7底部安裝的沖縫篩管23，并在沖縫篩管23內(nèi)部安裝溫度傳感器24 ；
[0115]ο.安放燃料輸送泵9、空氣/氧氣壓縮機(jī)10，采用輸送管路在井口處同軸組合并與燃燒器3內(nèi)的燃料與空氣/氧氣套管25對應(yīng)連接。其中，燃料輸送泵9與燃料與空氣/氧氣套管25的外管連接，空氣/氧氣壓縮機(jī)10與燃料與空氣/氧氣套管25的內(nèi)管連接，將燃料與空氣/氧氣輸送到燃燒器3內(nèi)的混合燃燒腔29中并使之以一定比例完成混合。在燃料輸送泵9、壓縮機(jī)10排氣口處連接電控閥門及流量計(jì)11 ;
[0116]p.安放抽水泵13，采用管路與水槽連接；
[0117]q.安放流體注入泵12，采用管路與外加流體注入管6連接，為流體加熱提供流體來源；
[0118]r.安放尾氣回收泵14，采用尾氣回收管16與尾氣逆流換熱套管組件4連接，將尾氣抽出；
[0119]s.設(shè)置地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)I的位置并擺放，連接管路及電路。當(dāng)所有系統(tǒng)部件安裝擺放完成，經(jīng)調(diào)試無誤，即可開始工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，其特征在于:包括地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)(1)、井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)、外加流體注入管(6)和外部套管(7)； 井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)包括燃燒器(3)、尾氣逆流換熱套管組件(4)、集水與抽水系統(tǒng)(5);燃燒器(3)包括點(diǎn)火器(18)、火焰探測電極(19)、燃料與空氣/氧氣套管(25)、燃燒器噴嘴(28)和混合燃燒腔(29);尾氣逆流換熱套管組件(4)包括有尾氣回流換熱套管(31)、下孔板32、上孔板33、湍流換熱裝置(30)和尾氣回收管(16)，湍流換熱裝置(30 )包括有多孔介質(zhì)填充物(34 )、靜態(tài)混合器(36 )、換熱盤管(39 )、催化床(35 );集水與抽水系統(tǒng)(5)包括含水槽的集水器(26)、抽水管(15)以及地面的抽水泵(13); 燃燒器(3)的點(diǎn)火器(18)與火焰探測電極(19)用以點(diǎn)燃混合燃燒腔(29)內(nèi)的燃料與空氣/氧氣混合物，點(diǎn)火器(18)與火焰探測電極(19)安置在混合燃燒腔(29)內(nèi)靠近燃燒器噴嘴(28)的指定位置，點(diǎn)火器(18)與火焰探測電極(19)的電源接至地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)(I); 燃燒器(3)的燃料與空氣/氧氣套管(25)由雙管內(nèi)外同軸安裝在導(dǎo)流器(27)上組合而成；內(nèi)管中空氣/氧氣穿過內(nèi)管及導(dǎo)流器(27)殼體內(nèi)部通入混合燃燒腔(29);外管中燃料穿過外管及導(dǎo)流器(27)殼體上孔道通入混合燃燒腔(29);燃料與空氣/氧氣輸送管(8)雙管同軸組合對應(yīng)連接在燃料與空氣/氧氣套管(25)頂端；導(dǎo)流器(27)用以同軸定位安裝燃料與空氣/氧氣套管(25)，導(dǎo)流器(27)殼體內(nèi)的通道用以將來自內(nèi)管的空氣/氧氣通入混合燃燒腔(29)，用來增加空氣/氧氣軸向流速，提高對燃料的引射作用，導(dǎo)流器(27)殼體上的孔道用以將來自外管的燃料通入燃燒器噴嘴(28 ); 燃燒器噴嘴(28)為旋流設(shè)計(jì)，燃燒器噴嘴(28)同軸安裝在燃料與空氣/氧氣套管(25)的外部、燃料與空氣/氧氣套管(25)的導(dǎo)流器(27)的頂部； 混合燃燒腔(29)為分布在燃燒器噴嘴(28)的頂部空間，為燃料與空氣/氧氣良好混合及平穩(wěn)燃燒提供空間； 溫度傳感器(17)安裝在混合燃燒腔(29)內(nèi)的指定位置，溫度傳感器(17)用以將數(shù)據(jù)提供給地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)(I); 燃燒器(3 )所采用的燃料與空氣/氧氣經(jīng)過燃料與空氣/氧氣套管(25 )通入到密封的混合燃燒腔(29)內(nèi)，經(jīng)混合后燃燒，不與井下的地層環(huán)境直接接觸； 高溫尾氣通過尾氣逆流換熱套管組件(4)時(shí)將燃燒器(3)產(chǎn)生的熱量傳遞給湍流換熱裝置(30)，再由湍流換熱裝置(30)將熱量傳遞給尾氣回流換熱套管(31)外部的流體或直接傳遞給外界地層環(huán)境；同時(shí)，經(jīng)尾氣回收管(16)將氣水分離后的尾氣回收排放到地表，防止污染； 湍流換熱裝置(30)選用多孔介質(zhì)(34)、靜態(tài)混合器(36)、換熱盤管(39)中的一種或多種組合； 多孔介質(zhì)(34)填充在燃燒器噴嘴(28)頂部的混合燃燒腔(29)內(nèi)； 靜態(tài)混合器(36)是由流體管(38)和螺旋片(37)構(gòu)成，流體管(38)內(nèi)放置螺旋片(37)，相鄰單元雙孔道的方位錯(cuò)位90°，單元之間設(shè)有流體再分配室；利用固定在管內(nèi)的螺旋片(37)造成管內(nèi)流體湍流狀態(tài)，使流體良好分散；靜態(tài)混合器(36)以管束形式分布在燃燒器噴嘴(28)頂部的混合燃燒腔(29)內(nèi)的指定位置，為尾氣提供滲流空間； 換熱盤管(39)是管殼式換熱器的一種，主要由內(nèi)部換熱管、換熱器管壁和上下端口組件組成，換熱盤管(39)通過上下端口組件安裝固定在燃燒器噴嘴(28)頂部的混合燃燒腔(29)內(nèi)，為尾氣提供滲流空間，增加尾氣回流時(shí)的換熱面積，提高換熱效率并吸收燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣的熱量； 尾氣回流換熱套管(31)安裝在燃燒器(3)外部，頂部連接尾氣回收管(16)，用以將燃燒器(3)、尾氣逆流換熱套管組件(4)、集水與抽水系統(tǒng)(5)中的各個(gè)部件套裝在其內(nèi)部，使三組系統(tǒng)安裝組成一個(gè)整體； 氣水分離后的尾氣經(jīng)尾氣回收管(16)回收排放到地表； 