Скважинный жидкостной нагреватель Советский патент 1992 года по МПК E21B43/00 

XI

ь ю

со

Изобретение предназначено для термической обработки нефтяных пластов, в том числе для создания внутрипластового очага горения. Цель - повышение тепловой производительности, надежности розжига и улучшение процесса сжигания топлива. Нагреватель состоит из кожуха 1, камеры розжига 2 и многосекционной камеры сгорания 3, расположенной ниже камеры розжига 2. Камера 3 выполнена из воронкообразных секций, входящих с зазором одна в другую. Ниже камеры сгорания размещен хвостовик 4 с огнеупорной насадкой 5. Конусное кольцо 6 для форкамеры 7 установлено в верхней части камеры 3. Перфо- рированный пальник 8 расположен в топливной зоне 11 форкамеры 7. В процессе работы нефть в смеси с воздухом подают по топливной колонне труб 16, а воздух - по воздушной магистрали 17. Смесь воздуха с . жидким топливом через отверстия 19 поступает в зазор между обечайками форкамеры 7, где размещен завихритель 12. Воздух дополнительно поступает через отверстия 13. Топливно-воздушная смесь в топливной зоне 11 разделяется на два потока. Легкие фракции используют для образования дежурного очага горения и служат для подогрева остального топлива. 2 ил. (Л

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при термической обработке нефтяных пластов, а также для создания внутри- пластового очага горения при подземной газификации каустобиолитов.

Известен скважинный нагреватель, камера сгорания которого выполнена секционной и в ее верхней части, являющейся камерой розжига, установлен перфорированный пальник. Топливо (газ) подается через центральное отверстие пальника и движется по оси камеры сгорания, одновременно через боковые отверстия пальника часть топлива вводится в камеру розжига для организации дежурного очага горения, стабилизирующего основное горение в камере сгорания. Воздух вводится в зазоры между секциями, распределяя горение по всей длине камеры сгорания.

Основным недостатком известного устройства при сжигании в нем жидкого топлива является сложность розжига жидкого топлива без его распыла.

Известен скважкнный жидкостной нагреватель, включающий корпус с камерой розжига топлива, снабженный перфориро- ванным пальником, внутренняя полость которого сообщена через дозаторное отверстие с топливной магистралью, а также секционную камеру сгорания, расположенную ниже камеры розжига. Жидкостной нагре- ватеяь снабжен формокамерой, образованной соосно установленными с зазором между собой обечайками, в зазоре между которыми размещен завихритель, выполненный в виде спирали.

Такая конструкция нагревателя улучшает условия распыла топливно-воздушной смеси по длине форкамеры, однако также не устраняет недостаток низкой надежности розжига из-за отсутствия распыла топ- лива непосредственно в камере розжига.

Целью изобретения является повышение надежности розжига, тепловой производительности и улучшение условий сжигания топлива.

Это достигается тем, что скважинный жидкостной нагреватель снабжен центральной трубкой установленной в пальнике, введенном верхним концом в нижнюю часть форкамеры, при этом в стенке фор- мокамеры между витками завихрителя выполнены отверстия, дополнительно сообщающие воздушную магистраль с зазором между обечайками форкамеры. При этом центральная трубка соединена верх- ним концом с дополнительным отверстием s теле пальника выполненным ниже доза- торного отверстия, причем нижний конец трубки опущен до форсунки-распылителя пальника, расположенной в верхней части секционной камеры сгорания.

Такое конструктивное решение сква- жинного жидкостного нагревателя повышает надежность розжига, поскольку наличие завихрителя между обечайками интенсифи- цирует перемешивание топлива с воздухом, через отверстия между витками завихрителя топливно-воздушная смесь дополнительно подпитывается воздухом из воздушной магистрали, поступающим непосредствен- но в зону активного перемешивания, а на входе в пальник осуществляется сепарация топливно-воздушной смеси: в перфорированный пальник, а затем в зону розжига через вышерасположенное отверстие-доза- тор поступают легкие (газообразные) фракции смеси, а через нижерасположенное отверстие в центральную трубку и по ней к форсунке-распылителю, минуя зону розжига, отводятся более тяжелые (жидкие) фракции топлива.

Этим же обеспечивается и значительное повышение тепловой производительности нагревателя, так как повышенная по сравнению с отверстием-дозатором пропускная способность центральной трубки пальника позволяет направлять к форсунке- распылителю большое количество топлива независимо от ввода его в пальник, которое лимитируется только сечением отверстия- дозатора.

Наличие центральной топливоотводя- щей трубки в пальнике улучшает также и условия сжигания топлива в камере сгорания, так как, проходя через зону высоких температур, топливо подходит по центральной трубке к форсунке-распылителю уже подготовленным к сжиганию подогретым и частично испаренным.

Суммируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемые элементы скьажинного жидкостного нагревателя, их расположение в устройстве являются новыми, неизвестными в других скважинных нагревателях и существенными для достижения поставленной цели, взаимосвязаны между собой и позволяют достигнуть при использовании в предлагаемом нагревателе положительного эффекта.

На фиг. 1 схематично показан скважинный жидкостной нагреватель, разрез; на фиг.2 - перфорированный пальник и его расположение в форкамере.

Скважинный жидкостной нагреватель состоит из кожуха 1, камеры розжига 2 и многосекционной камеры сгорания 3, расположенной ниже последней и выполненной из воронкообразных секций, входящих с зазором одна в другую. Ниже камеры сгорания размещен хвостовик 4 с огнеупорной насадкой 5. В верхней части многосекционной камеры установлено конусное кольцо 6 для посадки форкамеры, состоящей из обечаек 7, установленных с зазором между собой, оканчивающейся перфорированным пальником 8, внутри которого соосно установлена по его длине центральная трубка 9, верхний конец которой соединен с дополнительным отверстием 10 в стенке пальника 8, расположенным в топливной зоне 11 форкамеры 7.

