СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ ПАРА КОТЛА ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ПАРА Российский патент 2018 года по МПК F22B37/00 E21B43/24 

Область техники

Настоящее изобретение относится к технической области добычи тяжелой нефти тепловыми способами, в частности к способу и устройству для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, что может снизить тепловые потери, улучшить степень сухости нагнетаемого пара, увеличить энтальпию пара, пополнить энергию пласта и улучшить степень извлечения нефти.

Уровень техники

В настоящее время способом добычи тяжелой нефти, главным образом, используемым в Китае и зарубежных странах, является способ тепловой добычи, при котором тепловая энергия подается в нефтяной пласт, таким образом, чтобы повысить температуру нефтяного пласта, уменьшить вязкость нефти, улучшить текучесть нефти и достичь цели разработки месторождения и добычи. Парогенераторы (котлы для нагнетания пара на постоянном токе) являются специальным оборудованием, обычно используемым в настоящее время для добычи тяжелой нефти в Китае и зарубежных странах, причем в Китае имеется более чем 2000 парогенераторов. Степень сухости пара является основным показателем, оказывающим влияние на нагнетание пара и результат разработки месторождения. Чем выше сухость пара, тем выше будет энтальпия пара, тем больше будет объем нефти, вытесняемой паром в нефтяном пласте, и тем лучше будет результат разработки месторождения. В настоящее время ограничиваемая конструкцией котла для нагнетания пара и качеством подаваемой воды, сухость пара на выходе котла для нагнетания пара составляет всего 70%-75% и, когда пар закачивается в забой скважины, сухость пара будет составлять только 30%-40%, вследствие потери тепла в стволе скважины, что приводит к значительно ухудшению добычи тепловым способом. Для улучшения сухости пара разработан котел для нагнетания перегретого пара со следующим принципом работы: пар на выходе котла для нагнетания пара поступает в сферический пароводяной сепаратор, расположенный снаружи корпуса котла, для разделения пара и воды, отделенный пар высокой сухости возвращается в секцию перегрева котла для нагнетания пара и нагревается до состояния перегретого пара, перегретый пар проходит через пароохладитель распылительного типа, расположенный снаружи корпуса котла, и смешивается с насыщенным солевым раствором, отделенным от сферического пароводяного сепаратора, так что насыщенная вода испаряется для увеличения степени сухости, а затем вводится в забой скважины. Хотя этот способ препятствует осаждению соли в зоне теплового влияния и увеличивает степень сухости пара, но оборудование имеет сложную конструкцию и требует множества вспомогательных устройств, а управление является сложным, и производственные затраты очень высокие; если такие котлы используются для замены существующих котлов для нагнетания пара, существующее оборудование будет бесполезным, а инвестиции - огромными.

Кроме того, при тепловом способе добычи тяжелой нефти главным образом используется циклическое нагнетание пара и вытеснение паром, этот способ является частью процесса снижения давления; когда циклы нагнетания увеличиваются и время вытеснения паром продлевается, энергия пласта будет становиться слишком недостаточной, результативность разработки месторождения будет снижаться и степень извлечения будет уменьшаться. Котел для нагнетания пара не может в одиночку решить проблему дефицита энергии пласта.

Раскрытие изобретения

Ввиду описанных выше недостатков предшествующего уровня техники, настоящее изобретение представляет способ и устройство для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, который может улучшить степень сухости нагнетаемого пара, увеличить энтальпию пара, пополнить энергию пласта и улучшить степень извлечения нефти.

Способ увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара включает в себя: увеличение степени сухости влажного насыщенного пара на выходе котла для нагнетания пара с помощью устройства для увеличения степени сухости, а затем нагнетание насыщенного пара вместе с газом, создаваемым устройством для увеличения степени сухости, в нефтяной пласт герметичным способом;

при этом устройство для увеличения степени сухости содержит комбинированную распылительную головку, камеру нагрева пара, камеру сгорания и смесительную камеру; жидкое топливо и воздух подают в камеру сгорания с помощью насоса жидкого топлива высокого давления и воздушного компрессора под управлением системы автоматического управления устройства для увеличения степени сухости и сжигают в камере сгорания;

в то же время влажный насыщенный пар на выходе котла поступает в камеру нагрева пара устройства для увеличения степени сухости и нагревается в камере нагрева пара за счет высокой температуры, создаваемой благодаря сжиганию в камере сгорания;

газ с высокой температурой и высоким давлением, создаваемый в камере сгорания, поступает в смесительную камеру, и полностью смешивается в ней с влажным насыщенным паром с увеличенной степенью сухости из камеры нагрева пара таким образом, что степень сухости влажного насыщенного пара дополнительно увеличивается;

путем регулирования количества жидкого топлива с помощью автоматической системы управления устройства для увеличения степени сухости степень сухости влажного насыщенного пара может быть увеличена до 95%-100%, температура смеси газа и пара может регулироваться после смешивания, а затем смесь газа и пара нагнетается в нефтяной пласт через колонну для закачивания пара герметичным способом.