集水與抽水系統(tǒng)(5)是由含水槽的集水器(26)、抽水管(15)以及地面的抽水泵(13)組成，用以收集尾氣中的水蒸氣并排到地表； 含水槽的集水器(26)，通過其內(nèi)表面自然冷卻吸收尾氣中的大量水蒸汽；集水器(26)外表面將尾氣在尾氣回收管(16)排放過程中冷卻回落的水匯聚到水槽中；集水器(26)的水槽貯水空間大，足夠收集燃料燃燒后生成尾氣中的水；當(dāng)水槽內(nèi)水量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，水槽內(nèi)電磁閥自動(dòng)開啟，地面的抽水泵(13)將水槽中的水抽出； 集水與抽水系統(tǒng)(5)放置在下孔板(32)頂部，在集水與抽水系統(tǒng)(5)頂部安裝上孔板(33)，采用法蘭連接將含水槽的集水器(26)安裝在尾氣逆流換熱套管組件(4)內(nèi)部偏上的位置，且預(yù)先在下孔板32和上孔板33位置上安置催化床；由地面的抽水泵(13)將水槽中的水抽出；最后以尾氣回流換熱套管(31)將燃燒器(3)、尾氣逆流換熱套管組件(4)、集水與抽水系統(tǒng)(5)中的各個(gè)部件套裝在其內(nèi)部；在尾氣回流換熱套管(31)頂部連接尾氣回收管(16);組成井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)； 外加流體注入管(6)穿過封隔器(22)通入流體到尾氣回流換熱套管(31)與外部套管(7)的間隙，加熱后的流體由沖縫篩管(23)的孔隙通入目標(biāo)巖層； 井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2 )下入到外部套管(7 )內(nèi)指定位置并由扶正器(21)和封隔器(22)保直固定； 井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)內(nèi)部的點(diǎn)火器(8)、火焰探測電極(9)、溫度傳感器(17)和電控閥門通過布置在尾氣回收管(16)內(nèi)、燃料與空氣/氧氣輸送管(25)外的信號線，與地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)(I)對應(yīng)連接，井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)能夠相對于外部套管(7)而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)； 外部套管(7)下入井內(nèi)，外部套管(7)的位置在井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)的外部，外部套管(7)的作用是為井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)(2)穩(wěn)固安裝提供空間，為加熱流體提供通道；當(dāng)采用在井下對外加流體進(jìn)行加熱時(shí)，需在外部套管(7)底部安裝有沖縫篩管(23)，在沖縫篩管(23)內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器(24); 地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)(I)采用信號線與點(diǎn)火器(8)、火焰探測電極(9)、燃燒器(3)內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感器(17)、沖縫篩管(23)內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感器(24)以及電控閥門與流量計(jì)(11)對應(yīng)連接，并將信號線布置在尾氣回收管(16)內(nèi)、燃料與空氣/氧氣輸送管(25)外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的燃燒器(3)所采用的燃料是甲烷、天然氣、液化石油氣、煤氣、頁巖氣、汽油、柴油中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的多孔介質(zhì)(34)是由固體物質(zhì)組成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的多孔介質(zhì)(34)是泡沫金屬、泡沫陶瓷、金屬纖維中的一種或多種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的催化劑(35)是二氧化鋯基、三氧化二鋁基的金屬鉑、金屬鈀、金屬銥中的一種或多種組合。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種井內(nèi)油頁巖層燃燒加熱系統(tǒng)，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)50-800℃的加熱范圍。包括地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)、井內(nèi)燃燒與尾氣逆流換熱系統(tǒng)、外加流體注入管和外部套管。本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)，燃料經(jīng)過燃燒器套管在密封的燃燒腔體內(nèi)燃燒，不與井下的外界地層環(huán)境直接接觸。本實(shí)用新型可以作為加熱體對井下地層進(jìn)行直接加熱，也可在井下加熱外加的流體介質(zhì)再對地層進(jìn)行滲透傳熱傳質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對地層進(jìn)行熱氣體開采、過熱蒸汽開采、近/超臨界流體開采。本實(shí)用新型可用于油頁巖儲(chǔ)層中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行原位轉(zhuǎn)化與開采。
【IPC分類】E21B43-247
【公開號】CN204457711
【申請?zhí)枴緾N201520114231
【發(fā)明人】孫友宏, 鄧孫華, 何里, 郭威, 李強(qiáng), 劉寶昌, 馬銀龍
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月17日