蒸汽发生器工具制造技术

本发明专利技术涉及一种蒸汽发生器工具，该蒸汽发生器工具被配置为接收燃料、氧化剂、水和电力/控制的供应，从而燃烧燃料并从水中生成蒸汽。该工具可用于井下或地面。该工具包括工具耦合组件，该工具耦合组件被配置为接收水、燃料、氧化剂和电力/控制的输入；流动转向组件，被耦合到耦合组件并且将输入引导到工具中；点火组件，被配置为点燃燃料以产生火焰。工具还包括燃烧室，被配置为容纳火焰；工具外表面上的多个水喷嘴，被配置为将水喷射到燃烧室的外表面上，在工具工作过程中水被转化为蒸汽。工具耦合组件形成第一，其可以被认为是蒸汽发生器工具的上端部，并且燃烧室位于工具的第二、相对的端部。的端部。的端部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蒸汽发生器工具


[0001]本专利技术涉及一种蒸汽发生器工具，特别地涉及一种用于从输入的水、燃料和氧气中生成蒸汽的蒸汽发生器工具和方法。

技术介绍

[0002]全世界有许多储油层含有粘稠的碳氢化合物，该粘稠的碳氢化合物通常被称为“沥青”、“焦油”、“重油”或“超重油”(本文统称为“重油”)，其中重油的粘度范围为3,000至超过1,000,000厘泊。高粘度阻碍了油的采收，因为它不能容易地从岩层流出。
[0003]为了经济采收率，(例如利用注蒸汽)加热重油以降低粘度是最常见的开采方法。通常，重油储油层会通过蒸汽吞吐(cyclic steam stimulation，CSS)、蒸汽驱(Drive)和蒸汽辅助重力泄油(steam assisted gravity drainage，SAGD)生产，其中蒸汽从地表注入储油层以加热油，从而将油粘度降低到足以高效生产。
[0004]由于地面锅炉效率低、地面管线中的能量损失和井中的能量损失，蒸汽的地面注入具有许多限制。标准油田锅炉将85％到90％的燃料能量转化为蒸汽，根据管道长度和绝缘质量，地面管道将损失5％到25％的燃料能量，并且最后，根据井深和井中的隔热方法，井筒热损失可达燃料能量的5％
‑
15％。因此，在蒸汽到达储油层之前，能量损失的总和可能超过燃料能量的50％。在深层重油储油层中，由于热损失，地面蒸汽注入通常会导致热水而不是蒸汽到达储油层。
[0005]此外，许多重油储油层不会响应传统的蒸汽注入，因为许多储油层本身的自然驱动压力很小或没有。即使当储油层压力最初足以生产时，随着生产的进行，压力明显下降。因此，在这些情况下，传统的蒸汽技术几乎没有价值，因为产生的蒸汽处于低压，例如几个大气压。因此，连续喷射蒸汽或“蒸汽驱动”通常是不可能的。因此，在许多蒸汽注入操作中都采用了一种通常称为“蒸汽吞吐”的循环技术。在该技术中，蒸汽在预定的时间段内被注入，中断蒸汽注入并且井在预定的时间段内被关闭，这被称为“浸泡”。此后，将井泵送到预定的损耗点并重复该循环。然而，蒸汽仅穿透井筒周围岩层的很小的部分，特别是因为蒸汽是在相对较低的压力下注入的。
[0006]传统的蒸汽发生技术的另一个问题是空气污染物的产生，即CO2、SO2、NO
x
和颗粒排放。几个行政辖区已经为这类蒸汽操作设定了最大排放量，这通常适用于存在大型重油油田并且以商业规模进行蒸汽作业的广泛区域。因此，在给定油田中的蒸汽作业数量可能会受到严重限制，在某些情况下，有必要分阶段发展以限制空气污染。
[0007]也有人建议在地面使用高压燃烧系统。在这样的系统中，水被来自燃烧器的烟气蒸发，烟气和蒸汽都被注入井筒下。这基本上消除或至少减少了解决燃烧过程造成的空气污染的需求，因为所有燃烧产物都被注入储油层，并且大部分注入的污染物仍然隔离在储油层中。注入的混合物通常具有约60％至70％的蒸汽、25％至35％的氮气、约4％至5％的二氧化碳、少于1％的氧气的组成，这取决于是否使用过量的氧气用于完全燃烧，以及SO2和NO
x
的痕迹。当然，SO2和NO
x
会产生酸性物质。然而，通过对用于产生蒸汽的水进行适当处理并通
过注入的水稀释酸性化合物，可以显着降低甚至消除这些材料的潜在腐蚀效应。
[0008]这种使用蒸汽、氮气和二氧化碳的组合，而不是单独使用蒸汽的操作有公认的好处。除了通过蒸汽冷凝将储油层和油加热到位之外，二氧化碳还溶解在油中，特别是在油冷且氮气对储油层加压或再加压的蒸汽之前的储油层区域中。
[0009]然而，目前提出的地上高压系统的一个非常严重的问题是它涉及复杂的压缩设备和在高压和高温下运行的大型燃烧容器。这种组合需要熟练的机械和电气人员来安全地操作设备。
[0010]针对地面发生的问题的一种解决方案是将蒸汽发生器放置在井下与待蒸发的岩层相邻的点处，其将蒸汽和烟气的混合物注入岩层中。这也具有上述将深度降低到蒸发是经济地和实际地可行的，并通过注入蒸汽
‑
烟气混合物提高了生产速度和产量的优点。
[0011]尽管已经提出了许多井下蒸汽发生器，但目前的设计通常非常复杂，在制造和操作过程中会引发问题。此外，由于井下条件极端，由于硬水积聚或点火器故障，当前的设计需要频繁地维护。耐用性非常重要，因为任何时间需要维护，工具就必须从井中取出，既费时又代价高。
[0012]因此，需要耐用的蒸汽发生器工具。这种工具可用于地面或井下。

