[实用新型]高压高温蒸汽氮气二氧化碳发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油开采设备，特别涉及石油热力开采中使用一种高压高温蒸汽氮气二氧化碳燃烧发生器。该燃烧发生器利用高压柴油、空气通过燃烧，并与水热交换产生高压高温蒸汽氮气二氧化碳混合气体(复合热载体)，直接注入油层用于热力开采中质稠油、特稠油、高凝油和高粘稀油等油藏。

背景技术

在石油开采领域中，由于中质稠油、特稠油、高凝油和高粘稀油等油藏中含有胶质、沥青质和蜡质，呈高粘度、高流阻状态，无法进行有效的机械抽油泵冷采，必须采用热力开采技术，即将高压高温复合热载体注入井下油层，通过加温降低油藏粘度，进行活化驱动，通过加压(特别是注入氮气)补充油层压力，产生增排效应，从而提高采油驱动力，实现高效率开采稠油。

传统热力开采是将地面制氮车制出的氮气注入油层，然后将地面锅炉所产生的高压高温蒸汽注入井下油层。这种方法利用氮气产生压力、利用蒸汽产生热量来实现有效开采，即蒸汽吞吐热力开采。但是，长期的实践证明这种热采方式存在许多不足，比如热损失大，设备及生产成本高，原油开采效率低，环境污染大，特别是整套设备的移动性差，难以适应油井分散作业的要求。为了克服上述不足，中国专利于1999年12公告了一件名称为《热力采油复合气体注气装置》，专利号为98239070.X和2004年11月10日公告了一件名称为《石油热采混合气注气装置》，专利号为03278103.2的实用新型专利。上述两件专利是吸收俄罗斯热采技术而研制的，旨在克服锅炉水蒸汽热采的缺陷和局限性，并取得了可喜的效果，但实践证明上述专利技术尚存在设计和配置上的许多不足，比如燃烧的效果较差；混合气体中过剩氧大；燃烧室中燃烧载体温度低；汽化水量低混合气体中热量小；注入油层后潜热效果差；热量流失大等，使采油效果增产幅度小，热采周期短，设备在高背压情况下油枪、火花塞经常烧毁，大量水垢堵塞回流缩孔和汽化水喷孔，设备不能长时间稳定运行。于是本申请人于2004年12月29日向国家知识产权局专利局申请了一件名称为《多功能高压高效燃烧器》，专利号为200420054883.6的实用新型专利。该专利与上述两件专利相比，不论在技术上，还是在效果、成本、节能等方面都取得了很大进步，但是这种装置在实际应用中也存在以下不足：1、燃烧室通往汽化室(热交换室)的缩孔难以承受长时间高速气流的冲刷，导致孔径变大，减少了可燃气体的回流，从而引起点火困难；2、燃烧室的内衬与吸热水套紧贴相连，导致燃烧室外泄热量较大；3、由于燃烧室外泄热量大，导致吸热水套中的水温高，容易产生水垢堵塞汽化杯的喷水孔，使设备无法长时间正常运行；4、因后段的消音变流室(膨胀室)缺少隔热保温措施，金属外壳外泄的热量比较大，不仅热量流失严重，而且壳体内350℃的气体容易引起操作人员烫伤事故。

发明内容

本实用新型的目的从改进结构的角度，设计了一种结构合理、安全可靠、使用寿命长，而且更加先进的高效、节能型高压高温蒸汽氮气二氧化碳发生器，以克服上述不足。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高压高温蒸汽氮气二氧化碳发生器，在壳体内沿轴向设置耐火衬套、内圈、消音变流器依次构成一个前段的燃烧室、中段的汽化室和后段的消音变流室，燃烧室尾部与汽化室头部相通，汽化室尾部通过变流孔与消音变流室相通，消音变流室与发生器尾部的喷汽口相通；燃烧室头部设有油枪、空气喷孔和火花塞作用于燃烧室，其中，油枪位于燃烧室头部中央的轴线方向上，油枪的喷嘴处设有雾化器，空气喷孔环绕轴线呈锥形分布，其射流方向与燃油喷射方向在前方交叉汇集，形成油气分离式喷射二次雾化结构；汽化室内壁上设有一组汽化水喷孔；耐火衬套与壳体之间从内到外依次设有防裂套、保温层、吸热水套，该吸热水套的出口与一组汽化水喷孔连通；燃烧室尾部与汽化室头部设有耐磨喷嘴，耐磨喷嘴上设置变径回流喷射孔连通燃烧室与汽化室。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，为了延长火花塞的使用寿命，可以在火花塞与火花塞安装孔之间设置环形间隙，环形间隙朝燃烧室开放，空气喷孔的供气通道设有分路与该环形间隙连通，以此形成火花塞风冷保护结构。这样在工作时火花塞头部形成一圈气幕，对火花塞进行保护。

2、上述方案中，为了对燃烧室头部的迎火盘进行冷却，可以在迎火面壁内设有吸热水腔，该吸热水腔的进口与冷却水供给端连接，出口与燃烧室壁间的吸热水套进口连接。这样可以使迎火盘的冷却水与燃烧室壁间的冷却水组成串联结构。