一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器的制作方法

文档序号:15578741发布日期:2018-09-29 06:15

本发明属于油页岩原位裂解开采领域,尤其是涉及到一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器。



背景技术:

油页岩被称作石油的代替资源,目前油页岩原位裂解采用的方法主要有中国石油大学王延永等提出的一种基于井筒加热模式的注空气辅助超稠油地下裂解改质工艺,详见专利申请公布号“CN106499376A”,该工艺结合了井筒电加热及注空气工艺的优势,能够解决单一井筒电加热模式下传热方式,单一驱动能量不足等问题,但是油页岩的开采周期较长,通空气会导致页岩油氧化乳化,在地层内乳化会导致孔隙连通性降低,此外空气的存在会加剧氧化腐蚀油气采集管道,不适用于长期开发油页岩;吉林大学孙友宏等提出了一种涡流加热油页岩地下原位开采方法,详见专利申请公布号“CN106437667A”,该方法能量有效利用率高,加快原位裂解反应速率,降低水资源消耗和碳排放,但存在涡流加热不均匀的问题;龙秋莲等提出了一种利用流体对油页岩进行原位改造和开采的方法,详见专利申请公布号“CN106437657A”,采用流体加热油页岩可以有效驱替油气产物,但是多级能量转换导致能量损失严重,能量有效利用低。



技术实现要素:

针对油页岩原位裂解开采施工的过程中,能量多级转换导致有效利用率低,加热周期长的问题,为有效节约资源和提高油气采收效率,本发明提供使用尾气的油页岩原位裂解用的超燃加热器,该超燃加热器减少了能量多级转换,可以有效缩短油页岩原位裂解周期,提高油气采收率。

本发明采用如下的技术方案:一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器,其特征在于:该超燃加热器包括加热器油箱、螺旋制冷通道、环形电池、转动轴承、气动涡轮、油气混合室、火花塞、喷水口、燃烧室、雾化室及热敏金属扶正器,所述加热器油箱呈锥形,加热器油箱安装在超燃加热器的壳体内部,并位于超燃加热器的壳体中上部,加热器油箱的进油端与输油管道连接,在加热器油箱的外部设置有输气管道,所述输气管道上部与高压气体供给系统连接;所述环形电池安装在加热器油箱的外部,并设置在输气管道下方;所述气动涡轮安装在转动轴承上,气动涡轮设置在加热器油箱与油气混合室之间;所述燃烧室位于油气混合室下方;所述雾化室位于燃烧室下方;所述火花塞通过固定在油气混合室内壁的导线与环形电池连接;所述螺旋制冷通道设置在超燃加热器的壳体外壁上,螺旋制冷通道的上部连接有导水通道,底部设置有喷水口;所述热敏金属扶正器套设在超燃加热器壳体的下部。

所述输油管道为双壁油管的内管。

所述输油管道与地面油箱连接。

所述高压气体供给系统为空气压缩机。

所述高压气体的压力为6MPa~9MPa。

所述超燃加热器还包括法兰及加固螺栓,所述法兰设置在超燃加热器的顶端,通过法兰配合加固螺栓将超燃加热器与外部管道连接。

通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:本发明提供了一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器,燃烧介质经输油管道输入至加热器油箱,在油气混合室内被压燃,燃烧产生的高温氮气、二氧化碳、水蒸气作为加热介质对油页岩进行原位裂解,当燃烧介质在油气混合室无法被压燃时,燃烧介质流入燃烧室内,在燃烧室采用环形电池与火花塞放电点燃,燃烧产生的尾气与喷水口喷出的水在雾化室内雾化形成雾化的热流体,雾化的热流体加热油页岩储层并驱替油气产物,减少了能量多级转换,可以有效缩短油页岩原位裂解周期,提高了油页岩井下原位裂解质量与采收率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明,并不构成本发明的不当限定,在附图中:

图1为本发明实施例一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器的结构示意图。

附图标记如下:9-双壁油管、91-外管、92-内管、10-导水通道、15-加固螺栓、16-热敏金属扶正器、17-燃烧室、18-雾化室、21-法兰、22-加热器油箱、23-螺旋制冷通道、24-环形电池、25-转动轴承、26-气动涡轮、27-油气混合室、28-火花塞、29-喷水口。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明保护主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过程、流程及元件并没有详细的叙述。

本发明提出了一种用于油页岩原位裂解的超燃加热器,如图1所示,该超燃加热器包括加热器油箱22、螺旋制冷通道23、环形电池24、转动轴承25、气动涡轮26、油气混合室27、火花塞28、喷水口29、燃烧室17、雾化室18及热敏金属扶正器16,所述加热器油箱22呈锥形,加热器油箱22安装在超燃加热器的壳体内部,并位于超燃加热器的壳体中上部,加热器油箱22的进油端与输油管道连接,所述输油管道与地面油箱连接,在加热器油箱22的外部设置有输气管道,所述输气管道上部与高压气体供给系统连接,所述高压气体的压力为6MPa~9MPa;所述环形电池24安装在加热器油箱22的外部,并设置在输气管道下方;所述气动涡轮26安装在转动轴承25上,气动涡轮26设置在加热器油箱22与油气混合室27之间;所述燃烧室17位于油气混合室27下方;所述雾化室18位于燃烧室17下方;所述火花塞28通过固定在油气混合室27内壁的导线与环形电池24连接;所述螺旋制冷通道23设置在超燃加热器的壳体外壁上,螺旋制冷通道23的上部连接有导水通道10,底部设置有喷水口29;所述热敏金属扶正器16套设在超燃加热器壳体的下部。

所述超燃加热器还包括法兰21及加固螺栓15,所述法兰21设置在超燃加热器的顶端,通过法兰21配合加固螺栓15将超燃加热器与外部管道连接。

当燃烧介质为柴油时,采用双壁油管9连接超燃加热器与地面设备,通过油泵将地面油箱的柴油经过双壁油管9的内部通道即内管92输送至地下超燃加热器的加热器油箱22中,同时通过空气压缩机将空气压缩至6MPa~9MPa,高压空气沿双壁油管9的外部通道即外管92经输气管道输送至地下超燃加热器的油气混合室27,高压空气的流动带动气动涡轮26围绕转动轴承25旋转,抽动加热器油箱22的柴油至油气混合室27被高压空气压燃。燃烧产生的高温氮气、二氧化碳、水蒸气作为加热介质对油页岩进行原位裂解。当无法被压燃时,柴油在油气混合室27与高压空气混合,混合之后的气体在高压空气作用下排至燃烧室17,采用环形电池24与火花塞28放电点燃高压混合气体,高压混合气体燃烧释放大量的热量对超燃加热器会形成损伤,因此在超燃加热器的壳体外壁上设置螺旋制冷通道23,地面的水泵将水抽取经过滤之后沿导水通道10送至螺旋制冷通道23,对超燃加热器进行对流传热,在螺旋制冷通道23底端设置喷水口29,喷出的水在雾化室内18内被高压混合气体燃烧产生的尾气加热瞬间雾化得到雾化的热流体。雾化的热流体流出超燃加热器之后,通过油页岩储层裂隙进入并加热油页岩储层,水的存在会促进油页岩的裂解,二氧化碳会提高油页岩裂解产生油气的驱替作用,从而提高油页岩裂解的能量有效利用率和油气采收效率。

超燃加热器,其燃烧方式是柴油在油气混合室27内被压燃,燃烧产生的高温氮气、二氧化碳、水蒸气作为加热介质对油页岩进行原位裂解。当无法被压燃时,采用环形电池24与火花塞28放电点燃。

超燃加热器,其采用的燃料介质除柴油外,也可以采用汽油、天然气等。当采用汽油、天然气时,点燃方式是环形电池24与火花塞28放电点燃。

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