技术实现思路

[0013]根据一个方面，本专利技术涉及一种用于生成蒸汽和燃烧气体以从油井生产油的工具，该工具包括：第一端部，被配置为接收输入，该输入包括空气、燃料和水；点火组件，被设置在工具内并且被配置为点燃燃料和空气以生成火焰；燃烧室，用于容纳火焰，在与第一端部相对的第二端部处延伸，并且燃烧室由壁和出口限定，该出口被配置为使得燃烧产物排出；以及水通道，从主体的第一端部延伸并且终止于工具的外表面上的喷嘴，喷嘴至少部分地沿壁的外部长度轴向地引导水流，其中水沿壁的外部长度至少部分地蒸发以生成蒸汽。
[0014]在另一个实施例中，本专利技术涉及一种用于从蒸汽发生器工具生成蒸汽以从储油层生产油的方法，该方法包括：向蒸汽发生器供应空气、水、燃料和电力或控制；从蒸汽发生器外表面上的喷嘴喷射水；使用点火组件点燃火焰；通过允许水沿着燃烧室的壁的外表面的长度流向燃烧室的出口，同时来自火焰的燃烧产物在燃烧室内流向燃烧室的出口，使从喷嘴喷射出的水蒸发；以及将蒸汽和燃烧产物引导到储油层中。
[0015]本专利技术的另一个方面涉及一种用于生成蒸汽和燃烧气体以从油井生产油的工具，该工具包括：第一端部，被配置为接收输入，该输入包括空气、燃料和水，其中空气进入该工具在第一端部上部分的端口处，该端口没有任何连接并且被配置为将工具打开到外表面；位置，位于工具的第一端部，被配置为将水和燃料的输入管线连接到工具；点火组件，被设置在主体内，被配置为点燃空气和燃料以生成火焰；燃烧室，容纳火焰并在与第一端部相对的第二端部延伸，燃烧室由壁和出口限定，该出口被配置为使得燃烧产物排出到井中；以及通道，该通道在工具内从端口到燃烧室，以使得空气从端口流到燃烧室。
附图说明
[0016]为了更好地理解本专利技术，附上以下附图：
[0017]图l是其中带有火焰的蒸汽发生器工具的截面图。
[0018]图2A是示出另外的喷嘴和外壳体的储油层中的另一个蒸汽发生器工具的截面图。
[0019]图2B是具有混合装置支撑件和异径锥可选实施例的储油层中的另一个蒸汽发生器工具的截面图。
[0020]图2C是包括混合装置支撑件和带有延伸部的异径锥的蒸汽发生器工具的等距视图。
[0021]图3A是示出工具外表面上的喷嘴的蒸汽发生器工具的立体图。
[0022]图3B是示出工作中的喷嘴的蒸汽发生器工具的立体图。
