[實(shí)用新型]一種用于超深井下稠油熱采的超臨界水熱燃燒型蒸汽發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921777207.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210772088U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹(shù)眾;徐海濤;李艷輝;蔣卓航;崔成超;任萌萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F22B3/08
• 分類號(hào): F22B3/08;E21B43/24;E21B43/243;E21B36/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于超深井下稠油熱采的超臨界水熱燃燒型蒸汽發(fā)生器，包括發(fā)生器頭部、發(fā)生器上部和發(fā)生器下部三部分。發(fā)生器頭部上裝有保證超臨界水熱燃燒反應(yīng)發(fā)生的電加熱棒；發(fā)生器上部包括一次燃燒室與二次燃燒室以保證燃料與氧化劑的充分超臨界水熱燃燒反應(yīng)；發(fā)生器下部的噴頭與漸縮口保證了反應(yīng)產(chǎn)物的參數(shù)符合油田稠油開(kāi)采的要求；發(fā)生器內(nèi)的冷卻水用于保證發(fā)生器不超溫以保護(hù)發(fā)生器安全運(yùn)行。本裝置降低了稠油開(kāi)采成本，提高熱量利用效率，阻止了污染物的排放，實(shí)現(xiàn)了深層及海上油藏的高效開(kāi)采。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稠油開(kāi)采與超臨界水技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蒸汽發(fā)生器，特別涉及一種用于超深井下稠油熱采的超臨界水熱燃燒型蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)

超臨界水(Supercritical Water，簡(jiǎn)稱SCW)是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊狀態(tài)的水。在該狀態(tài)下，水中只有少量的氫鍵存在，介電常數(shù)近似于有機(jī)溶劑，具有低的粘度和高的擴(kuò)散系數(shù)。使有機(jī)物、氧氣能按任意比例與超臨界水互溶，從而使非均相反應(yīng)變?yōu)榫喾磻?yīng)，大大減少了物質(zhì)之間的傳質(zhì)、傳熱阻力。

超臨界水熱燃燒(Supercritical Hydrothermal Combustion，簡(jiǎn)稱SCHC)技術(shù)就是指燃料與氧化劑在超臨界水環(huán)境中發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，產(chǎn)生水熱火焰(HydrothermalFlame)的一種新型燃燒方式，與常規(guī)燃燒技術(shù)相比，超臨界水熱燃燒技術(shù)具有燃燒核心溫度較低，反應(yīng)產(chǎn)物清潔，反應(yīng)器很小等顯著的優(yōu)越性。

目前油田稠油的開(kāi)采方法主要是在地面利用注汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽，注入井下結(jié)合蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和蒸汽輔助重力泄油三種稠油熱采技術(shù)開(kāi)采稠油，以上方式主要存在以下瓶頸：地面蒸汽發(fā)生器占地面積大，無(wú)法布置于空間受限的海上石油開(kāi)采平臺(tái)，限制了海上稠油的開(kāi)采；熱損失大。地面蒸汽發(fā)生器的排煙損失約20％，地面輸氣管線熱損失約15％，注入井筒熱損失每千米約10％，整體熱效率低；注氣鍋爐不可避免產(chǎn)生包含SOx與NOx的排煙會(huì)造成環(huán)境的污染；可采油藏深度受限，已發(fā)現(xiàn)的稠油油藏中，儲(chǔ)層深度大于1700m的稠油儲(chǔ)量約占已探明儲(chǔ)量的40％。除蒸汽吞吐的應(yīng)用深度達(dá)到1800米，采收率較高的蒸汽驅(qū)和蒸汽輔助重力泄油技術(shù)主要應(yīng)用深度在1200米以內(nèi)的油藏中。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，解決現(xiàn)有注氣鍋爐產(chǎn)蒸汽開(kāi)采稠油技術(shù)存在的巨大熱損失、環(huán)境污染、開(kāi)采成本高于開(kāi)采深度有限等問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于超深井下稠油熱采的超臨界水熱燃燒型蒸汽發(fā)生器，可直接在井下進(jìn)行點(diǎn)火燃燒產(chǎn)生蒸汽與二氧化碳，降低常規(guī)地面產(chǎn)生蒸汽運(yùn)輸?shù)葻釗p失造成的高額成本，且反應(yīng)器相對(duì)注氣鍋爐很小可降低大量材料成本及土地成本，并能實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)成井下稠油熱采所需的壓力，還可避免注氣鍋爐排煙造成的環(huán)境污染，最終實(shí)現(xiàn)常規(guī)技術(shù)無(wú)法開(kāi)采的超深油藏資源的開(kāi)采工作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于超深井下稠油熱采的超臨界水熱燃燒型蒸汽發(fā)生器，包括依次連接裝配的發(fā)生器頭部18、發(fā)生器上部19和發(fā)生器下部25，所述發(fā)生器頭部18為端蓋結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有噴嘴口5，噴嘴口5中裝有貫穿發(fā)生器頭部18的噴嘴，所述噴嘴包括噴嘴內(nèi)膽3、噴嘴外殼4和點(diǎn)火棒1，噴嘴內(nèi)膽3側(cè)壁開(kāi)有一次燃料入口2，底端開(kāi)有若干霧化噴口，點(diǎn)火棒1內(nèi)插入噴嘴內(nèi)膽3，噴嘴外殼4上部設(shè)有一次氧化劑入口15，噴嘴外殼4下方外部為噴嘴單螺旋結(jié)構(gòu)。

所述發(fā)生器上部19的內(nèi)部區(qū)域由上方的一次燃燒室10和下方的二次燃燒室11通過(guò)喉口組件23連通構(gòu)成，二次燃燒室11的下方連接位于發(fā)生器下部25的噴頭13，其中所述霧化噴口和噴嘴單螺旋結(jié)構(gòu)均處于一次燃燒室10的上部。

所述發(fā)生器頭部18上設(shè)有與一次燃燒室10連通的測(cè)壓口一7、火焰檢測(cè)口6和測(cè)溫口一16，所述發(fā)生器上部19或發(fā)生器下部25設(shè)置有連通二次燃燒室11的測(cè)溫口二24，所述發(fā)生器下部25設(shè)置有連通噴頭13下方區(qū)域的測(cè)壓口二14和測(cè)溫口三26。