Камера нагрева пара устройства для увеличения степени сухости выполнена с входом для пара на ее верхнем конце и кольцевой многоканальной форсункой на ее заднем конце, задний конец камеры сгорания сообщается с кольцевой многоканальной форсункой на заднем конце камеры нагрева пара и сообщается со смесительной камерой.

Смесительная камера устройства для увеличения степени сухости выполнена с дополнительным входом для пара на ее верхнем конце; одна ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, поступает в камеру нагрева пара через вход для пара на верхнем конце камеры нагрева пара, а вторая ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, поступает в смесительную камеру прямо через дополнительный вход для пара смесительной камеры.

Камера сгорания устройства для увеличения степени сухости выполнена с камерой предварительного нагрева на ее верхнем конце, а жидкое топливо и воздух предварительно нагреваются в камере предварительного нагрева, чтобы способствовать сгоранию жидкого топлива в распыленном состоянии.

Устройство для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, раскрытое в настоящем изобретении, содержит насос жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор, устройство для увеличения степени сухости и автоматическую систему управления устройства для увеличения степени сухости;

одна ветвь пара на выходе для пара из котла для нагнетания пара соединена через патрубок нагнетания топлива с автоматическим регулирующим перепускным клапаном, и соединена прямо через автоматический регулирующий перепускной клапан с устьем скважины для нагнетания пара;

другая ветвь пара на выходе для пара соединена через автоматический регулирующий клапан на входе для пара с устройством для увеличения степени сухости, степень сухости пара дополнительно увеличивается с помощью устройства для увеличения степени сухости, а затем пар нагнетается в устье скважины для нагнетания пара;

автоматическая система управления устройства для увеличения степени сухости соединена с автоматической системой управления котла для нагнетания пара; насос жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор и запальник, расположенные на устройстве для увеличения степени сухости, соединены с автоматической системой управления устройства для увеличения степени сухости;

насос жидкого топлива высокого давления и воздушный компрессор соединены с форсункой жидкого топлива высокого давления и воздушной форсункой высокого давления на устройстве для увеличения степени сухости, соответственно;

выход для газа и пара устройства для увеличения степени сухости соединен через автоматический регулирующий клапан на выходе для газа и пара и обратный клапан с устьем скважины для нагнетания пара.

Устройство для увеличения степени сухости, раскрытое в настоящем изобретении, содержит комбинированную распылительную головку, камеру нагрева пара, камеру сгорания и смесительную камеру, при этом комбинированная распылительная головка имеет воздушную форсунку высокого давления, запальник и форсунку жидкого топлива высокого давления и соединена с камерой сгорания;

камера сгорания выполнена в виде цилиндрической конструкции;

камера нагрева пара насажена на камеру сгорания круглой формы и имеет вход для пара на своем верхнем конце и кольцевую многоканальную форсунку на своем заднем конце; задний конец камеры сгорания сообщается с кольцевой многоканальной форсункой на заднем конце камеры нагрева пара и сообщается со смесительной камерой;

смесительная камера имеет выход для газа и пара на своем выходном конце.

Как вариант, описанное в настоящем изобретении устройство для увеличения степени сухости может иметь следующее конструктивное исполнение:

устройство для увеличения степени сухости содержит комбинированную распылительную головку, камеру нагрева пара, камеру сгорания и смесительную камеру, при этом комбинированная распылительная головка имеет воздушную форсунку высокого давления, запальник и форсунку жидкого топлива высокого давления и соединена с камерой сгорания;

камера сгорания выполнена в виде цилиндрической конструкции;

камера нагрева пара насажена на камеру сгорания круглой формы и имеет вход для пара на своем верхнем конце; задний конец камеры сгорания сообщается с задним концом камеры нагрева пара и сообщается со смесительной камерой;

смесительная камера имеет вход для пара на своем верхнем конце и выход для газа и пара на своем выходном конце.

