專利名稱：一種油井加熱用的乳化原油燃燒共振蒸汽生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的是一種石油開采油井加熱的方法，具體地說是一種油井加熱用的乳化原油燃燒共振蒸汽生成方法。
背景技術(shù)：
目前，稠油油層石油的開采，需要對油層進(jìn)行加熱，加熱的熱源通常采用蒸汽。油田開采主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和火燒油層的方式對油層進(jìn)行加熱。其中，蒸汽吞吐是先向油井注入一定量的蒸汽，悶井一段時(shí)間，待蒸汽的熱能向油層擴(kuò)散后，再開井開采石油，其缺點(diǎn)是:采油周期長，油層加熱溫度慢，并且只能開采油井附近的油層；蒸汽驅(qū)，是向井內(nèi)連續(xù)不斷地往油層中注入高干度的蒸汽，蒸汽不斷地加熱油層，從而降低油層原油的粘度，注入的蒸汽在地層中變?yōu)闊岬牧黧w，將原油驅(qū)趕到生產(chǎn)井的周圍，并被采到地面上來，缺點(diǎn)是:蒸汽驅(qū)只能是依靠蒸汽吞吐開采之后進(jìn)行的二次對油層加熱，再進(jìn)行開采的方法；火燒油層是通過采用電與化學(xué)的方法使油層溫度達(dá)到原油燃點(diǎn)，并向油層注入空氣或氧氣使油層原油持續(xù)燃燒的采油方法，其缺點(diǎn)是:實(shí)施工藝難度大，不易控制地下燃燒，同時(shí)高壓注入大量空氣使成本升高。采油井分為豎井和水平井，通常水平井與兩個(gè)豎井之間相連通。向油井中注入蒸汽是通過燃燒原油，加熱蒸汽鍋爐，產(chǎn)生蒸汽。由于直接燃燒原油，而又通過鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，所以，原油不容易充分燃燒，而熱能與鍋爐換熱時(shí)，有一部分熱能隨著煙氣釋放到大氣中，造成能源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有直接燃燒原油加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種油井加熱用的乳化原油燃燒共振蒸汽生成方法，該方法通過原油乳化，在油氣混合器中與高壓空氣混合后，由裝有共振器的噴汽口噴出，加熱油井。解決油井加熱用共振蒸汽生成的技術(shù)問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是:
1、原油乳化:首先將原油注入到原油乳化罐內(nèi)，然后將加有乳化劑的水也按比例加入到原油乳化罐內(nèi)，啟動(dòng)攪拌電機(jī)，帶動(dòng)攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌，使原油與水乳化，成為乳化原油，乳化原油經(jīng)過輸送管和高壓油泵通 過乳化油噴嘴噴入油氣混合器內(nèi)，與從空氣進(jìn)口、壓氣泵和空氣噴嘴輸入的空氣混合；
2、共振蒸汽生成:經(jīng)過油氣混合器混合的乳化氣化原油在壓力作用下從噴汽口噴出，同時(shí)啟動(dòng)點(diǎn)火器點(diǎn)燃乳化氣化原油，使之燃燒并產(chǎn)生蒸汽；蒸汽通過共振器產(chǎn)生產(chǎn)生與油層共振頻率一致的共振波；
3、原油乳化罐加熱:原油與水乳化需要熱量，在原油乳化罐內(nèi)設(shè)有加熱器，加熱器一端通過管路與噴汽口外側(cè)設(shè)置的熱交換器相連通，熱交換器吸收噴汽口的熱量傳導(dǎo)到原油乳化罐內(nèi)的加熱器，保證原油乳化的溫度條件；
4、油井封閉:在油井上部設(shè)有封閉蓋，油氣混合器部分至于封閉蓋上部，而噴汽口、點(diǎn)火器、共振器和熱交換器至于封閉蓋的下部。
