[实用新型]超临界压力油田注汽发生器补燃式燃烧室预燃喷注器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油田采油设备，特别是涉及一种补燃式超临界压力注汽发生器（又称为复合热载体发生器）燃烧室的预燃喷注器装置。

背景技术

注汽发生器已在国内大庆、辽河、胜利、新疆等各大油田进行了多年应用，并取得了一定的增油效果。但随着油田开发不断进展，油藏条件日趋复杂，原油增产难度变得越来越大，与之相应，国内外油田对油田设备及配套工艺技术的要求也在不断提高。目前，注汽发生器的使用范围已从过去的浅层和高渗透油藏转向更具普遍性的、储量更大的中深层和深层中低渗透主力油藏，由于此类油藏具有油层深、含水量高、粘度大及渗透率低等特点，现有普通复合热载体发生器已无法满足当前油田的生产需要。此外，由于国际柴油价格不断攀升，燃柴油注汽发生器的运行成本越来越高，采用新的燃料替代柴油也已势在必行。现有资料显示，如用油田伴生气或天然气作为燃料替代柴油，注汽发生器的运行成本将降低2/3或更低。具体而言，如单台设备流量按1000米³/小时来计算，每日每台发生器可节约燃料费用1万元以上，年节约运行成本超过300万元。因此，突破现有燃烧方式，进一步节能降耗，研制更大流量、更高压力、更长使用寿命的超临界压力注汽发生器已成当务之急。

在以往设计中，注汽发生器燃烧室大多采用扩散式燃烧方式，所有空气和燃料均从燃烧室顶部一次性注入并参与燃烧。但随着设备向油层注入压力不断升高，其燃烧压力不断增大，火焰前锋将会逐渐向燃烧室顶部靠近，并因此出现燃烧室顶部烧损、燃料喷嘴烧裂、火花塞头部烧熔等现象，而且，燃烧压力越高，工作时间越长，上述现象越严重。

在已公开的专利98203951.4《旋涡式喷嘴的复合热载体发生器》、02231765.1《燃气蒸汽发生器》、200510022594.7《亚临界复合热载体发生器的高温高压燃烧系统》中，采用了增设旋风器结构形成贫氧燃烧，降低燃烧室顶部附近的燃烧温度的方案解决上述问题。然而根据现场试验，上述方案虽然解决了原设计工况中燃烧室顶部的烧损或毁坏问题,但当发生器注入压力增高，流量加大并长期连续工作后，旋风器和燃烧室顶部仍然出现较严重的烧损或毁坏，并由此引发火焰偏心、内衬烧损等后果，影响设备正常运行。

也有如专利200420054883.6《多功能高压高效燃烧器》、200710023550.5《用于石油热采注气机的高压混合气发生装置》等技术，其燃烧室顶部设置有水冷却环槽或螺旋水道，火焰接触面采用非金属耐火材料或普通金属材料，燃烧室内衬使用非金属耐火材料并外设螺旋形水道。但因其燃烧室顶部冷却水用于冷却后均被重新引至外部，再通过外管线连接到其水冷却套进口或燃烧段调温器入口，没有形成水的连续流动再生冷却通道，同时，非金属耐火材料部件在温度突变和高温燃气冲刷条件下极易产生爆裂、剥蚀，特别是没有改变发生器工作过程中所有空气和燃料均从燃烧室顶部一次性注入并参与燃烧这一燃烧方式，因此，上述方案虽然取得了一定的冷却节能效果，但都没有从根本上解决高压力、大流量条件下，燃烧室顶部烧损、燃料喷嘴烧裂、火花塞头部烧熔、内衬烧损或毁坏等系列问题。

综上可见，受油田开发不断深入及开发介质状态改变等诸多因素影响，现有注汽发生器工作性能必须得到调整和改进，特别是其燃烧室顶部的设计必须进行实质性的突破。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种补燃式超临界压力注汽发生器燃烧室的预燃喷注器，通过其结构设计，改变现有发生器的燃烧方式，降低燃烧室顶部的燃气温度和辐射强度，增强燃烧室顶部的冷却效果，从而在各种工作状态下保护燃烧室顶部结构，从根本上避免预燃室顶部烧损及毁坏现象产生。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

超临界压力油田注汽发生器补燃式燃烧室预燃喷注器，包括有预燃喷注器壳体、火花塞、空气接嘴、燃料接嘴组件、压紧螺母、外套螺母及水接嘴，所述空气接嘴、燃料接嘴组件、水接嘴分别输入高压空气、气相或液相燃料、冷却水；空气接嘴和燃料接嘴组件套装固紧后构成环形空气主通道；其发生器燃烧分为预燃燃烧及补燃燃烧两个部分。

所述的超临界压力油田注汽发生器补燃式燃烧室预燃喷注器，其燃料接嘴组件上设置有燃料主喷嘴、空气喷嘴，且燃料主喷嘴和空气喷嘴设计成“Y”形交叉方式。