氣產(chǎn)物抽至地面。
[0004]采用流體對流加熱方式的原位轉(zhuǎn)化技術(shù)有太原理工大學的對流加熱技術(shù)，該工藝的基本步驟是:首先在地面布置多個垂直豎井，將該井群鉆入將要開采的油頁巖礦層，然后利用該井群將油頁巖礦層壓裂，使將要開采的油頁巖礦層出現(xiàn)沿水平方向延展的巨型裂紋，使處在油頁巖礦層位置井群的井眼全部聯(lián)通，然后將生產(chǎn)井和注熱井間隔輪換使用，將溫度在400°C?700°C范圍內(nèi)的過熱蒸汽沿注熱井注入已經(jīng)壓裂的油頁巖礦層，使其充分加熱，油頁巖礦層中的油母質(zhì)熱解后形成油氣，并經(jīng)低溫蒸汽或冷凝水攜帶從生產(chǎn)井排到地面。
[0005]同樣，雪弗龍的Crush技術(shù)也采取了流體對流加熱方式，該技術(shù)首先需要對頁巖層行爆破壓裂，利用高溫CO2對油頁巖層進行加熱，并將油氣等產(chǎn)物通過垂直井導(dǎo)出。采取輻射加熱方式的技術(shù)主要有:美國伊利諾理工大學和勞倫斯利物莫國家實驗室提出并開發(fā)的LLNL射頻技術(shù)，采用改進的無線射頻加熱方式對對油頁巖進行加熱，具有穿透力強，容易控制，縮短了熱擴散的時間；雷神公司的RF/CF技術(shù)，是另一項利用射頻技術(shù)加熱、超臨界流體作載體，對油頁巖層進行加熱的技術(shù)。首先在油頁巖巖層中布置射頻發(fā)射裝置，對油頁巖進行加熱，然后將超臨界CO2注入到開采巖層中，油頁巖熱解生成的氣體被驅(qū)散至采油井。在地面將C02氣體分離繼續(xù)注回井中，同時將油頁巖熱解產(chǎn)生油和氣體提取出來。中國專利CN201520114231.5，一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，介紹了一種采用了在密閉的燃燒腔內(nèi)燃燒加熱的方法，它在井底設(shè)有一個密封的燃燒腔，燃燒腔設(shè)有空氣輸入管、燃料輸入管，廢氣輸出管、廢水輸出管，向腔內(nèi)通入空氣和燃料，并在腔內(nèi)點燃，燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)廢氣輸出管排出，廢氣輸出管周圍還設(shè)有熱交換管，管內(nèi)裝有吸熱介質(zhì)，使廢氣冷卻，廢氣中的水蒸氣凝結(jié)成水，水量到一定程度經(jīng)廢水輸出管輸出；整個裝置由密封的燃燒腔對井下油氣進行加熱，以及廢氣輸出管周圍的熱交換管中的吸熱介質(zhì)對井下油氣進行加熱。
[0006]綜上，流體對流加熱技術(shù)中，主要采用地面上加熱水蒸氣或CO2氣體后，輸入開采區(qū)，熱量損失大。另一種在地下封閉式燃燒加熱方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以實現(xiàn)，同時也存在熱效率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是，為了解決采用流體對流加熱技術(shù)開采油頁巖、重油流體過程中，熱量損失大、利用率低、成本高的問題，而提供一種地下開放燃燒對流加熱裝置。
[0008]地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3、點火裝置4、燃燒器103;
[0009]助燃氣體輸送管101和燃氣輸送管3與燃燒器103相連，燃燒器103設(shè)在井套201內(nèi)，開采區(qū)處；
[0010]所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，還包括:溫度監(jiān)測裝置5、氣壓監(jiān)測裝置7、流量監(jiān)測裝置8、中央控制器6;
[0011 ]所述的地下開放燃燒對流加熱裝置還包括:阻燃流體輸送管9，其出口位于燃燒器103的位置或其下方；
[0012]所述的阻燃流體輸送管9井上段與助燃氣體輸送管101、井套注風管102相連通，并分別設(shè)有連通閥。