Как вариант, описанное в настоящем изобретении устройство для увеличения степени сухости может иметь следующее конструктивное исполнение: в соответствии со свойствами жидкого топлива камера предварительного нагрева расположена на верхнем конце камеры сгорания любого описанного выше устройства для увеличения степени сухости, чтобы способствовать сгоранию жидкого топлива в распыленном состоянии, при этом камера предварительного нагрева соединена с комбинированной распылительной головкой, камера предварительного нагрева и камера сгорания являются цельной цилиндрической конструкцией, камера предварительного нагрева имеет отверстия, расположенные друг напротив друга на ее верхней стороне и нижней стороне, и воздушная форсунка высокого давления, запальник и форсунка жидкого топлива высокого давления сообщаются с камерой сгорания через камеру предварительного нагрева.

Камера предварительного нагрева, кольцевая многоканальная форсунка, вход для пара смесительной камеры и смесительная камера, входящие в описанные выше схемы устройства для увеличения степени сухости могут быть использованы полностью или частично в устройстве для увеличения степени сухости, в соответствии с конкретными условиями осуществления; например, камера предварительного нагрева может быть использована или не использована, в соответствии со свойствами жидкого топлива;

либо может использоваться кольцевая многоканальная форсунка на заднем конце камеры нагрева пара или вход для пара смесительной камеры, или оба они могут быть использованы, или ни одно из них не используется, если объем смесительной камеры достаточно большой;

естественно, смесительная камера может использоваться или не использоваться, в зависимости от расстояния до устья скважины;

кроме того, в настоящем изобретении топливо не ограничивается жидким топливом; например, в качестве топлива может использоваться топливный газ, несомненно, в этом случае соответственно должен использоваться насос топливного газа высокого давления; таким образом, любые обычные конструктивные исполнения подобных компонентов должны рассматриваться как подпадающие под объем защиты настоящего изобретения.

Конструктивные исполнения устройства для увеличения степени сухости включают, помимо прочего, описанные выше формы.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

1. Способ и устройство может эффективно улучшать степень сухости пара для влажного насыщенного пара на выходе котла для нагнетания пара с 70%-75% до 95%-100% и увеличивать энтальпию пара таким образом, что нефтяной пласт может быть нагрет более эффективно, и результат разработки месторождения тяжелой нефти может быть улучшен;

2. Газ с высокой температурой и высоким давлением, созданный с помощью данного способа и устройства, нагнетается вместе с паром с увеличенной степенью сухости в нефтяной пласт, таким образом потери тепловой энергии снижаются, коэффициент использования тепловой энергии увеличивается и можно избежать загрязнения окружающей среды вследствие выброса углекислого газа;

3. Газ с высокой температурой и высоким давлением, созданный с помощью данного способа и устройства, содержит азот (80%) и углекислый газ (20%), которые могут эффективно пополнять энергию пласта и увеличивать рабочий объем пара, при этом углекислый газ может эффективно изменять текучесть нефтяного пласта и достигать эффекта понижения вязкости и температуры потери текучести; таким образом, степень извлечения тяжелой нефти может быть увеличена;

4. Способ и устройство реализуют приемлемую конструкцию и компактную форму, и могут использоваться в существующих котлах для нагнетания пара для мобильной работы; при использовании существующего котла для нагнетания пара может быть увеличена степень сухости пара при тепловом способе добычи тяжелой нефти, и может быть получен эффект форсированной добычи без инвестиций в новый котел нагнетания перегретого пара; таким образом, затраты на добычу могут быть уменьшены, а степень извлечения нефтяного пласта может быть существенно увеличена.

Описание чертежей

Фиг. 1 - схема устройства для обработки, в котором использован способ, раскрытый в настоящем изобретении;

Фиг. 2 - схема первого конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости;

Фиг. 3 - схема второго конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости;

Фиг. 4 - схема третьего конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости;

Фиг. 5 - схема четвертого конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости;

Фиг. 6 - схема пятого конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости;

Фиг. 7 - схема шестого конструктивного исполнения устройства для увеличения степени сухости.

На чертежах: 1 - котел для нагнетания пара, 2 - автоматический регулирующий клапан на выходе для пара котла, 3 - автоматический регулирующий клапан на входе для пара, 4 - устройство для увеличения степени сухости, 5 - выпускной клапан, 6 - автоматический регулирующий клапан на выходе для газа и пара, 7 - обратный клапан, 8 - автоматический регулирующий перепускной клапан, 9 - автоматическая система управления котла для нагнетания пара, 10 - автоматическая система управления устройства для увеличения степени сухости, 11 - бак жидкого топлива, 12 - насос жидкого топлива высокого давления, 13 - воздушный компрессор, 14 - устье скважины для нагнетания пара;

4.1 - вход для пара, 4.2 - камера нагревания пара, 4.3 - камера сгорания, 4.4 - комбинированная распылительная головка, 4.5 - воздушная форсунка высокого давления, 4.6 - запальник, 4.7 - форсунка жидкого топлива высокого давления, 4.8 - камера предварительного нагрева, 4.9 - кольцевая многоканальная форсунка, 4.10 - смесительная камера, 4.11 - выход для газа и пара, 4.12 - вход для пара смесительной камеры.