積極效果，本發(fā)明的方法首先將原油與水乳化，通過油氣混合器混合后，從裝有共振器的噴汽口點(diǎn)燃噴出，形成共振蒸汽流，加熱油井。具有便于實(shí)施，設(shè)備制造容易，搬移方便，控制靈活，熱能轉(zhuǎn)換效率高，對油層加熱效果好和杜絕污染的特點(diǎn)。適宜作為油井蒸汽加熱的方法應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明所用設(shè)備構(gòu)成圖
圖中，1.原油乳化罐,1.1.加熱器,2.攪拌電機(jī)，2.1.攪拌器，3.輸送管，3.1.乳化油噴嘴，4.高壓油泵，5.空氣進(jìn)口，5.1.空氣噴嘴，6.壓氣泵，7.油氣混合器，8.共振器，9.噴汽口，10.點(diǎn)火器，11.熱交換器，12.封閉蓋。
具體實(shí)施例方式據(jù)圖所示:
1、原油乳化:首先將原油注入到原油乳化罐I內(nèi)，然后將加有乳化劑的水也按比例加入到原油乳化罐內(nèi)，啟動(dòng)攪拌電機(jī)2，帶動(dòng)攪拌器2.1旋轉(zhuǎn)攪拌，使原油與水乳化，成為乳化原油，乳化原油經(jīng)過輸送管3和高壓油泵4通過乳化油噴嘴3.1噴入油氣混合器7內(nèi)，與從空氣進(jìn)口 5、壓氣泵6和空氣噴嘴5.1輸入的空氣混合；
2、共振蒸汽生成:經(jīng)過油氣混合器混合的乳化氣化原油在壓力作用下從噴汽口9噴出，同時(shí)啟動(dòng)點(diǎn)火器10點(diǎn)燃乳化氣化原油，使之燃燒并產(chǎn)生蒸汽；蒸汽通過共振器8產(chǎn)生與油層共振頻率一致的共振波；
3、原油乳化罐 加熱:原油與水乳化需要熱量，在原油乳化罐內(nèi)設(shè)有加熱器1.1，加熱器一端通過管路與噴汽口外側(cè)設(shè)置的熱交換器11相連通，熱交換器吸收噴汽口的熱量傳導(dǎo)到原油乳化罐內(nèi)的加熱器，保證原油乳化的溫度條件。4、油井封閉:在油井上部設(shè)有封閉蓋12，油氣混合器部分至于封閉蓋上部，而噴汽口、點(diǎn)火器、共振器和熱交換器至于封閉蓋的下部。本發(fā)明的技術(shù)原理:
1、原油的乳化:原油中含有輕質(zhì)油和重質(zhì)油，還含有浙青與石蠟，以及其它雜質(zhì)，直接燃燒時(shí)，由于原油油脂的組分不同，輕質(zhì)部分隨著燃燒而氣化，當(dāng)供氧條件不足時(shí)，一部分未完全燃燒的組分直接隨煙氣排入大氣，造成大氣的污染。而重組分通常碳含量高，氫不足，所以需要與大量的氧氣供應(yīng)的情況下才能夠充分燃燒，而事實(shí)上，重組分通常燃燒不完全，造成積碳，熱能不能充分發(fā)揮出來，也造成原油的浪費(fèi)，所以，直接燃燒原油加熱鍋爐，其燃料利用率低，熱交 換效率低，造成原油的浪費(fèi)。為了使原油能夠充分燃燒，將含有氫原子的水與原油乳化，使原油中的氫能夠滿足完全燃燒的要求。原油乳化需要有水參加，在水中加入乳化劑，形成含有乳化劑的水，將含有乳化劑的水與原油在設(shè)定溫度和攪拌條件下乳化，形成乳化原油，其燃燒性能大為改善，能夠使原油燃燒充分。通常情況下，如果選擇乳化劑得當(dāng)，則油水比可以達(dá)到3:7，即:在乳化原油中水占70%。乳化原油燃燒時(shí)，水參與燃燒，改善燃燒性能，所產(chǎn)生的燃焰為熱蒸汽，因?yàn)樗患訜嵝纬闪苏羝?。在本發(fā)明中，正是需要產(chǎn)生蒸汽，這種燃焰與蒸汽的混合汽的熱能能夠完全被利用，沒有排放和污染，特別適于作為油井的蒸汽加熱的蒸汽源使用。