Для интенсивного перемешивания жидкого топлива с воздухом в зазоре между обечайками f форкамеры установлен спиральный завихритель 12, а между его витками просверлены отверстия 13, обеспечивающие дополнительное поступление воздуха из воздушной магистрали.

Для обеспечения условий разделения топлива (тяжелые фракции направляются в центральную трубку 9, а легкие фракции - внутрь пальника через отверстие-дозатор 14) отверстие 10 расположено ниже доза- торного отверстия 14.

Для улучшения условий сжигания тяжелых фракций топлива внутри многосекционной камеры сгорания 3 нижний конец перфорированного пальника 8 заканчивает- ся форсункой-распылителем 15.

Для подачи к нагревателю жидкого топлива служит колонна насосно-компрессор- ных труб 16, внутри которой опущена воздушная магистраль (колонна НКТ) 17, имеющая в верхней своей части (выше места ввода жидкого топлива) отверстия 18, через которые часть воздуха поступает в колонну 16 для облегчения транспортировки топлива и его предварительного распы- ла. Во внешней обечайке 7 форкамеры выполнены отверстия 19 для ввода топлива из колонны 16 в зазор между обечайками 7 форкамеры.

Жидкостной скважинный нагреватель работает следующим образом.

Топливо, например сырая нефть в смеси с воздухом (например, при а 0,2), подается по топливной колонне труб 16, а воздух - по воздушной магистрали 17. Воздух в неболь- шом количестве поступает в топливную ко- лонну труб 16 через отверстия 18 в воздушной магистрали 17, расположенные выше уровня подачи жидкого топлива. Смесь воздуха с жидким топливом через отверстия 19 попадает в зазор между обечайками 7 форкамеры, где установлен за- вихритель 12. В этот зазор из воздушной магистрали 17 через отверстия 13 дополнительно вводится воздух. Интенсивное перемешивание топлива и воздуха с дополнительным воздухом, поступающим в зазор через отверстия 13, обеспечивает приготовление топливно-воздушной смеси, которая в топливной зоне 11 форкамеры разделяет- ся на два потока: более тяжелые фракции топливной смеси поступают в центральную трубку 9 через боковое отверстие 10 перфорированного пальника 8, а более легкие фракции через дозаторное отверстие 14 на верхнем конце пальника 8 - во внутреннюю полость пальника 8, откуда через боковую перфорацию подаются в камеру розжига 2 для образования дежурного очага горения.

Инициирование горения производится известным запальным устройством, опускаемым внутрь воздушной магистрали 17. Запальное устройство состоит из пиропатрона, срабатывающего при остановке

запального устройства, и бензобачка. Бензин, воспламененный пиропатроном,стекает, минуя топливную зону 11, в зону розжига 2, где поджигает легкие фракции топливно-воздушной смеси, отсепариро- ванные в форкамере и выходящие через боковые отверстия перфорированного пальника 8.

Наличие дежурного очага горения служит стабилизатором горения в многосекционной камере сгорания 3, а также обеспечивает подогрев топлива, поступающего в форсунку-распылитель по центральной трубке 9.

Этим достигается повышение надежности розжига при увеличении тепловой производительности горелки и стабилизация горения в многосекционной камере сгорания 3.

Конструкция пальника 8 выполнена так, что через дозаторное отверстие 14 поступает 5 - 10% жидкого топлива только для поддержания дежурного очага горения в камере розжига 2, а остальная часть подогретого жидкого топлива через центральную трубку 9 и форсунку-распылитель 15 подается в многосекционную камеру сгорания 3.

Из зазора между кожухом 1 и многосекционной камерой сгорания 3 в каждую секцию в ограниченном количестве вводится воздух, который затем движется вокруг центральной топливной струи. Горение внутри многосекционной камеры сгорания 3 происходит на стыке топливного и воздушного потоков. Дожигание топлива, не сгоревшего в камере сгорания 3, происходит в хвостовике 4.

Технико-экономические преимущества предлагаемого скважинного жидкостного нагревателя состоят в том, что имеется возможность повысить тепловую производительность устройства за счет увеличения расхода топлива, сохраняя надежность розжига и обеспечивая полноту сгорания топлива при использовании любого вида жидкого топлива (сырая нефть, дизельное топливо и т.п.).

Формула изобретения

Скважинный жидкостной нагреватель, содержащий корпус с камерой розжига топлива, снабженный перфорированным пальником, внутренняя полость которого сообщена через дозаторное отверстие с топливной магистралью, а также секционную камеру сгорания, расположенную ниже камеры розжига, форкамеру, образованную соосно установленными с зазором между собой обечайками, в котором расположен завихритель в виде спирали, и воздушную

магистраль, отличающийся тем, что, с целью повышения тепловой производительности, надежности розжига и улучшения процесса сжигания топлива, он снабжен центральной трубкой, установленной в пальнике, введенном верхним концом в нижнюю часть форкамеры, при этом в стенке форкамеры между витками завихри- теля выполнены отверстия, дополнительно

Воздух

Жидкое то- , Т

пли до I--j

Дь/мгазы

Фиг/

0

сообщающие воздушную магистраль с зазором между обечайками форкамеры, а центральная трубка соединена верхним концом с дополнительным отверстием в теле пальника, выполненным ниже дозаторного отверстия, причем нижний конец центральной трубки опущен до форсунки-распылителя, расположенной в верхней части секционной камеры сгорания.

.,33

СО и г 2