Подробное описание вариантов осуществления

Вариант осуществления 1: Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылками на фиг. 1 и фиг. 2:

В настоящем изобретении используются принципы сжигания, гидродинамики, теплопередачи и технической термодинамики в сочетании с технологией машиностроения, и разработан способ, в котором используется разработанное устройство для увеличения степени сухости для нагревания влажного насыщенного пара со степенью сухости 70%-75% на выходе из котла для нагнетания пара и увеличения степени сухости до 95%-100%, а затем насыщенный пар с увеличенной степенью сухости нагнетается в нефтяной пласт через колонну для закачивания пара вместе с газом герметичным способом. Устройство, главным образом, содержит котел 1 для нагнетания пара, устройство 4 для увеличения степени сухости, насос 12 жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор 13, автоматическую систему 10 управления устройства для увеличения степени сухости. Выход для пара котла для нагнетания пара соединен с автоматическим регулирующим клапаном 3 и автоматическим регулирующим перепускным клапаном 8 на входе для пара устройства 4 для увеличения степени сухости через патрубок нагнетания пара; автоматическая система 9 управления котла для нагнетания пара соединена с автоматической системой 10 управления устройства для увеличения степени сухости, при этом автоматическая система 9 управления котла для нагнетания пара и автоматическая система 10 управления устройства для увеличения степени сухости реализованы при помощи известных технологий предшествующего уровня техники, поэтому не будут подробно описываться здесь; насос 12 жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор 13, запальник 4.6 соединены с автоматической системой 10 управления устройства для увеличения степени сухости; насос 12 жидкого топлива высокого давления и воздушный компрессор 13 соединены с форсункой 4.7 жидкого топлива высокого давления на комбинированной распылительной головке 4.4, и воздушная форсунка 4.5 высокого давления расположена на устройстве для увеличения степени сухости, соответственно; выход 4.11 для газа и пара, расположенный на устройстве 4 для увеличения степени сухости, соединен с выпускным клапаном 5, автоматическим регулирующим клапаном 6 выхода для газа и пара и обратным клапаном 7, а обратный клапан 7 соединен с устьем 14 скважины для нагнетания пара.

Способ реализован следующим образом: во-первых, запускается котел 1 для нагнетания пара, с автоматическим регулирующим клапаном 3 на входе для пара и автоматическим регулирующим клапаном 6 на выходе для газа и пара устройства для увеличения степени сухости в закрытом состоянии, и автоматическим регулирующим клапаном 2 и автоматическим регулирующим перепускным клапаном 8 на выходе для пара из котла в открытом состоянии, и в этом состоянии пар, создаваемый в котле для нагнетания пара, нагнетается в нефтяную скважину через автоматический регулирующий перепускной клапан 8; после того как параметры котла для нагнетания пара нормализуются, запускается устройство 4 для увеличения степени сухости, а автоматический регулирующий клапан 3 и выпускной клапан 5 на входе для пара устройства для увеличения степени сухости открываются, и в то же время автоматический регулирующий перепускной клапан 8 закрывается, так что устройство 4 для увеличения степени сухости действует с предварительно заданными рабочими параметрами, и жидкое топливо в топливном баке 11 и сжатый воздух подаются насосом 12 жидкого топлива высокого давления и воздушным компрессором 13 в устройство 4 для увеличения степени сухости под управлением автоматической системы управления; жидкое топливо и воздух поступают в камеру 4.3 сгорания устройства 4 для увеличения степени сухости, поджигаются запальником 4.6 и сжигаются; когда горение определяется в течение 20 с автоматического определения, как нормальное, автоматические регулирующий клапан 6 на выходе для газа и пара автоматически открывается, а выпускной клапан 5 закрывается под управлением программы, так что устройство 4 для увеличения степени сухости в нормальном рабочем состоянии увеличивает степень сухости влажного насыщенного пара с сухостью 70%-75%, подаваемого из котла для нагнетания пара, до 95%-100%, а затем влажный насыщенный пар с увеличенной степенью сухости нагнетается вместе с газом в нефтяной пласт через колонну для закачивания пара герметичным способом.

