井下蒸汽發(fā)生器及其使用方法技術(shù)

井下蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)可以包括燃燒器頭部組件、線性組件、汽化套管和支撐套管。燃燒器頭部組件可以包括具有一個或者多個噴射器的突然膨脹區(qū)域。線性組件可以包括具有一個或者多個水噴射配置的水冷本體。系統(tǒng)可以優(yōu)化以輔助從不同類型的油藏開采烴。開采烴的方法可以包括將一種或者多種流體供應(yīng)到系統(tǒng)，燃燒燃料和氧化劑以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物，將流體噴射到燃燒產(chǎn)物中以產(chǎn)生排出氣體，將排出氣體噴射到油藏中，并從油藏開采烴。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)實(shí)施例涉及井下蒸汽發(fā)生器。
技術(shù)介紹
在全世界有廣泛的稠烴油藏。這些油藏包含很稠的烴，通常稱為“浙青”、“焦油”、“重油”或者“超重油”(此處總稱為“重油”)，其通常具有從100到超過1，000, 000厘泊的范圍的粘度。高粘度使得難以并昂貴地開采烴。每個油藏是獨(dú)特的，并不同地對應(yīng)于采用來開采其中的烴的各種方法。通常地，已經(jīng)采用就地加熱重油來降低粘度。通常，用諸如循環(huán)蒸汽激勵(CSS)、蒸汽驅(qū)動(Drive)和蒸汽輔助重力泄油(SAGD)的方法產(chǎn)生和這些一樣稠的油藏，其中，蒸汽從表面注入到油藏中以加熱油，并降低粘性以夠生產(chǎn)。然而，這些稠烴油藏中的一些位于可延伸1800英寸之深的冷凍層或者永久凍土層下。蒸汽不能通過這些層注入，因?yàn)闊崮軡撛诘厥褂谰脙鐾翆优蛎洠斐摄@井穩(wěn)定性的問題和融化永久凍土層帶來的重要的環(huán)境問題。此外，當(dāng)前生產(chǎn)重油油藏的方法面臨其他限制。一個這樣的問題是蒸汽的鉆井熱損失，因?yàn)檎羝麖谋砻嫘羞M(jìn)到油藏。這問題隨著油藏的深度增大而惡化。類似地，可用于注入油藏的蒸汽的量也隨著深度的增大而減小，并且在注入點(diǎn)處井下可用的蒸汽量比在表面處產(chǎn)生的要低很多。此情形降低了采油處理的能量效率。為了解決將蒸汽從表面注入的不足，已經(jīng)使用了井下蒸汽產(chǎn)生器(DHSG)的使用。DHSG提供了在注入油藏之前加熱井下蒸汽的能力。然而，DHSG還提供許多挑戰(zhàn)，包括過度的溫度、腐蝕問題和燃料不穩(wěn)定性。這些挑戰(zhàn)經(jīng)常造成材料失效、熱不穩(wěn)定性和效率不足。因而，持續(xù)地需要新的和改進(jìn)的井下蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)和使用井下蒸汽產(chǎn)生開采重油的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實(shí)施例涉及井下蒸汽產(chǎn)生器系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，井下蒸汽產(chǎn)生器(DHSG)包括燃燒器頭部、燃燒套管、汽化套管和支撐/保護(hù)套管。燃燒器頭部可以具有一個或者多個噴射器的突然膨脹區(qū)域。燃燒套管可以是具有一個或者多個水噴射配置的水冷襯里。DHSG可以構(gòu)造成將引導(dǎo)到DHSG的各種流體流聲學(xué)地隔離。DHSG的各個部件可以優(yōu)化以輔助從不同類型的油藏開采烴。附圖說明圖I圖示井下蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)。圖2圖示井下蒸汽產(chǎn)生器系統(tǒng)的橫截面視圖。圖3圖示系統(tǒng)的燃燒器頭部組件。圖4、5和6圖示燃燒器頭部組件的橫截面視圖。圖7圖示用于系統(tǒng)的點(diǎn)火器。圖8圖示系統(tǒng)線性組件的橫截面視圖。圖9-13圖示流體噴射支柱和流體噴射系統(tǒng)的橫截面視圖。圖14A和14B圖示用于系統(tǒng)的流體管路組件。圖15-43圖示系統(tǒng)和它們的部件的實(shí)施例的各種工作特性的圖表、曲線圖和/或示例。