专利名称：一种油井加热用的乳化原油燃烧共振蒸汽生成方法
技术领域：
本发明提出的是一种石油开采油井加热的方法，具体地说是一种油井加热用的乳化原油燃烧共振蒸汽生成方法。
背景技术：
目前，稠油油层石油的开采，需要对油层进行加热，加热的热源通常采用蒸汽。油田开采主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层的方式对油层进行加热。其中，蒸汽吞吐是先向油井注入一定量的蒸汽，闷井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井开采石油，其缺点是:采油周期长，油层加热温度慢，并且只能开采油井附近的油层；蒸汽驱，是向井内连续不断地往油层中注入高干度的蒸汽，蒸汽不断地加热油层，从而降低油层原油的粘度，注入的蒸汽在地层中变为热的流体，将原油驱赶到生产井的周围，并被采到地面上来，缺点是:蒸汽驱只能是依靠蒸汽吞吐开采之后进行的二次对油层加热，再进行开采的方法；火烧油层是通过采用电与化学的方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法，其缺点是:实施工艺难度大，不易控制地下燃烧，同时高压注入大量空气使成本升高。采油井分为竖井和水平井，通常水平井与两个竖井之间相连通。向油井中注入蒸汽是通过燃烧原油，加热蒸汽锅炉，产生蒸汽。由于直接燃烧原油，而又通过锅炉换热产生蒸汽，所以，原油不容易充分燃烧，而热能与锅炉换热时，有一部分热能随着烟气释放到大气中，造成能源的浪费。
发明内容
为了克服现有直接燃烧原油加热锅炉产生蒸汽的缺点，本发明提供了一种油井加热用的乳化原油燃烧共振蒸汽生成方法，该方法通过原油乳化，在油气混合器中与高压空气混合后，由装有共振器的喷汽口喷出，加热油井。解决油井加热用共振蒸汽生成的技术问题。本发明解决技术问题所采用的方案是:
1、原油乳化:首先将原油注入到原油乳化罐内，然后将加有乳化剂的水也按比例加入到原油乳化罐内，启动搅拌电机，带动搅拌器旋转搅拌，使原油与水乳化，成为乳化原油，乳化原油经过输送管和高压油泵通 过乳化油喷嘴喷入油气混合器内，与从空气进口、压气泵和空气喷嘴输入的空气混合；
2、共振蒸汽生成:经过油气混合器混合的乳化气化原油在压力作用下从喷汽口喷出，同时启动点火器点燃乳化气化原油，使之燃烧并产生蒸汽；蒸汽通过共振器产生产生与油层共振频率一致的共振波；
3、原油乳化罐加热:原油与水乳化需要热量，在原油乳化罐内设有加热器，加热器一端通过管路与喷汽口外侧设置的热交换器相连通，热交换器吸收喷汽口的热量传导到原油乳化罐内的加热器，保证原油乳化的温度条件；
4、油井封闭:在油井上部设有封闭盖，油气混合器部分至于封闭盖上部，而喷汽口、点火器、共振器和热交换器至于封闭盖的下部。
积极效果，本发明的方法首先将原油与水乳化，通过油气混合器混合后，从装有共振器的喷汽口点燃喷出，形成共振蒸汽流，加热油井。具有便于实施，设备制造容易，搬移方便，控制灵活，热能转换效率高，对油层加热效果好和杜绝污染的特点。适宜作为油井蒸汽加热的方法应用。
图1为本发明所用设备构成图
图中，1.原油乳化罐,1.1.加热器,2.搅拌电机，2.1.搅拌器，3.输送管，3.1.乳化油喷嘴，4.高压油泵，5.空气进口，5.1.空气喷嘴，6.压气泵，7.油气混合器，8.共振器，9.喷汽口，10.点火器，11.热交换器，12.封闭盖。
具体实施例方式据图所示:
1、原油乳化:首先将原油注入到原油乳化罐I内，然后将加有乳化剂的水也按比例加入到原油乳化罐内，启动搅拌电机2，带动搅拌器2.1旋转搅拌，使原油与水乳化，成为乳化原油，乳化原油经过输送管3和高压油泵4通过乳化油喷嘴3.1喷入油气混合器7内，与从空气进口 5、压气泵6和空气喷嘴5.1输入的空气混合；
2、共振蒸汽生成:经过油气混合器混合的乳化气化原油在压力作用下从喷汽口9喷出，同时启动点火器10点燃乳化气化原油，使之燃烧并产生蒸汽；蒸汽通过共振器8产生与油层共振频率一致的共振波；
3、原油乳化罐 加热:原油与水乳化需要热量，在原油乳化罐内设有加热器1.1，加热器一端通过管路与喷汽口外侧设置的热交换器11相连通，热交换器吸收喷汽口的热量传导到原油乳化罐内的加热器，保证原油乳化的温度条件。4、油井封闭:在油井上部设有封闭盖12，油气混合器部分至于封闭盖上部，而喷汽口、点火器、共振器和热交换器至于封闭盖的下部。本发明的技术原理:
1、原油的乳化:原油中含有轻质油和重质油，还含有浙青与石蜡，以及其它杂质，直接燃烧时，由于原油油脂的组分不同，轻质部分随着燃烧而气化，当供氧条件不足时，一部分未完全燃烧的组分直接随烟气排入大气，造成大气的污染。而重组分通常碳含量高，氢不足，所以需要与大量的氧气供应的情况下才能够充分燃烧，而事实上，重组分通常燃烧不完全，造成积碳，热能不能充分发挥出来，也造成原油的浪费，所以，直接燃烧原油加热锅炉，其燃料利用率低，热交 换效率低，造成原油的浪费。为了使原油能够充分燃烧，将含有氢原子的水与原油乳化，使原油中的氢能够满足完全燃烧的要求。原油乳化需要有水参加，在水中加入乳化剂，形成含有乳化剂的水，将含有乳化剂的水与原油在设定温度和搅拌条件下乳化，形成乳化原油，其燃烧性能大为改善，能够使原油燃烧充分。通常情况下，如果选择乳化剂得当，则油水比可以达到3:7，即:在乳化原油中水占70%。乳化原油燃烧时，水参与燃烧，改善燃烧性能，所产生的燃焰为热蒸汽，因为水被加热形成了蒸汽。在本发明中，正是需要产生蒸汽，这种燃焰与蒸汽的混合汽的热能能够完全被利用，没有排放和污染，特别适于作为油井的蒸汽加热的蒸汽源使用。
2、共振蒸汽的生成:声波的产生需要有振动源，而振动源需要能量，当蒸汽通过具有一定结构特征的气流通道时，会产生声波振动，而声波的频率由共振器的结构形状与流道长短有直接关系。由于油井油层具有固有的共振频率，所以当蒸汽产生与油层共振频率一致的振动波时，油层会产生共振，当油层共振时，一部分油与油层的基岩或沙土分离，并受到蒸汽热传导与对流的作用，使油层加热，油层加热后稠油会变稀，有利于从油层中分离出来，被抽油机抽出。这样，通过共振蒸汽加热油层要比蒸汽直接加热油层速度快、热传导快，热能利用充分。本发明的优点:
1、由于油井加热的燃料为乳化原油，其中含有大量的水，能够燃烧充分，而且燃烧时会产生燃焰蒸汽流，不需要另加入水，所以原油的热能能够完全加热产生蒸汽，没有热能的浪费。2、由于在喷气口处设置有共振器，共振器以蒸汽流为振动源，所以，产生的蒸汽具有一定的频率，调整共振器的结构与形状，便会产生与油层共振频率相同的共振波，起到油层与蒸汽共振的效果，因此能够快速活跃油层，使原油与基岩或沙土分离，有利于提高采油量。3、根据油井状况，共振器、喷汽口和点火器能够向竖井下延伸，或置于在水平井内。
权利要求
1.一种油井加热用的乳化原油燃烧共振蒸汽生成方法，其特征是: 1)、原油乳化:首先将原油注入到原油乳化罐(I)内，然后将加有乳化剂的水也按比例加入到原油乳化罐内，启动搅拌电机(2)，带动搅拌器(2.1)旋转搅拌，使原油与水乳化，成为乳化原油，乳化原油经过输送管(3)和高压油泵(4)通过乳化油喷嘴(3.1)喷入油气混合器(7)内，与从空气进口(5)、压气泵(6)和空气喷嘴(5.1)输入的空气混合； 2)、共振蒸汽生成:经过油气混合器混合的乳化气化原油在压力作用下从喷汽口(9)喷出，同时启动点火器(10)点燃乳化气化原油，使之燃烧并产生蒸汽；蒸汽通过共振器(8)产生与油层共振频率一致的共振波； 3)、原油乳化罐加热:原油与水乳化需要热量，在原油乳化罐内设有加热器(1.1)，加热器一端通过管路与喷汽口外侧设置的热交换器(11)相连通，热交换器吸收喷汽口的热量传导到原油乳化罐内的加热器，保证原油乳化的温度条件； 4)、油井封闭:在油井上部设有封闭盖(12)，油气混合器部分置于封闭盖上部，而喷汽口、点火器、共振器和热交换器置于封闭盖的下部。
全文摘要
本发明提供的是一种油井加热用的乳化原油燃烧共振蒸汽生成方法。经过原油乳化、共振蒸汽生成、原油乳化罐加热和油井封闭的过程。本发明的方法首先将原油与水乳化，通过油气混合器混合后，从装有共振器的喷汽口点燃喷出，形成共振蒸汽流，加热油井。具有便于实施，设备制造容易，搬移方便，控制灵活，热能转换效率高，对油层加热效果好和杜绝污染的特点。适宜作为油井蒸汽加热的方法应用。
文档编号E21B43/243GK103244093SQ201310141549
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者郑涛, 何耀罡 申请人:辽宁东戴河新区瑞实石油科技有限公司