Если устройство 4 для увеличения степени сухости определяется в течение 20 с автоматического определения как неисправное или отклоняющееся от нормы после его запуска, насос 12 жидкого топлива высокого давления и воздушный компрессор 13 будут отключаться автоматически, а автоматический регулирующий клапан 3 на входе для пара и автоматический регулирующий клапан 6 на выходе для газа и пара будут закрываться, а выпускной клапан 5 и в то же время автоматический регулирующий перепускной клапан 8 будут открываться; кроме того, место нахождения неисправности будет отображаться на экране индикатора системы контроля и управления. Процедура повторного запуска такая же, как описанная выше процедура. Камера 4.2 нагрева пара вокруг камеры 4.3 сгорания нагревается до высокой температуры, примерно 2000°C, созданной за счет сгорания в камере 4.3 сгорания, насыщенная вода во влажном насыщенном паре поглощает тепло и испаряется в камере 4.2 нагрева пара, так что степень сухости пара увеличивается; насыщенная вода охлаждает наружную стенку камеры 4.3 сгорания, когда она поглощает тепло и испаряется, поскольку насыщенная вода имеет высокую скрытую теплоту испарения, и температура испарения остается неизменной в процессе поглощения тепла и испарения насыщенной воды; поэтому температура наружной стенки камеры 4.3 сгорания не будет слишком высокой, и камера 4.3 сгорания устройства 4 для повышения сухости не будет охлаждаться уносом массы, то есть, камера 4.3 сгорания может работать в безопасном режиме в течение длительного времени. Влажный насыщенный пар с увеличенной степенью сухости распыляется с помощью кольцевой многоканальной форсунки 4.9 на заднем конце камеры 4.2 нагрева пара в смесительную камеру 4.10 и полностью смешивается с газом с высокой температурой и высоким давлением в камере 4.3 сгорания, большая часть насыщенной воды немедленно испаряется под воздействием нагревания, и степень сухости пара дополнительно увеличивается в смесительной камере 4.10, например, до 95%-100%, в зависимости от объема использованного жидкого топлива. Кроме того, температура смеси газа и пара может быть регулируемой, а затем смесь газа и пара нагнетается в нефтяной пласт через выход 4.11 для газа и пара и колонну для нагнетания пара. Проектные параметры и рабочие параметры устройства 4 для увеличения степени сухости отображаются на экране индикатора автоматической системы управления в режиме реального времени и сохраняются автоматически.

Устройство для увеличения степени сухости, главным образом, содержит комбинированную распылительную головку 4.4, камеру 4.2 нагрева пара, камеру 4.3 сгорания и смесительную камеру 4.10, при этом комбинированная распылительная головка 4.4 имеет воздушную форсунку 4.5 высокого давления, запальник 4.6 и форсунку 4.7 жидкого топлива высокого давления, и соединена с камерой 4.3 сгорания; камера 4.3 сгорания выполнена в виде цилиндрической конструкции; камера 4.2 нагрева пара насажена на камеру 4.3 сгорания круглой формы, и имеет вход 4.1 для пара на своем верхнем конце и кольцевую многоканальную форсунку 4.9 на своем заднем конце; задний конец камеры 4.3 сгорания сообщается с кольцевой многоканальной форсункой 4.9 на заднем конце камеры 4.2 нагрева пара и сообщается со смесительной камерой 4.10; смесительная камера 4.10 имеет выход 4.11 для газа и пара на своем выходном конце, и выход 4.11 для газа и пара соединен через выпускной клапан 5, автоматический регулирующий клапан 6 газа и пара и обратный клапан 7 с колонной для нагнетания пара.

Вариант осуществления 2:

Вариант осуществления 1: Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылками на фиг. 1 и фиг. 3:

Разница между данным вариантом осуществления и вариантом осуществления 1 следующая: кольцевая многоканальная форсунка 4.9 на заднем конце камеры 4.2 нагрева пара устройства 4 для увеличения степени сухости опущена, и дополнительный вход 4.12 для пара расположен на верхнем конце смесительной камеры 4.10; одна ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, поступает в камеру 4.2 нагрева пара через вход 4.1 для пара, а другая ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, прямо поступает в смесительную камеру 4.10. По этой схеме газ и пар могут быть полностью смешаны, сухость пара может быть увеличина до 95%-100%, и также может быть достигнута цель настоящего изобретения.

