专利名称：高温混合器发生器的蒸汽注入工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种稠油热采的复合气体注气方法，特别是涉及一种高温混 合器发生器的蒸汽注入工艺方法，属于油田开采的稠油热采技术。
背景技术：
目前我国油田有着丰富的稠油资源待开采。常规的冷采方法无法开采稠 油， 一般都以地面锅炉产生髙压蒸汽注入井下油层进行热力采油。但是现有 的注蒸汽热力开采技术还存在着诸多问题，如利用锅炉产生蒸汽热损失大、 能耗大、设备及生产成本高，对环境有一定污染，原油开采效率低，尤其是 整套注入装置可移动性差，难以适应油井分散作业的要求。因此，研制新的 热力采油技术及其设备，是当前油田开采稠油待解决的难题。公开号为
CN2351550的中国实用新型专利给出了一种《热力采油复合气体注气装置》， 包括由组合式头部、前段燃烧室、中段汽化混合室、后段缓冲室构成的本体 及组装其上的冷却循环水系统，其中前段燃烧室下端与中段汽化混合室之间 有亚音速喷嘴，并利用喷嘴将两室连通，后段缓冲室有与井下油层相通的单 向注气阀。公开号为CN2398421的中国实用新型专利给出了一种《采油用 节能发生器》，它包括带喷嘴、电火花塞和燃料喷嘴的组合式头部、燃烧室、 排气室，特点是在燃烧室内壁与外壁之间均匀分布有直线通道式冷却水槽， 在组合式头部设置有与冷却水槽相连通的进水孔，在接近于亚音速喷嘴的燃 烧室内壁均匀分布有与冷却水槽相通的出水喷孔；在排气室侧壁的排气管上 还安装有电动阀。在本发明人参与的上述技术方案中，已基本解决了蒸汽热
力注入装置可移动性差，难以适应油井分散作业的问题。但并没有解决稠油 热采中的汽气驱油和化学药剂驱油技术需要设置两套装置，分别注入的问 题。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述不足，给出一种高温混合 器发生器的蒸汽注入工艺方法，这种高温混合器发生器的蒸汽注入工艺方 法将稠油热采中的汽气驱油和化学药剂驱油技术融二为一，具有结构紧凑、 简便快捷、提高工效、节约能源的特点，可随时根据油井地质，油藏压力变 化情况调整化学药剂品种的注入，在提高原油开采效率的同时，可显著节约 能源、降低成本，有效解决现有技术存在的污染环境等问题。
本发明给出的技术解决方案是:这种高温混合器发生器的蒸汽注入工艺 方法，包括有以下步骤
1气体注入
先将高温混合器发生器中的单向注气阀直接与井下油层的入口相接，燃 料经高温混合器发生器中的燃料喷咀高速喷出的同时，与高温混合器发生器 中的高压空气喷咀进入的空气混合，并利用高温混合器发生器中的高压火花 塞引燃，使其在高温混合器发生器中的燃烧室内完全燃烧，高温、高压燃气 离开燃烧室进入高温混合器发生器中的亚音速喷咀之前，高温混合器发生器 中的汽化水喷射器喷出雾化水与其掺混，再经亚音速喷咀加速后，高速进入 高温混合器发生器中的缓冲室进行汽化混合，汽化混合后的高温复合气体由
高温混合器发生器中的缓冲室经单向注气阀高速注入油层； 2化学药剂注入 利用高温混合器发生器中在缓冲室与井下油层相通管道上设有的化学 药剂注入装置，使得在往井下注气的同时，往井下注入化学药剂，进行化学 药剂驱油，将发泡剂倒入化学药剂注入装置中的搅拌器中，充分搅拌使其融 合通过管路进入柱塞泵中，来自柱塞泵出口的发泡剂通过管路经单向阀和截 止阀进入缓冲室与井下油层相通的管道，与来自缓冲室的高温复合气体一道
注入井内；
3气体采油和化学药剂采油同时复合进行
利用化学药剂注入装置中的柱塞泵电机变频的特性，控制发泡剂流量， 间歇定时供应，使之进入缓冲室与井下油层相通的管道的发泡剂混杂在来自 缓冲室的高温复合气体内并形成一段气一段泡一段气一段泡的气泡段塞后， 一道注入井内，从而延长出油时间，实现气体采油和化学药剂采油同时复合 进行。
本发明所使用的高温混合器发生器已另行申请了专利，包括由组合式头 部、燃烧室、缓冲室和底座构成的本体及燃烧室内壁、外壁之间独立的闭路 冷却循环水系统，其中燃烧室下端与缓冲室之间有亚音速喷咀，并利用亚音 速喷咀将两室连通，在燃烧室内壁下端，亚音速喷咀上部设置独立的汽化水 系统，缓冲室通过带有单向注气阀的管道与井下油层相通，缓冲室与井下油 层相通的管道上设有排空阀，其特点是在缓冲室与井下油层相通管道上还设 有化学药剂注入装置，该化学药剂注入装置由搅拌器、柱塞泵、单向阀和截 止阀组成，其中搅拌器通过管道与柱塞泵相通，柱塞泵通过管道依次与单向 阀和截止阀相通，截止阀通过管道与缓冲室与井下油层相通的管道相通。
