[发明专利]一种燃烧重油的混合气体注气装置

说明书

技术领域：

本发明提供一种适合于提高石油采收率的燃烧重油的混合气体注气装置。

背景技术：

现有石油热采气体一般是利用蒸汽锅炉产生蒸汽注入井下，这种方式设备庞大、能耗高、效率低、排放污染大。已有的混合气体注气装置都是以燃烧柴油为燃料，由于都是使用柴油作为燃料油，燃料成本过高，难于大规模应用于低产油田。

随着石油大规模开采，常规石油资源越来越少，提高现有油田采收率和开发稠油、重油等低品位油田的呼声十分强烈，急需一种高效率、低运营成本提高原油采收率并能开采稠油的混合气体注气技术和装置，特别急需一种适合使用重油和直接燃烧原油的混合气体发生器来替代目前的蒸汽锅炉和使用柴油作为燃料油的各种气体发生器。

发明内容：

本发明提供一种燃烧重油的混合气体注气装置，用于提高石油采收率和开发稠油、重油等低品位油田。

本装置由混合气体发生器、中央控制器、以及由中央控制器直接控制的轻柴油和重油转换系统、空气压缩机、水泵、气体分析系统和保护系统组成。

轻柴油和重油转换系统组成如下：重油储罐依次通过管路连接分油机、重油箱、电磁阀门、重油过滤器、重油输送泵、加热设备、重油乳化机和高压喷油泵，高压喷油泵直接连接混合气体发生器；乳化水箱通过管路依次连接电磁阀门、乳化水过滤器和单向阀并通过管路连接到重油输送泵和加热设备之间的管路；轻柴油箱通过管路依次连接轻柴油过滤器、轻柴油输送泵和电磁阀并通过管路连接到重油乳化机和高压喷油泵之间。

混合气体发生器，包括气缸体、点火器，气缸体上端封闭的上盖设置有喷油嘴、压缩空气进口和点火器，喷油嘴外接高压油泵，气缸体由上部的燃烧室和下部的掺混汽化室组成，燃烧室底部的内套上设置汽化喷水孔。燃烧室内外套之间设置有冷却水腔，冷却水腔设置进出口；掺混汽化室下端为混合气体注气喷口。

中央控制器控制的水泵为高压水泵，高压水泵与汽化喷水孔连接。

燃烧室与掺混汽化室采用一体式或采用螺栓连接的方式，燃烧室直径为100-300mm，掺混汽化室直径为80-200mm。

本发明混合气体发生器采用船用柴油机气缸燃烧原理并借鉴其结构方式，取消活塞，变为连续燃烧方式，连续产生混合气体注入油井。

混合气体注气装置采用高压喷油泵，使燃料供给压力比空气供给压力高出2-10倍，以使燃料在井压变化较大时仍能雾化状态良好并充分燃烧，以确保注入井下的气体为最佳参数。

本装置可以燃烧重油、渣油、原油、油页岩油、煤焦油或其它低质重油燃料，部分冷却水与燃烧后的高温气体混合并汽化，经气体分析系统检测后注入油井。

混合气体注气装置按照气体分析系统的分析结果，通过中央控制器调整空气压缩机、高压喷油泵、分油机、重油乳化机、加热设备、电磁阀门。确保本装置正常工作和注入井下的气体为最佳参数。

中央控制器控制的分油机可以把各种低质重油、原油中的水和杂质分离出去，保证燃油达到可靠燃烧的要求。

中央控制器控制的重油乳化机可以把各种低质重油、原油与一定量的水进行混合切割成乳化燃料油。燃料油经过乳化后，乳化燃料油燃烧过程的物理作用即所谓“微爆”作用。油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相，由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾，当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴，这就是所说的微爆或称二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，结果是使乳化燃料油燃烧的更完全，使本混合气体注气装置达到更加节能之效果。学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成。通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻污染和节约能源的双重效果。

通过燃油与水的乳化，还可以降低燃油的粘稠度，有利于雾化燃烧，在保证可靠燃烧的前提下进一步降低燃料成本。

中央控制器控制的轻柴油和重油转换系统具有加热、过滤和调配设备，可以把较粘稠的重油或原油加温、过滤、调整到可由高压喷油泵送出并能适用喷油嘴良好雾化喷油的状态，使本装置可适应多种重油和直接燃烧原油，降低其运行成本。