Вариант осуществления 3:

Вариант осуществления 1: Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылками на фиг. 1 и фиг. 4:

Разница между данным вариантом осуществления и вариантом осуществления 1 следующая: кольцевая многоканальная форсунка 4.9 на заднем конце камеры 4.2 нагрева пара устройства 4 для увеличения степени сухости опущена, а смесительная камера 4.10 расширена наружу для увеличения ее объема, так что газ из камеры сгорания может быть полностью смешан с паром из котла для нагнетания пара, и степень сухости пара может быть увеличена до 95%-100%; несомненно, смесительная камера может быть выполнена в виде рога, в виде конуса или в виде цилиндра, не ограничиваясь конструкцией, проиллюстрированной на чертежах. По этой схеме газ и пар могут также быть смешаны полностью, и также может быть достигнута цель изобретения.

Вариант осуществления 4:

Вариант осуществления 1: Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылками на фиг. 1 и фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7:

Разница между данным вариантом осуществления и вариантом осуществления 1 следующая: камера 4.8 предварительного нагрева расположена на верхнем конце камеры 4.3 сгорания устройства 4 для увеличения степени сухости, в соответствии со свойствами топлива; в настоящем варианте осуществления также могут быть реализованы другие конструктивные изменения, подобные случаю варианта осуществления 2 или варианта осуществления 3. В этой схеме также может быть достигнута цель настоящего изобретения.

Камера предварительного нагрева 4.8, кольцевая многоканальная форсунка 4.9, вход 4.12 для пара смесительной камеры и смесительная камера 4.10, входящие в описанные выше схемы устройства 4 для увеличения степени сухости, могут быть использованы полностью или частично в устройстве 4 для увеличения степени сухости, в соответствии с конкретными условиями осуществления; например, камера 4.8 предварительного нагрева может быть использована или не использована, в соответствии со свойствами жидкого топлива; либо может использоваться кольцевая многоканальная форсунка 4.9 на заднем конце камеры 4.2 нагрева пара или вход 4.12 для пара смесительной камеры, или обе они могут быть использованы, или ни одна из них не используется, если объем смесительной камеры 4.2 достаточно большой; естественно, смесительная камера 4.10 может быть использована или не использована, в зависимости от расстояния до устья скважины; кроме того, в настоящем изобретении топливо не ограничивается жидким топливом; например, в качестве топлива может использоваться топливный газ, несомненно, в этом случае должен использоваться насос топливного газа высокого давления и патрубок топливного газа вместо бака жидкого топлива, соответственно; таким образом, такие конструкции хорошо известны специалистам в данной области.

Конструктивные изменения устройства 4 для увеличения степени сухости включают, помимо прочего, формы, описанные в указанных выше вариантах осуществления и проиллюстрированные в приложенных чертежах, и любые обычные конструктивные изменения должны рассматриваться как подпадающие под объем защиты настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара. Согласно способу, после того как степень сухости влажного насыщенного пара на выходе котла для нагнетания пара увеличена с помощью устройства для увеличения степени сухости пара, нагнетают совместно влажный насыщенный пар и газ, созданный с помощью устройства для увеличения степени сухости пара, в нефтяной пласт герметичным способом, при этом устройство для увеличения степени сухости содержит комбинированную распылительную головку, камеру нагрева пара, камеру сгорания и смесительную камеру; газ с высокой температурой и высоким давлением, созданный с помощью камеры сгорания, поступает в смесительную камеру и полностью смешивается в ней с паром из котла для нагнетания пара. Изобретение направлено на увеличение степени сухости пара котла для нагнетания пара, степень сухости влажного насыщенного пара на выходе котла для нагнетания пара может быть увеличена до 95%-100%, и реализуются результаты от улучшения энтальпии пара, пополнения энергии пласта и увеличения волны и размера пара, таким образом, чтобы разогревать нефтяной пласт более эффективно, и улучшать результат разработки месторождения тяжелой нефти. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для увеличения степени сухости, содержащее комбинированную распылительную головку (4.4), камеру (4.2) нагрева пара, камеру (4.3) сгорания и смесительную камеру (4.10), при этом

комбинированная распылительная головка (4.4) имеет воздушную форсунку (4.5) высокого давления, запальник (4.6) и форсунку (4.7) жидкого топлива высокого давления и соединена с камерой (4.3) сгорания;

камера (4.3) сгорания выполнена в виде цилиндрической конструкции;

камера (4.2) нагрева пара насажена на камеру (4.3) сгорания круглой формы и имеет вход (4.1) для пара на своем верхнем конце и кольцевую многоканальную форсунку (4.9) на своем заднем конце;

задний конец камеры (4.3) сгорания сообщается с кольцевой многоканальной форсункой (4.9) на заднем конце камеры (4.2) нагрева пара и сообщается со смесительной камерой (4.10);

смесительная камера (4.10) имеет выход (4.11) для газа и пара на своем выходном конце.