[0013]使用時，打開井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3閥門，啟動點火裝置4，燃氣和助燃氣體在燃燒器103中混合，點火裝置4點燃混合氣體，燃燒，加熱井套內(nèi)井套注風管102注入的高壓空氣，高壓空氣與燃燒產(chǎn)生的水蒸氣及其它廢氣混合，產(chǎn)生混合加熱介質(zhì)進入采油區(qū)或油頁巖壓裂縫隙加熱，熱量擴散重油或油頁巖礦層中的油母質(zhì)熱解后形成油氣，混合加熱介質(zhì)從采油井口排出；
[0014]高壓空氣作為加熱介質(zhì)，同時也阻斷了燃燒器產(chǎn)生的火焰與開采區(qū)內(nèi)可燃氣的接觸，阻燃流體輸送管10輸送的CO2氣體或水，可調(diào)解上述混合氣體中各種氣體組份，更加可靠，保證了燃燒器103在井下安全運行。如果井下發(fā)生意外，可關(guān)閉燃氣輸送管3、助燃氣體輸送管101、井套注風管102的閥門，打開連通閥，助燃氣體輸送管101和井套注風管102向井下輸送CO2氣體。根據(jù)溫度監(jiān)測裝置5、氣壓監(jiān)測裝置7和流量監(jiān)測裝置8的數(shù)據(jù)，中央控制器6調(diào)整各種氣體的注入量，以改變混合加熱介質(zhì)的組份，以適應(yīng)開采區(qū)各種復(fù)雜的環(huán)境，啟動應(yīng)急方案。
[0015]本實用新型提供了地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3、點火裝置4、燃燒器103，阻燃流體輸送管9;阻燃流體輸送管9其出口位于燃燒器103的位置或其下方;所述的阻燃流體輸送管9井上段與助燃氣體輸送管101、井套注風管102相連通，并分別設(shè)有連通閥。
[0016]燃燒器設(shè)在井下，開放燃燒，高壓空氣隔離火焰，產(chǎn)生混合加熱介質(zhì)，熱源與被加熱物質(zhì)直接接觸，省略了熱交換的過程，減少了熱量損失，井套注風管102通入的高壓空氣既作為加熱介質(zhì)，高壓空氣作為加熱介質(zhì)，同時也阻斷了燃燒器產(chǎn)生的火焰與開采區(qū)內(nèi)可燃氣的接觸，在燃燒器103周圍輸入CO2氣體或水，起到了保護作用，更加安全可靠。助燃氣體輸送管101、井套注風管102、阻燃流體輸送管9互通可實現(xiàn)CO2氣體和高壓空氣的轉(zhuǎn)換，意外時，高壓空氣通道全部轉(zhuǎn)換為CO2氣體通道。多一道安全屏障。
【附圖說明】

[0017]圖1為本實用新型地下開放燃燒對流加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本實用新型地下開放燃燒對流加熱裝置的使用狀態(tài)圖；
[0019]圖3為本實用新型地下開放燃燒對流加熱裝置的另一實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例1地下開放燃燒對流加熱方法[0021 ]地下開放燃燒對流加熱方法，它包括:
[0022]I)向加熱井井套內(nèi)注入高壓空氣；
[0023]2)將燃氣和助燃氣體分別經(jīng)管道送入井套內(nèi)，開采區(qū)處，混合后在燃燒器中燃燒；
[0024]3)燃燒器燃燒產(chǎn)生的熱量加熱向井套內(nèi)注入的高壓空氣，并與燃燒產(chǎn)生的廢氣與空氣混合，形成混合加熱介質(zhì)；
[0025]4)重油或油頁巖礦層中的油母質(zhì)熱解后形成油氣，混合加熱介質(zhì)從采油井排出；
[0026]所述的步驟I)中還在燃燒器的下方，經(jīng)管道注入阻燃流體；
[0027]所述的阻燃流體為CO2氣體、水蒸氣或水。
[0028]實施例2地下開放燃燒對流加熱裝置
[0029]地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3、點火裝置4、燃燒器103;