具體實(shí)施例方式圖I和圖2圖示井下蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)1000。盡管此處描述為“蒸汽”產(chǎn)生系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)1000可以用來產(chǎn)生任何類型的加熱液體、氣體或者液體氣體混合物。該系統(tǒng)1000包括燃燒器頭部組件100，線性組件200、汽化套管300和支撐套管400。燃燒器頭部組件100 耦合到線性組件200的上端，并且汽化套管300耦合到線性組件200的下端。支撐套管400耦合到汽化套管300，并可以可操作地將系統(tǒng)1000支撐和降低到工作管柱上的鉆井。部件可以通過螺栓和凸緣連接、螺紋連接、焊接連接或者現(xiàn)有技術(shù)中公知的其他連接機(jī)構(gòu)而一起耦合。一個或者多個燃料、氧化劑、冷卻劑、稀釋劑、溶劑和其組合可以供應(yīng)到系統(tǒng)1000以產(chǎn)生用于注入一個或者多個含烴油藏。系統(tǒng)1000可以用來從輕油、重油、部分衰竭、完全衰竭、未開采的和浙青砂型油藏中開采烴。圖3和圖4圖示燃燒器頭部組件(燃燒室)100。燃燒器頭部組件100可以以“附著的火焰”構(gòu)造、“升騰的火焰”構(gòu)造或者這兩個構(gòu)造的某種結(jié)合來工作。附著的火焰構(gòu)造一般造成從對流和輻射進(jìn)行硬件加熱，通常包括軸對稱突然膨脹、V-溝、駐渦凹腔和其他幾何布置，并耐受高流體速度造成的吹滅。附著火焰構(gòu)造可以優(yōu)選地在系統(tǒng)1000要求大范圍的工作參數(shù)時、忽視或者期望從熱氣體到硬件的熱損失時以及當(dāng)冷卻流體可用時使用。升騰的火焰構(gòu)造通常造成通過輻射進(jìn)行硬件加熱，并且通常包括渦旋式噴嘴、杯子、偶極子/三聯(lián)體和其他幾何布置。在燃料噴射速度能通過多個歧管或者可變幾何來控制的情況下，在高溫氣體是主要對象的情況下，并且/或者在冷卻流體是不可用或者受限制的情況下，升騰的火焰構(gòu)造可以優(yōu)選地在要求橫跨工作包絡(luò)線的離散設(shè)計(jì)點(diǎn)時使用。燃燒器頭部組件100包括具有上部101和下部102的圓柱體。下部101可以是用于與線性組件200連接的凸緣的形式。上部102包括用于供應(yīng)諸如氧化劑的流體至系統(tǒng)1000的中央孔104。阻尼板105包括具有貫穿本體形成的一個或者多個流動路徑的圓柱體，并可以設(shè)置在中央孔104中以將流體流動與系統(tǒng)1000聲學(xué)隔離。一個或者多個流動路徑111-116可以耦合到燃燒器頭部組件100用于將各種流體供應(yīng)到系統(tǒng)1000。支撐環(huán)103耦合到上部102和流體管路111-116兩者以在工作過程中在結(jié)構(gòu)上支撐流體管路。點(diǎn)火器150耦合到下部101以點(diǎn)燃供應(yīng)到燃燒器頭部組件100的流體混合物。一個或者多個凹部或者缺口 117可以設(shè)置在支撐環(huán)103和下部101中以支撐耦合下文所述的線性組件200的流體管路。中央孔104與沿著下部101的內(nèi)表面形成的突然膨脹區(qū)域106相交。突然膨脹區(qū)域106可以包括下部101的內(nèi)徑相對于中央孔104的內(nèi)徑的一個或者多個增量。下部101的內(nèi)徑的每個增量定義為“注入臺階”。如圖4所示，燃燒器頭部組件100包括第一(內(nèi))注入臺階107和第二(外)注入臺階108。第一注入臺階107的直徑大于中央孔104的直徑，而第二注入臺階108的直徑大于第一注入臺階107的直徑。中央孔104的出口處的直徑的突然變化形成紊流或者駐渦、火焰保持區(qū)域，這增強(qiáng)了在突然膨脹區(qū)域106中的流體混合，從而可以提供流體的更完全的燃燒。突然膨脹區(qū)域106因而可以增大火焰的穩(wěn)定性，控制火焰的形狀，增大燃燒效率，并支持排放控制。第一和第二注入臺階107、108各可以具有一個或者多個噴射器(噴嘴118、119，其包括貫穿燃燒器頭部組件100的本體的下部101而形成的流體路徑或者通道。噴射器118、119構(gòu)造成將諸如燃料的流體沿著與通過中央孔104的流體流動垂直的方向(和/或以與通過中央孔104的流體流動成一角度)噴射到燃燒器頭部組件100中。