2. Устройство по п. 1, в котором

камера (4.3) сгорания выполнена с камерой (4.8) предварительного нагрева на своем верхнем конце, и камера (4.8) предварительного нагрева соединена с комбинированной распылительной головкой (4.4);

камера (4.8) предварительного нагрева и камера (4.3) сгорания являются цельной цилиндрической конструкцией, камера (4.8) предварительного нагрева имеет отверстия, расположенные друг напротив друга на ее верхней стороне и нижней стороне, а воздушная форсунка (4.5) высокого давления, запальник (4.6) и форсунка (4.7) жидкого топлива высокого давления сообщаются с камерой (4.3) сгорания через камеру (4.8) предварительного нагрева.

3. Устройство для увеличения степени сухости, содержащее комбинированную распылительную головку (4.4), камеру (4.2) нагрева пара, камеру (4.3) сгорания и смесительную камеру (4.10), при этом

комбинированная распылительная головка (4.4) имеет воздушную форсунку (4.5) высокого давления, запальник (4.6) и форсунку (4.7) жидкого топлива высокого давления, и соединена с камерой (4.3) сгорания;

камера (4.3) сгорания выполнена в виде цилиндрической конструкции;

камера (4.2) нагрева пара насажена на камеру (4.3) сгорания круглой формы и имеет вход (4.1) для пара на своем верхнем конце;

задний конец камеры (4.3) сгорания сообщен с задним концом камеры (4.2) нагрева пара и сообщен со смесительной камерой (4.10);

смесительная камера (4.10) имеет вход (4.12) для пара на своем верхнем конце и выход (4.11) для газа и пара на своем выходном конце.

4. Устройство по п. 3, в котором

камера (4.3) сгорания выполнена с камерой (4.8) предварительного нагрева на своем верхнем конце, и камера (4.8) предварительного нагрева соединена с комбинированной распылительной головкой (4.4);

камера (4.8) предварительного нагрева и камера (4.3) сгорания являются цельной цилиндрической конструкцией, камера (4.8) предварительного нагрева имеет отверстия, расположенные друг напротив друга на ее верхней стороне и нижней стороне, а воздушная форсунка (4.5) высокого давления, запальник (4.6) и форсунка (4.7) жидкого топлива высокого давления сообщаются с камерой (4.3) сгорания через камеру (4.8) предварительного нагрева.

5. Устройство для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, содержащее насос (12) жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор (13), устройство (4) для увеличения степени сухости и автоматическую систему (10) управления устройства для увеличения степени сухости;

одна ветвь пара на выходе для пара из котла (1) для нагнетания пара соединена через патрубок нагнетания топлива с автоматическим регулирующим перепускным клапаном (8) и соединена прямо через автоматический регулирующий перепускной клапан (8) с устьем (14) скважины для нагнетания пара;

другая ветвь пара на выходе для пара соединена через автоматический регулирующий клапан (3) на входе для пара с устройством (4) для увеличения степени сухости, при этом обеспечена возможность дополнительного увеличения степени сухости пара с помощью устройства (4) для увеличения степени сухости, а затем нагнетания пара в устье (14) скважины для нагнетания пара;

автоматическая система (10) управления устройства для увеличения степени сухости соединена с автоматической системой (9) управления котла для нагнетания пара;

насос (12) жидкого топлива высокого давления, воздушный компрессор (13) и запальник (4.6), расположенные на устройстве (4) для увеличения степени сухости, соединены с автоматической системой (10) управления устройства для увеличения степени сухости;

насос (12) жидкого топлива высокого давления и воздушный компрессор (13) соединены с форсункой (4.7) жидкого топлива высокого давления на устройстве для увеличения степени сухости и воздушной форсункой (4.5) высокого давления, соответственно;

выход (4.11) для газа и пара устройства (4) для увеличения степени сухости соединен через автоматический регулирующий клапан (6) на выходе для газа и пара и обратный клапан (7) с устьем (14) скважины для нагнетания пара.