由于本发明采用了亚音速流动理论，设计出亚音速喷咀，所以可以采用
大的喷咀压力比，使燃烧室在低压下工作，并可选用较大的喷咀出口直径， 使喷口处成为亚音速流动，利用亚音速喷咀的特性，可保证其出口压力满足 油层所需工作压力的需求。另外通过亚音速喷咀形成相通的各自独立的燃烧 室和汽化混合室，也确保燃烧过程及汽化混合过程充分、完全。在燃烧室内、 外壁间还可形成独立的闭路循环水系统，这不仅很好地保护了燃烧室内壁不 被高温燃气烧蚀，提高冷却效果，而且循环水也可以根据使用需要进行软化 处理，或使用蒸馏水，防止水腔内积垢，延长冷却循环通路使用寿命。在缓 冲室内得到充分汽化和混合的复合气体，经缓冲室的单向注气阀，直接与井 下油层相通，使燃烧后产生的过热蒸汽及燃气全部密闭注入井下，能源得到 充分利用，且不对环境产生污染。由于在缓冲室与井下油层相通管道上设有 化学药剂注入装置，使得在往井下注气的同时，还能往井下注入化学药剂， 进行化学药剂驱油，由于柱塞泵的电机变频，具有控制压力增压或减压功能， 能够控制流量，间歇定时，可以一边注气， 一边添加化学药剂，例如发泡剂， 以形成一段气一段泡一段气一段泡的气泡段塞，并可以单独调剖，解决气串 的直通问题，从而可延长出油时间。针对管道中存有的腐蚀气体，适当添加 缓蚀剂，还可根据不同地层需要而注入不同化学药剂，以实现气体采油和化 学药剂采油同时复合进行的发明目的。
与利用锅炉过热蒸汽热采技术相比，本发明可提高原油采收率30%左 右。避免锅炉烟道热量损失及输汽管道上的热量损失，提高热效率约35%， 同时也因减少锅炉制造成本和管道设置成本，而降低采油成本。因与该装置 配套的燃料供应、动力泵、水系统和化学药剂注入装置均可集装成一体，结 构紧凑，可采用滑撬或车载运输移动，故移动灵活，操作简便，很容易适应
油井分散作业的要求，拓宽其热力采油的适用范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果为将稠油热采中的汽气驱油和化 学药剂驱油技术融二为一，具有结构紧凑、简便快捷、提高工效、节约能源 的特点，可随时根据油井地质，油藏压力变化情况调整化学药剂品种的注入， 在提高原油开采效率的同时，可显著节约能源、降低成本，有效解决现有技 术存在的污染环境等问题。
附图是本发明所使用的高温混合器发生器的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的具体技术方案做进一步说明 如图所示，本发明所使用的这种高温混合器发生器，包括由组合式头部、 燃烧室6、缓冲室10和底座13构成的本体及燃烧室内壁14、外壁7之间独 立的闭路冷却循环水系统1、进水口 5和汽化水喷射器8，其中带有高压空 气喷咀3、高压电花火塞2和燃料喷咀4的组合式头部，采用可拆式连接结 构组装在燃烧室6上端，使之能根据实际使用工况随时更换，以便适应各种 燃料，如柴油、原油、天然气等的燃烧条件，拓宽燃料喷咀的适用范围；其 中燃烧室6下端与缓冲室10之间有亚音速喷咀9，并利用亚音速喷咀9将 两室连通，为有利于燃烧室起动阶段工作，亚音速喷咀9可设计成变截面喷 咀，冷却循环水系统1设计成独立的闭路循环，安装在燃烧室内壁14与外 壁7之间，以提高冷却效果，保证燃烧室壁不被损坏，在燃烧室6内壁下端， 亚音速喷咀9上部设置独立的汽化水系统，在冷却循环水系统1与汽化水系 统之间设有连通管16，使之来自冷却循环水系统1中的冷却水通过连接咀
15进入到汽化水系统内，由汽化水系统中的汽化水喷射器8喷出并雾化， 使燃烧室内高温、高压燃气进入亚音速喷咀9之前，与汽化水喷射器8喷出 并雾化了的水掺混，形成复合气体经亚音速喷咀9进入缓冲室10;缓冲室 10通过带有单向注气阀12的管道11与井下油层相通，缓冲室10与井下油 层相通的管道11上设有排空阀21，在缓冲室10与井下油层相通管道11上 还设有化学药剂注入装置，该化学药剂注入装置由搅拌器17、柱塞泵18、 单向阀19和截止阀20组成，其中搅拌器17通过管道与柱塞泵18相通，柱 塞泵18通过管道依次与单向阀19和截止阀20相通，截止阀20通过管道与 缓冲室10与井下油层相通的管道11相通。