與通過中央孔104的流體流動垂直的流體噴射還有助于在系統(tǒng)1000中產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。來自噴射器118、119的流體可以以其他角度或者構(gòu)造成增強(qiáng)火焰穩(wěn)定性的角度的組合噴入通過中央孔104的流體流動中。第一噴射臺階107可以包括八個噴射器118，并且第二噴射臺階108可以包括十六個噴射求119。噴射器118、119的數(shù)量、尺寸、形狀和噴射角度可以根據(jù) 系統(tǒng)1000的工作要求而變化。如圖5和圖6所示，每個噴射臺階還可以包括第一噴射歧管121和第二噴射歧管123。第一和第二噴射歧管121、123分別與噴射器118、119流體連通。第一和第二噴射歧管121,123中的每個可以是在下部101的內(nèi)徑和外徑之間穿過下部101的本體同心設(shè)置的孔的形式。第一和第二噴射歧管121、123可以將從一個或者多個流體管路111-116 (圖3中圖示)接收到的流體通過通道122、124引導(dǎo)到每個噴射器118、119以噴入突然膨脹區(qū)域106中。可以提供多個第一和第二噴射歧管121、123以將流體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.03.08 US 61/311,619;2011.01.26 US 61/436,4721.一種井下蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，包括 燃燒器頭部組件，其具有本體，所述本體具有貫穿所述本體設(shè)置的孔和與所述孔相交的突然膨脹區(qū)域；以及 線性組件，其具有本體，所述本體具有貫穿所述本體設(shè)置的二個或者多個流體路徑、由所述本體的內(nèi)表面限定的燃燒室和流體噴射系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述孔中的板。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述突然膨脹區(qū)域包括用于將燃料噴射到所述燃燒室中的第一噴射臺階和第二噴射臺階，其中，所述第一噴射臺階包括大于所述孔的內(nèi)徑的內(nèi)徑，并且其中，所述第二噴射臺階包括大于所述第一噴射臺階的內(nèi)徑的內(nèi)徑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二噴射臺階構(gòu)造成沿著與所述孔的縱向軸線垂直的方向?qū)⑷剂蠂娚涞剿鋈紵抑小?.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二噴射臺階各包括多個噴射器，并且其中，所述第二噴射臺階包括比所述第一噴射臺階多的噴射器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述燃燒器頭部組件還包括用于將燃料分配到所述第一噴射臺階的多個噴射器的第一歧管和用于將燃料分配到所述第二噴射臺階的多個噴射器的第二歧管，其中，所述第一和第二歧管包括貫穿所述燃燒器頭部組件的本體設(shè)置的流體路徑。7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述燃燒器頭部組件還包括可操作來冷卻所述本體與所述突然膨脹區(qū)域相鄰的部分的冷卻系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括貫穿所述本體設(shè)置的一個或者多個流體路徑，以用于循環(huán)圍繞所述突然膨脹區(qū)域的冷卻流體。9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述線性組件還包括用于將流體分配到貫穿所述線性組件的本體設(shè)置的所述一個或者多個流體路徑的第一歧管，以及用于從所述一個或者多個流體路徑收集流體的第二歧管。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安東尼·古斯·卡斯特羅喬凡尼，蘭德爾·托德·沃蘭德，查爾斯·H·威爾，布萊爾·A·福爾松，M·卡倫·約翰遜，麥倫·I·庫爾曼，
申請(專利權(quán))人：世界能源系統(tǒng)有限公司，
類型：
國別省市：