6. Способ увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, включающий в себя:

увеличение степени сухости влажного насыщенного пара на выходе котла для нагнетания пара с помощью устройства для увеличения степени сухости, а затем

нагнетание насыщенного пара вместе с газом, создаваемым устройством для увеличения степени сухости, в нефтяной пласт герметичным способом; при этом

устройство (4) для увеличения степени сухости содержит комбинированную распылительную головку (4.4), камеру (4.2) нагрева пара, камеру (4.3) сгорания и смесительную камеру (4.10);

жидкое топливо и воздух подают в камеру (4.3) сгорания с помощью насоса (12) жидкого топлива высокого давления и воздушного компрессора (13) под управлением системы (10) автоматического управления устройства для увеличения степени сухости и сжигают в камере (4.3) сгорания;

в то же время влажный насыщенный пар на выходе котла поступает в камеру (4.2) нагрева пара устройства (4) для увеличения степени сухости и его нагревают в камере (4.2) нагрева пара за счет высокой температуры, создаваемой благодаря сгоранию в камере (4.3) сгорания;

газ с высокой температурой и высоким давлением, создаваемый в камере (4.3) сгорания, подают в смесительную камеру (4.10) и полностью смешивают в ней с влажным насыщенным паром с увеличенной степенью сухости из камеры (4.2) нагрева пара, так что степень сухости влажного насыщенного пара дополнительно увеличена;

путем регулирования количества жидкого топлива с помощью автоматической системы (10) управления устройства для увеличения степени сухости обеспечена возможность увеличения сухости влажного насыщенного пара до 95%-100%, обеспечена возможность регулировки температуры смеси газа и пара после смешивания, а затем

смесь газа и пара нагнетают в нефтяной пласт через колонну для закачивания пара герметичным способом.

7. Способ по п. 6, который включает в себя следующие этапы:

(a) запуск котла (1) для нагнетания пара с автоматическим регулирующим клапаном (3) на входе для пара и автоматическим регулирующим клапаном (6) на выходе для газа и пара в закрытом состоянии, и автоматическим регулирующим клапаном (2) и автоматическим регулирующим перепускным клапаном (8) на выходе для пара из котла в открытом состоянии, так что пар, создаваемый котлом для нагнетания пара, нагнетается в нефтяную скважину через автоматический регулирующий перепускной клапан (8);

(b) после нормализации параметров котла для нагнетания пара осуществляют запуск устройства для увеличения степени сухости, открывание автоматического регулирующего клапана (3) и выпускного клапана (5) на входе для пара, закрывание автоматического регулирующего перепускного клапана (8), работу устройства для увеличения степени сухости с предварительно заданными рабочими параметрами и управление насосом (12) жидкого топлива высокого давления и воздушным компрессором (13) с помощью автоматической системы (10) управления устройства для увеличения степени сухости, чтобы подавать жидкое топливо в бак (11) жидкого топлива, а сжатый воздух в устройство (4) для увеличения степени сухости, так что жидкое топливо и воздух поступают в камеру (4.3) сгорания устройства (4) для увеличения степени сухости, их поджигают с помощью запальника (4.6) и они сгорают в камере (4.3) сгорания;

когда горение определено как нормальное, осуществляют открывание автоматического регулирующего клапана (6) на выходе для газа и пара, и закрывание выпускного клапана (5), так что устройство для увеличения степени сухости в нормальном рабочем состоянии увеличивает степень сухости влажного насыщенного пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, до 95%-100%, и влажный насыщенный пар с увеличенной степенью сухости смешивают с газом, создаваемым при сгорании в устройстве (4) для увеличения степени сухости, а затем нагнетают вместе с газом в нефтяной пласт через колонну для закачивания пара герметичным способом.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором

камера (4.2) нагрева пара устройства (4) для увеличения степени сухости выполнена с входом (4.1) для пара на ее верхнем конце и кольцевой многоканальной форсункой (4.9) на ее заднем конце, а

задний конец камеры (4.3) сгорания сообщается с кольцевой многоканальной форсункой (4.9) на заднем конце камеры (4.2) нагрева пара и сообщается со смесительной камерой (4.10).

9. Способ по п. 6 или 7, в котором

смесительная камера (4.10) устройства (4) для увеличения степени сухости снабжена дополнительным входом (4.12) для пара на своем верхнем конце,

ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, поступает в камеру (4.2) нагрева пара через вход (4.1) для пара на верхнем конце камеры (4.2) нагрева пара, а

другая ветвь пара, подаваемого из котла для нагнетания пара, поступает в смесительную камеру (4.10) прямо через вход (4.12) для пара смесительной камеры.

10. Способ по пп. 6, 7, 8 или 9,

в котором камера (4.3) сгорания устройства (4) для увеличения степени сухости выполнена с камерой (4.8) предварительного нагрева на своем верхнем конце, а

жидкое топливо и воздух предварительно нагревают в камере предварительного нагрева, чтобы способствовать сгоранию жидкого топлива в распыленном состоянии.