Забойный парогазогенератор Советский патент 1982 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтяной .промышленности, а более конкретно к устройствам, генерирующим парогазовую смесь -И предназначенным для эксплуатации непосредственно в забое.

Известен газогенератор в системе добычи нефти, содержащий камеру сгорания, топливную форсунку, запальный узел, рубашки охлаждения и суженное выходное отверстие, в верхней части камеры сгорания теплостойкий лайнер, а нижняя часть ее боксовой поверхности имеет ряд отверстий, через которые вода на рубашки охлаждения подается в камеру сгорания 1.

Недостаком устройства является то, что наличие рубашки охлаждения и теплостойкого лайнера приводит к усложнению конструкции камеры сгорания и увеличению ее наружного диаметра. Кроме того, конструкция не обеспечивает надежный запуск и устойчивую работу в условиях Рц 6 0,8 . (Рц - давление окружающей среды; Р, - давление в камере сгорания) , так как указанный перепад давления Рц ,25 является докритическим, и возникающие в окружающей среде возмущения по дозвуковому потоку газа передаются в камеру сгорания, воздействуя на процессы горения и смесеобразования.

Ввод воды через отверстия, расположенные в нижней части камеры сгорания, не обеспечивает полного испарения воды, так как часть воды попадает на стенку камеры и стекает в виде жидкой пленки.

Известен также забойный парогазо10генератор включающий камеру сгорания с выходным соплом, каналы для ввода воздуха, топливной смеси и каналы для ввода воды, расположенные накь лонно относительно оси устройства, 5 топливную форсунку и запальный узел 21.

Конструкция известного устройства не обеспечивает надежный запуск и устойчивую работу как в условиях

20 повышенного противодавления, так и при изменении противодавления при постоянных гидравлических характеристиках подводящих магистралей. Наличие рубашки охлаждения приводит к

25 усложнению конструкции камеры сгорания и увеличению ее наружного диаметра.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение более полного

30 паросодержания в парогазовой смеси.

Поставленная цель достигается тем что каналы для ввода воды расположены тангенциально в верхней части камеры сгорания, а на внутренней стенке последней установлен ряд секторов сброса воды.

На фиг. 1 изображена схема забойного парогазогенератора; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1 .

Забойный парогенератор содержит камеру сгорания 1, на которой установлена топливная форсунка 2, снабженная запальным электроискровым узлом 3. В верхней части камеры сгорания 1 расположены тангенциальные каналы 4 для ввода воды, имеющие наклон относительно оси устройства, а по ее длине на внутренней стенке установлен ряд секторов сброса воды 5. В нижней части камеры сгорания 1 устсхновлено выходное сопло 6. Насосно-компрессорная 7 и топливная 8 трубы, являющиеся каналами для ввода соответсвенно воздуха и топливной смеси, соединены с топливной форсункой 2. Трубопровод 9 состыкован с коллектором 10, который соединен с отверстиями 4.

Забойный парогазогенератор работает следующим образом.

Парогазогенератор спускают в скважину на насоснокомпрессорных трубах 7 и устанавливают в фильтровой зоне при помощи теплоизолирующего пакера 11. В топливную форсунку 2 по компрессорным трубам 7 подают воздух, а по трубе В - топливо (расположение трубопроводов 7 и 8 не влияет на работу парогазогенератора) и воспламеняют топливную смесь запальным устройством.

Воду по трубопроводу 9 подают в коллектор 10 и затем через тангенциальные каналы 4 в камеру сгорания 1. Тангенциальный ввод жидкости обеспечивает охлаждение камеры сгорания 1, так как вода в виде пленки стекает по стенке, предохраняя ее от воздействия высокотемпературных газов. При этом происходит .нагрев воды и частичное испарение. При попадении воды на сектор сброса 5 происходит частичный ввод воды в высокотемпературный поток продуктов сгорания, что способствует более полному испарению воды и повышению паросодержания в парогазовой смеси. Количество устанавливаемых секторов сброса и их длина зависит от расхода вод и т.емпературы продуктов сгорания ос нойНого топлива. Данная конструкция забойного парогазогенератора предусматривает три сектора сброса воды и одно полное кольцо сброса воды, которое установлено в конце камеры сгорания 1. Наличие выходного сопла 6 обеспечивает надежный запуск и устойчивый режим работы парогазогенератора в условиях повышенного противодавления до тех пор, пока отноше-. . ние давлений (Пкр- критический перепад давления, определяемый по газодинамическим формулам

-t и зависящий от свойств

«р--а- к,

генерируемого пара; К - показатель 0 изонтропического расширения). Чем больше давление в камере сгорания парогазогенератора (РК), тем в большем диапазоне противодавлений (Рц) его работа независима от условий 5 окружающей среды.

Конструкция предлагаемого парогазогенератора обладает простотой конструктивного решения и обеспечивает надежный запуск и устойчивую работу .в услов.иях повышенного противодавления. При работе данного забойного парогазогенератора на топливе керосин - воздух для производства 1 т парогаза необходимо 47 кг керосина,

5 600 км воздуха и 245 кг воды. Температура парогаза на выходе из парогазогенератора составляет 723К, в состав которого входит 55 % азота, 10% углекислого газа и 35 % воды.

0 Экономический эффект от использования одного парогазогенератора для добычи нефти в условиях, где неприемлемы другие способы (большие глубины залегания, вечная мерзлота и

5 т. д.), составляет 65 тысяч рублей.

Формула изобретения Забойный парогазогенератор, включающий камеру сгорания с выходным соплом, каналы для ввода воздуха, топливной смеси и каналы для ввода воды, расположенные наклонно относительно оси устройства, топливную

форсунку и запальный узел, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения более полного паросодержания в парогазовой смеси, каналы для ввода воды

расположены тангенциально в верхней асти камеры сгорания, а на внутренней стенке последней установлен ряд екторов сброса воды.

Источники информации ,

ринятые во внимание при экспертизе

1. Патент США О 4078613, кл 166302, опублик. 1971.

2. Патент США W 3456721, кл. 16659, опублик. 1967.

.1

Фиг I