[0030]助燃氣體輸送管101和燃氣輸送管3與燃燒器103相連，燃燒器103設(shè)在井套201內(nèi)，開采區(qū)處；
[0031 ]所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，還包括:溫度監(jiān)測裝置5、氣壓監(jiān)測裝置7、流量監(jiān)測裝置8、中央控制器6。
[0032]實施例3地下開放燃燒對流加熱裝置
[0033]地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3、點火裝置4、燃燒器103;
[0034]助燃氣體輸送管101和燃氣輸送管3與燃燒器103相連，燃燒器103設(shè)在井套201內(nèi)，開采區(qū)處；
[0035]所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，還包括:溫度監(jiān)測裝置5、氣壓監(jiān)測裝置7、流量監(jiān)測裝置8、中央控制器6;
[0036]所述的地下開放燃燒對流加熱裝置還包括:阻燃流體輸送管9，其出口位于燃燒器103的位置或其下方；
[0037]所述的阻燃流體輸送管9井上段與助燃氣體輸送管101、井套注風管102相連通，并分別設(shè)有連通閥。
[0038]使用時，打開井套注風管102、助燃氣體輸送管101、燃氣輸送管3閥門，啟動點火裝置4，燃氣和助燃氣體在燃燒器中混合，點火裝置4點燃混合氣體，燃燒，加熱井套內(nèi)井套注風管102注入的高壓空氣，高壓空氣與燃燒產(chǎn)生的水蒸氣及其它廢氣混合，產(chǎn)生混合加熱介質(zhì)進入采油區(qū)或油頁巖壓裂縫隙加熱，熱量擴散重油或油頁巖礦層中的油母質(zhì)熱解后形成油氣，混合加熱介質(zhì)從采油井口排出；高壓空氣作為加熱介質(zhì)，同時也阻斷了燃燒器產(chǎn)生的火焰與開采區(qū)內(nèi)可燃氣的接觸，阻燃流體輸送管9輸送的CO2氣體或水，可調(diào)解上述混合氣體中各種氣體組份，更加可靠，保證了燃燒器103在井下安全運行。如果井下發(fā)生意外，可關(guān)閉燃氣輸送管3、助燃氣體輸送管101、井套注風管102的閥門，打開連通閥，助燃氣體輸送管101和井套注風管102向井下輸送CO2氣體。根據(jù)溫度監(jiān)測裝置5、氣壓監(jiān)測裝置7和流量監(jiān)測裝置8的數(shù)據(jù)，中央控制器6調(diào)整各種氣體的注入量，以改變混合加熱介質(zhì)的組份，以適應(yīng)開采區(qū)各種復(fù)雜的環(huán)境，意外時啟動應(yīng)急方案。
【主權(quán)項】
1.地下開放燃燒對流加熱裝置，包括:井套注風管(102)、助燃氣體輸送管(101)、燃氣輸送管(3)、點火裝置(4)、燃燒器(103);助燃氣體輸送管(101)和燃氣輸送管(3)與燃燒器(103)相連，燃燒器(103)設(shè)在井套(201)內(nèi)，開采區(qū)處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，其特征在于，它還包括:阻燃流體輸送管(9)，其出口位于燃燒器(103)的位置或其下方。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，其特征在于，所述的阻燃流體輸送管(9)井上段與助燃氣體輸送管(101)、井套注風管(102)相連通，并分別設(shè)有連通閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的地下開放燃燒對流加熱裝置，其特征在于，還包括:溫度監(jiān)測裝置(5)、氣壓監(jiān)測裝置(7)、流量監(jiān)測裝置(8)、中央控制器(6)。
【文檔編號】E21B43/241GK205714144SQ201620445294
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】趙金岷, 魏國銘
【申請人】趙金岷