使用时，将该装置与相应配套设备连接好，组装在一台车上或滑撬上， 可随时流动作业。工作时，单向注气阀12直接与井下油层的入口相接即可。 燃料经燃料喷咀4高速喷出的同时，与高压空气喷咀3进入的空气混合，利 用高压火花塞引燃，使其在燃烧室内完全燃烧。因燃烧室内14、外壁15之 间有独立的闭路冷却循水系统1，故可保证燃烧室6在高温下长期可靠工作， 无任何过热或烧蚀现象。高温、高压燃气离开燃烧室6进入亚音速喷咀9之 前，汽化水喷射器8喷出雾化了的水，与其掺混，再经亚音速喷咀9加速后， 高速进入缓冲室10进行完全的汽化和混合。汽化混合后的高温复合气体由 缓冲室10经单向注气阀12全部高速注入油层，由缓冲室10出来的汽化混 合后的高温复合气体在注入油层前，要先打开排空阀21检查高温复合气体 的质量，高温复合气体的质量合格后才能注入油层。
再利用高温混合器发生器中的缓冲室与井下油层相通管道上设有的化学 药剂注入装置，使得在往井下注气的同时，往井下注入化学药剂，进行化学
药剂驱油，将发泡剂倒入化学药剂注入装置中的搅拌器17中，充分搅拌使 其融合通过管路进入柱塞泵18中，来自柱塞泵8出口的发泡剂通过管路经 单向阀19和截止阀20进入缓冲室10与井下油层相通的管道11，与来自缓 冲室10的高温复合气体一道注入井内。
最后利用化学药剂注入装置中的柱塞泵电机变频的特性，控制发泡剂流 量，间歇定时供应，使之进入缓冲室10与井下油层相通的管道11的发泡剂 混杂在来自缓冲室10的高温复合气体内，并形成一段气一段泡一段气一段 泡的气泡段塞后， 一道注入井内，从而延长出油时间。
本发明针对管道中存有的腐蚀气体，可适当注入缓蚀剂，还可根据不同 地层需要而注入不同化学药剂，以实现气体采油和化学药剂采油同时复合进 行，达到降低稠油粘度、提高对油的驱动力和实现高效率开采稠油的发明目 的。
权利要求
1、一种高温混合器发生器的蒸汽注入工艺方法，包括有以下步骤(1)气体注入先将高温混合器发生器中的单向注气阀直接与井下油层的入口相接，燃料经高温混合器发生器中的燃料喷咀高速喷出的同时，与高温混合器发生器中的高压空气喷咀进入的空气混合，并利用高温混合器发生器中的高压火花塞引燃，使其在高温混合器发生器中的燃烧室内完全燃烧，高温、高压燃气离开燃烧室进入高温混合器发生器中的亚音速喷咀之前，高温混合器发生器中的汽化水喷射器喷出雾化水与其掺混，再经亚音速喷咀加速后，高速进入高温混合器发生器中的缓冲室进行汽化混合，汽化混合后的高温复合气体由高温混合器发生器中的缓冲室经单向注气阀高速注入油层；其特征在于还包括有以下步骤(2)化学药剂注入利用高温混合器发生器中在缓冲室与井下油层相通管道上设有的化学药剂注入装置，使得在往井下注气的同时，往井下注入化学药剂，进行化学药剂驱油，将发泡剂倒入化学药剂注入装置中的搅拌器中，充分搅拌使其融合通过管路进入柱塞泵中，来自柱塞泵出口的发泡剂通过管路经单向阀和截止阀进入缓冲室与井下油层相通的管道，与来自缓冲室的高温复合气体一道注入井内；(3)气体采油和化学药剂采油同时复合进行利用化学药剂注入装置中的柱塞泵电机变频的特性，控制发泡剂流量，间歇定时供应，使之进入缓冲室与井下油层相通的管道的发泡剂混杂在来自缓冲室的高温复合气体内并形成一段气一段泡一段气一段泡的气泡段塞后，一道注入井内，从而延长出油时间，实现气体采油和化学药剂采油同时复合进行。
全文摘要
一种高温混合器发生器的蒸汽注入工艺方法，包括先将单向注气阀与井下油层入口相接，燃料经燃料喷咀喷出时与高压空气喷咀进入空气混合，并利用高压火花塞引燃，使其在燃烧室内燃烧，燃气离开燃烧室进入亚音速喷咀前，汽化水喷射器喷出雾化水与其掺混，经亚音速喷咀加速后，进入缓冲室进行汽化混合，汽化混合后的高温复合气体由缓冲室经单向注气阀高速注入油层；再利用化学药剂注入装置在往井下注气时往井下注入化学药剂，进行化学药剂驱油；同时利用柱塞泵电机变频的特性，控制发泡剂流量，间歇定时供应，使之形成一段气一段泡的气泡段塞后，一道注入井内，从而延长出油时间，实现气体采油和化学药剂采油同时复合进行的目的。
文档编号E21B43/16GK101182763SQ20071015893
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者铭 刘, 刘琳燕 申请人:沈阳铭达采油新技术开发有限公司