[0023]图3C是示出工作中的喷嘴和水延伸管道的蒸汽发生器工具的透视图。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成蒸汽和燃烧气体以从油井生产油的工具，所述工具包括：主体，具有被配置为接收输入的第一端部，所述输入包括空气、燃料和水；点火组件，在所述工具内被配置为点燃燃料和空气以生成火焰；燃烧室，用于容纳所述火焰，所述燃烧室在所述主体的与所述第一端部相对的第二端部处延伸，并且所述燃烧室由壁和出口限定，所述出口被配置为使得燃烧产物排出；以及水通道，从所述第一端部延伸穿过所述主体并且终止于所述工具的外表面上的喷嘴，所述喷嘴被配置为至少部分地沿所述壁的外部长度在所述燃烧室的外部轴向地引导水流，其中水沿所述壁的外部长度至少部分地蒸发以生成蒸汽。2.根据权利要求1所述的工具，其中所述喷嘴位于所述空气和燃料进入所述燃烧室的位置附近。3.根据权利要求1所述的工具，其中所述喷嘴位于所述燃烧室内的点火设备的径向外侧。4.根据权利要求2所述的工具，其中所述第一端部包括被配置为接收输入管线的连接位置。5.根据权利要求1所述的工具，其中所述第一端部包括端口，所述端口被配置为从所述工具的远离输入管线的外表面接收空气。6.根据权利要求1所述的工具，其中所述输入还包括电力或点火控制。7.根据权利要求1所述的工具，其中所述输入是成束的。8.根据权利要求1所述的工具，还包括异径锥，在所述燃烧室的所述出口下方间隔开，所述异径锥具有开口上端部和比所述上端部窄的开口下端部，所述异径锥被配置为收集和混合蒸汽和出口下方的烟气。9.根据权利要求8所述的工具，还包括弹性密封件，围绕所述异径锥的所述开口上端部。10.根据权利要求8所述的工具，还包括将所述异径锥耦合到所述工具的外壳体，所述外壳体具有围绕所述燃烧室的所述壁的实心壁，并且所述喷嘴位于所述实心壁和所述壁之间的环形空间中。11.根据权利要求8所述的工具，还包括将所述异径锥耦合到所述工具的支撑臂，所述支撑臂中的每一者都为延伸超出所述燃烧室的所述出口的杆状结构。12.根据权利要求1所述的工具，还包括在所述第一端部和所述喷嘴之间围绕所述工具的隔离封隔器。13.根据权利要求1所述的工具，其中所述喷嘴是围绕所述工具的外圆周定位的多个喷嘴中的一者。14.根据权利要求1所述的工具，还包括水延伸导管，所述水延伸导管具有管状结构，所述管状结构沿着所述壁的所述外部长度延伸并且终止于靠近所述燃烧室的所述出口的孔口处，所述孔口被配置为喷射水穿过所述燃烧室的所述出口。15.根据权利要求14所述的工具，其中所述水延伸导管的远端以相对于所述壁的所述外部长度朝向所述燃烧室的所述出口的向内角度终止。16.一种用于从蒸汽发生器工具产生蒸汽以从储油层生成油的方法，所述方法包括：在所述蒸汽发生器工具的燃烧室内燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：通用能源回收公司，
类型：发明
国别省市：