2、共振蒸汽的生成:聲波的產(chǎn)生需要有振動(dòng)源，而振動(dòng)源需要能量，當(dāng)蒸汽通過具有一定結(jié)構(gòu)特征的氣流通道時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲波振動(dòng)，而聲波的頻率由共振器的結(jié)構(gòu)形狀與流道長短有直接關(guān)系。由于油井油層具有固有的共振頻率，所以當(dāng)蒸汽產(chǎn)生與油層共振頻率一致的振動(dòng)波時(shí)，油層會(huì)產(chǎn)生共振，當(dāng)油層共振時(shí)，一部分油與油層的基巖或沙土分離，并受到蒸汽熱傳導(dǎo)與對流的作用，使油層加熱，油層加熱后稠油會(huì)變稀，有利于從油層中分離出來，被抽油機(jī)抽出。這樣，通過共振蒸汽加熱油層要比蒸汽直接加熱油層速度快、熱傳導(dǎo)快，熱能利用充分。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1、由于油井加熱的燃料為乳化原油，其中含有大量的水，能夠燃燒充分，而且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃焰蒸汽流，不需要另加入水，所以原油的熱能能夠完全加熱產(chǎn)生蒸汽，沒有熱能的浪費(fèi)。2、由于在噴氣口處設(shè)置有共振器，共振器以蒸汽流為振動(dòng)源，所以，產(chǎn)生的蒸汽具有一定的頻率，調(diào)整共振器的結(jié)構(gòu)與形狀，便會(huì)產(chǎn)生與油層共振頻率相同的共振波，起到油層與蒸汽共振的效果，因此能夠快速活躍油層，使原油與基巖或沙土分離，有利于提高采油量。3、根據(jù)油井狀況，共振器、噴汽口和點(diǎn)火器能夠向豎井下延伸，或置于在水平井內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種油井加熱用的乳化原油燃燒共振蒸汽生成方法，其特征是: 1)、原油乳化:首先將原油注入到原油乳化罐(I)內(nèi)，然后將加有乳化劑的水也按比例加入到原油乳化罐內(nèi)，啟動(dòng)攪拌電機(jī)(2)，帶動(dòng)攪拌器(2.1)旋轉(zhuǎn)攪拌，使原油與水乳化，成為乳化原油，乳化原油經(jīng)過輸送管(3)和高壓油泵(4)通過乳化油噴嘴(3.1)噴入油氣混合器(7)內(nèi)，與從空氣進(jìn)口(5)、壓氣泵(6)和空氣噴嘴(5.1)輸入的空氣混合； 2)、共振蒸汽生成:經(jīng)過油氣混合器混合的乳化氣化原油在壓力作用下從噴汽口(9)噴出，同時(shí)啟動(dòng)點(diǎn)火器(10)點(diǎn)燃乳化氣化原油，使之燃燒并產(chǎn)生蒸汽；蒸汽通過共振器(8)產(chǎn)生與油層共振頻率一致的共振波； 3)、原油乳化罐加熱:原油與水乳化需要熱量，在原油乳化罐內(nèi)設(shè)有加熱器(1.1)，加熱器一端通過管路與噴汽口外側(cè)設(shè)置的熱交換器(11)相連通，熱交換器吸收噴汽口的熱量傳導(dǎo)到原油乳化罐內(nèi)的加熱器，保證原油乳化的溫度條件； 4)、油井封閉:在油井上部設(shè)有封閉蓋(12)，油氣混合器部分置于封閉蓋上部，而噴汽口、點(diǎn)火器、共振器和熱交換器置于封閉蓋的下部。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種油井加熱用的乳化原油燃燒共振蒸汽生成方法。經(jīng)過原油乳化、共振蒸汽生成、原油乳化罐加熱和油井封閉的過程。本發(fā)明的方法首先將原油與水乳化，通過油氣混合器混合后，從裝有共振器的噴汽口點(diǎn)燃噴出，形成共振蒸汽流，加熱油井。具有便于實(shí)施，設(shè)備制造容易，搬移方便，控制靈活，熱能轉(zhuǎn)換效率高，對油層加熱效果好和杜絕污染的特點(diǎn)。適宜作為油井蒸汽加熱的方法應(yīng)用。
文檔編號E21B43/243GK103244093SQ201310141549
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者鄭濤, 何耀罡 申請人:遼寧東戴河新區(qū)瑞實(shí)石油科技有限公司