一种井内蓄热式燃烧加热装置

摘要

本发明公开了一种井内蓄热式燃烧加热装置，其包括燃烧加热器、回流换热介质、集水与抽水系统、外加流体注入管、外部套管和地面监测控制系统。燃烧加热器包括燃烧加热器壳体、烧嘴芯、燃料与空气输送管、换热器、辐射管和燃烧腔，集水与抽水系统包括含水槽的集水器与抽水泵。燃气与空气混合物经过燃料与空气输送管送到燃烧加热器的密封燃烧腔体内燃烧，不与井下的地层外界环境直接接触。本发明可以作为加热体井下地层进行直接加热，也可在井下对外加流体进行加热，实现对地层进行过热蒸汽开采、热气体开采。系统经优化可用于油页岩层、冻土可燃冰等储层中有机质的转化与开采。

主权项

一种井内蓄热式燃烧加热装置，其特征在于：包括燃烧加热器（1）、集水与抽水系统（2）、外加流体注入管（3）、外部套管（4）和地面监测控制系统（5）；燃烧加热器（1）包括燃烧加热器壳体（23）、烧嘴芯（24）、燃料与空气输送管（6）、换热器（25）、辐射管（26）、燃烧腔（28）、尾气回收管（20）和回流换热介质（27）；烧嘴芯（24）是由烧嘴芯壳体（29）、燃料管（30）、火焰盘（31）、点火器（8）与火焰探测电极（9）组成；集水与抽水系统（2）包括含水槽的集水器（34）与抽水泵（18）；燃烧加热器壳体（23），内部用以定位安装烧嘴芯（24），外部用以固定辐射管（26），把烧嘴芯（24）、换热器（25）、辐射管（26）等部件组合成一个整体；燃料管（30）一端安装在烧嘴芯壳体（29）底部，另一端连接到火焰盘（31）底部，火焰盘（31）固定在烧嘴芯壳体（29）内的前端；烧嘴芯壳体（29）用以安装固定火焰盘（31）、燃料管（30）、点火器（8）与火焰探测电极（9），为燃料与空气点燃提供空间；火焰盘（31）安装在烧嘴芯（24）壳体内的前端，火焰盘（31）上接点火器（8）与火焰探测电极（9），用以在此处点燃燃料与空气混合物；点火器（8）用以点燃燃料与空气混合物，点火器（8）安置在火焰盘（31）上；火焰探测电极（9）安置在火焰盘（31）上；燃料与空气输送管（6）为双管同轴结构；燃料与空气输送管（6）的内管通燃料，燃料与空气输送管（6）的内管与烧嘴芯（24）内燃料管（30）连接；燃料与空气输送管（6）的外管通空气，燃料与空气输送管（6）的外管安装于燃烧加热器壳体（23）顶部并与烧嘴芯（24）连通；燃料与空气输送管（6）用以将燃料与空气送入到烧嘴芯（24）内并在火焰盘（31）处混合点燃；换热器（25）同轴安装在烧嘴芯（24）前端、辐射管（26）内部；辐射管（26）同轴套在换热器（25）外部并采取法兰连接安装在燃烧加热器壳体（23）底部，用以引导尾气回流、吸收尾气中的热量并将热量传递给相应位置的回流换热介质（27）；当采用直接加热目标地层的方法时，辐射管（26）直接用作加热体加热目标岩层；当采用加热由外加流体注入管（3）送来的流体间接加热目标岩层的方法时，辐射管（26）将热量传递给外部的回流换热介质（27）并回流换热介质（27）加热外加流体；燃烧腔（28）分布于火焰盘（31）前端与换热器（25）之间，为平稳燃烧提供空间；尾气回收管（20）同轴安装在燃烧加热器壳体（23）顶部、燃料与空气输送管（6）外部；回流换热介质（27）填充在烧嘴芯壳体（29）与辐射管（26）、换热器（25）与辐射管（26）、外部套管（4）与辐射管（26）的环状间隙内；温度传感器（7）安装在燃烧腔（28）内，温度传感器（7）与地面监测控制系统（5）连接；集水与抽水系统（2）是由含水槽的集水器（34）和抽水泵（18）组成，用以收集尾气中的水蒸气并排到地表；含水槽的集水器（34）同轴安装在燃料与空气输送管（6）外部、尾气回收管（20）内部、燃烧加热器上端；外加流体注入管（3）穿过封隔器（22），用以向进入到辐射管（26）与外部套管（4）之间的回流换热介质（27）输送可加热的流体；流体通过外加流体注入管（3）通入到辐射管（26）与外部套管（4）之间的回流换热介质（27），加热后的流体由流体导流管底部离开燃烧加热器（1）并经过冲缝筛管（32）的孔隙通入目标岩层；燃烧加热器（1）与外部套管（4）之间填充回流换热介质（27）；外部套管（4）下入井内，位置在井用烧嘴加热系统井下组合的外部；当采用在井下对外加流体进行加热时，在外部套管（4）底部安装有冲缝筛管（32），在冲缝筛管（32）内部设置温度传感器（33）；地面监测控制系统（5）是由井下燃烧腔（28）的温度传感器（7）、气体温度传感器（33）、点火器（8）、火焰探测电极（9）的控制系统、流量计、第一电控阀门及流量计（13）、第二电控阀门及流量计（14）、第三电控阀门及流量计（16）、泵、空压机（12）的电力系统组成，地面监测控制系统（5）可以实时监测关键的温度和流量数据，并实时作出调整。