Скважинный жидкостной нагреватель

 

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. Перфорированный 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС1УБЛИК (я)5 Е 21 B 43/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799973/03 (22) 31.01.90 (46) 30.06.92. Бюл, ¹ 24 (71) Институт геологии и геохимии горючих ископаемых АН УССР и Опытное нефтегазодобывающее управление "Ишимбайнефть" (72) И.P.Êðèöêèé, И.В.Пастухов, В,А.Илюков, Ю.П.Филиппов, P.Ô.Þìàãóçèí, Ю,В.Стефаник, А,Е.Степанчиков и Д.В.Брык (53) 622.246(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 115566551122, кл. Е 21 В 43/24, 1963.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1627679, кл. Е 21 В 43/24, 1988. (54) СКВАЖИННЫЙ ЖИДКОСТНОЙ НАГРЕВАТЕЛЬ (57) 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.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано пои термической обработке нефтяных пластов, а также для создания внутрипластового 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 че„„. Ы„, 1744243 А1

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, Перфорированный 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. рез 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 топли1744243

50 ва является сложность розжига жидкого топлива без его распыла, Известен скважинный жидкостной нагреватель, включающий 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. Жидкостной нагреватель 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 иэ-за отсутствия распыла топлива 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 формокамеры между витками завихрителя выполнены отверстия, дополнительно- сообщающие воздушную магистраль с зазором между обечайками форкамеры, При этом центральная трубка соединена верхним концом с дополнительным отверстием в теле пальника. выполненным ниже дозаторного отверстия, причем нижний конец трубки опущен до форсунки-распылителя пальника, расположенной s верхней части секционной камеры сгорания, Такое конструктивное решение скважинного жидкостного нагревателя повышает надежность розжига, поскольку наличие эавихрителя между обечайками интенсифицирует перемешивание топлива с воздухом, через отверстия между витками завихрителя топливно-воздушная смесь дополнительно подпитывается воздухом из воздушной магистрали, поступающим непосредственно 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-дозатор поступают легкие (газообразные) фрак- ции смеси, а через нижерасположенное отверстие в центральную трубку и по ней к форсунке-распылителю, минуя зону розжиra, 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 форсункераспылителю большое количество топлива независимо от ввода его в пальник, которое лимитируется только сечением отверстиядозатора, Наличие центральной топливоотводящей трубки в пал ьнике улучшает также и условия сжигания топлива в камере cropaния, 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 скважинного 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 б 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 7 форкамеры установлен спиральный завихритель 12, а между его витками просверлены отверстия 13, обеспечивающие дополнительное поступление воздуха из воздушной магистрали, 1744243

Для обеспечения условий разделения запального устройства,и бензобачка. Бентоплива (тяжелые фракции направляются в зин, воспламененный пиропатроном. стецентральную трубку 9, а легкие фракции — кает, минуя топливную зону 11, в зону внутрь пальника через отверстие-дозатор розжига 2, где поджигает легкие фракции

14) отверстие 10 расположено ниже доза- 5 топливно-воздушной смеси, отсепарироторного отверстия 14. ванные в форкамере и выходящие через

Для улучшения условий сжигания тяже- боковые отверстия перфорированного лых фракций топлива внутри многосекцион- пальника 8. ной камеры сгорания 3 нижний конец Наличие "дежурного" очага горения перфорированногопальника8заканчивает- 10 служит стабилизатором горения в многося форсункой-распылителем 15. секционной камере сгорания 3, а также

