[发明专利]用于石油热采注气机的高压混合气发生装置

说明书

技术领域：

本发明涉及到用于石油热采注气机的高压混合气发生装置。该装置利用轻柴油与压缩空气燃烧后产生的高温高压烟气与水相混合，从而产生温度、湿度可视要求调节的主要由N₂、CO₂、水蒸汽(H₂O)组成的混合气。该装置主要应用于石油的热力开采，将该装置产生的混合气直接注入油井，可有效提高石油、特别是稠油的采收率，为一种替代传统的以高压蒸汽锅炉为技术特征的采油新工艺。

背景技术：

石油的开采工艺大致可分为一次采油、二次采油及多次采油。蒸汽采油则是典型的三次或多次采油工艺。蒸汽采油是利用热能的升温效应来降低原油的粘度，同时也在一定程度上增加油层的压力，从而提高油井的石油采收率。

从20世纪80年代初以来，我国油田运用蒸汽热采技术的实践表明，该技术较适用于800m以上地层中油层的低开采周期范围。其开采过程中，地层压力不断下降，当开采到了6～8周期以后，油井地层压力失去了70％～90％，即失去了热采所必需的势能，导致油井低采能，尤其是大量稠油井进入热采高周期后，因低于热采经济界限而被迫关井停采。

以高压蒸汽锅炉为技术特征的蒸汽热采工艺还存在许多不足。例如：排烟不仅造成较大热损失，还造成环境污染；设备投资及运行成本高；特别是整套设备的移动性极差，难以适应油井分散作业的要求。

针对蒸汽热采技术对热采高周期、深油层、粘稠油藏采收的不足，近些年又提出一种新的原油热采工艺技术——复合介质(即烟气水蒸汽的混合气)热采法，也称为气-汽热采，或简称为混合气热采。

为了克服上述不足，中国专利00210830.5《稠油热采蒸汽、燃气混合注气装置》，该专利与上述蒸汽锅炉热采技术相比，在各方面都有了很大的改观。但是，这种装置在结构设计方面仍然存在许多不足，给实际应用带来不少困难。例如：1、其燃烧室由内壁与外壁夹套构成，夹套中设有螺旋型冷却水槽，该冷却水槽与一个外冷却水闭路循环系统连接构成冷却系统，这种设计采用了直接冷却的结构，由于内壁直接面对燃烧室，容易被高温烟气烧蚀，由于冷却水槽内水温较高容易结垢，使冷却水流动不畅，甚至发生故障，由于直接冷却导致燃烧室温度较低(≤1300℃)，造成不易点火、燃烧不稳定、燃烧不完全(出口冒黑烟)等后果；2、处置冷却水闭路循环系统不仅使结构复杂化，增加了设备成本，而且浪费大量能源，即冷却水循环系统在正常工作情况下带走了许多热量，而这些热量又无法加以利用，如果不正常工作则将会引发事故等等。

中国专利03278103.2《石油热采混合气注气装置》、中国专利200420054883.6《多功能高压高效燃烧器》该两项专利技术相比，在燃烧效率，系统热效率、制造与运行成本、运行的可靠性、使用寿命、使用的机动性等诸多方面都有了较大改观，但是经实践证明，其结构设计及材料使用上也存在一些不足之处：1、在油井背压较高的条件下，燃烧室中火焰高温中心逐渐移向头部的迎火面，容易导致头部被烧损(如迎火端面、点火器点火头，油喷嘴雾化器等)；2、燃烧室耐火内衬在高温高压(2000℃、16MPa)下容易产生爆裂、剥蚀现象，导致耐火内衬的使用效果显著下降，因而使燃烧器(或注气器)的使用寿命大大缩短(有时不足一个注气工作日)；3、在燃烧室出口即缩孔处采用的材料为高强度的耐冲蚀刚玉，但是在极度高温高压气流高速冲刷的条件下，这种材料还是容易产生剥蚀现象，从而影响燃烧器(或注气器)的正常运行；4、燃烧室出口即缩孔直径较大，或缩孔处耐冲蚀衬套剥蚀后导致缩口直径变大，均会导致燃烧室发生不易点火，或点火后燃烧不完全(发生器出口处冒黑烟)的现象，从而影响装置的使用效果，导致燃烧效率、热效率降低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构合理、可靠性强、易于操作、使用期长(主要易损部件可以连续工作2400小时)、节能高效的用于石油热采注气机的高压混合气发生装置，可为石油尤其是稠油的开采创造出一种新的替代工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于石油热力开采的高压混合气发生装置，由头部、燃烧段、混合段组成，头部与燃烧段一端相连结，燃烧段另一端与混合段相连结，头部形成燃烧段内部燃烧室的一侧端面，燃烧段包括夹套与燃烧室，燃烧室另一端即隔热套的下方是喷水调温器，调温器缩口即是燃烧段出口；其特征在于在头部设置了带螺旋环状冷却室的冷却水帽总成，其包括由冷却水槽连接而成经过头部的配风器、油喷嘴、点火器的外壁的冷却水通道。