Для подачи к нагревателю жидкого топ- обеспечивает подогрев топлива, поступаюлива служит колонна насосно-компрессор- щего в форсунку-распылитель по центральных труб 16, внутри которой опущена нойтрубке9. воздушная магистраль (колонна НКТ) 17, 15 Этим достигается повышение надежноимеющая в верхней своей части (вышЕ МВс- сти розжига при увеличении тепловой прота ввода жидкого топлива) отверстия 18, че- изводительности горелки и стабилизация рез которые часть воздуха поступает в горения в многосекционной камере сгораколонну 16 для облегчения транспортиров- ния 3. ки топлива и его предварительного распы- 20 Конструкция пальника8выполненатак, ла. Во внешней обечайке 7 форкамеры что через дозаторное отверстие 14 поступавыполнены отверстия 19 для ввода топлива ет 5 — 10% жидкого топлива только для подиз колонны 16 в зазор между обечайками 7 держания "дежурного" очага горения в форкамеры. камере розжига 2, а остальная часть подоЖидкостной скважинный нагреватель 25 гретого жидкого топлива через центральработает следующим образом. ную трубку 9 и форсунку-распылитель 15

Топливо, например сырая нефть в смеси подается в многосекционную камеру сгорас воздухом (например, при а= 0,2), подается ния 3. по топливной колонне труб 16, а воздух — по Из зазора между кожухом 1 и многосеквоздушной магистрали 17, Воздух в неболь- 30 ционной камерой сгорания 3 в каждую секшом количестве поступает в топливную ко- цию в ограниченном количестве вводится лонну труб 16 через отверстия 18 в воздух,которыйзатемдвижетсявокругценвоздушной магистрали 17, расположенные тральной топливной струи. Горение вн т и выше уровня подачи жидкого топлива. многосекционной камеры сгорания 3 происнутри

Смесь воздуха с жидким топливом через 35 ходит на стыке топливного и воздушного отверстия 19 попадает в зазор между обе- потоков.Дожиганиетоплива, несгоревшего чайками 7 форкамеры, где установлен за- в камере сгорания 3, происходит в хвостовивихритель 12. В этот зазор из воздушной ке4. магистрали 17 через отверстия 13 допол- Технико-экономические преимущества нительно вводится воздух. Интенсивное 40 предлагаемого скважинного жидкостного перемешивание топлива и воздуха с допол- нагревателя состоят в том, что имеется вознительным воздухом, поступающим в зазор можность повысить тепловую производичерез отверстия 13, обеспечивает приготов- тельность устройства за счет увеличения ление топливно-воздушной смеси, которая расхода топлива, сохраняя надежность розв топливной зоне 11 форкамеры разделяет- 45 жига и обеспечивая полноту сгорания топся на два потока: более тяжелые фракции лива при использовании любого вида топливной смеси поступают в централь- жидкого топлива (сырая нефть, дизельное ную трубку 9 через боковое отверстие 10 топливо и т.п,). перфорированного пальника 8, а более лег- Формула изобретения кие фракции через дозаторное отверстие 14 50 Скважинный жидкостной нагреватель, на верхнем конце пальника 8 — во внутрен- содержащий корпус с камерой розжига топнюю полость пальника 8, откуда через боко- лива, снабженный перфорированным пальвую перфорацию подаются в камеру ником, внутренняя полость которого розжига 2 для образования дежурного" сообщена через дозаторное отверстие с очага горения. 55 топливной магистралью, а также секционИнициирование горения производит- ную камеру сгорания. расположенную ниже ся известным запальным устройством, камеры розжига, форкамеру, образованную опускаемым внутрь воздушной магистра- соосно установленными с зазором между ли 17. Запальноеустройствосостоитизпи- собой обечайками, в котором расположен ропатрона, срабатывающего при остановке завихритель в виде спирали, и воздушную

1744243

15 жиа ппи

Ды 2

71

5

ЦЙиг. 2 фиг. ("

Составитель И. Крицкий

Редактор 3. Ходакова Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2175 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магистраль, отл и ч а ю щи йс я 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 завихрителя выполнены отверстия, дополнительно

17 /

"9

И

8 сообщающие воздушную магистраль с зазором между обечайками форкамеры, а центральная трубка соединена верхним концом с дополнительным отверстием в теле паль5 ника, выполненным ниже дозаторного отверстия, причем нижний конец центральной трубки опущен до форсунки-распылителя, расположенной в верхней части секционной камеры сгорания.