Скважинный парогазогенератор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сю 4 E 21 В 36/Ооэ 43/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г

@Ядер е,.- ».

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604235/22-03 (22) 25.03.83 (46) 07 04 86. Бюл. М 13 (7 1) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт и Научно-производственное объединение "Союзтермнефть" (72) Ф.Г.Аржанов, А.P.Ãàðóøåâ, Г.И.Орлов, С.П.Резниченко, В.А.Сиротко, А.Ю.Смирнов, Ю.И.Сташок, И.В.Толстой, В.M.Òîíûøåâ и Л.А.Шарив (53) 622.245.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 899872, кл. E 21 В 43/24, 1982. (54) (57) СКВАЖИННЫЙ ПАРОГАЗОГЕНЕРАТОР, включающий пакер, камеру сгорания с запальным узлом и выходным соплом, трубы для подвода воздуха, топлива и воды, о т л и ч а ю щ и й—

„„SU„„1222822 A с я тем, что, с целью повышения надежности работы его при запуске и обеспечения стабильности процесса горения, запальный узел выполнен нз последовательно и соосно установленных ресивера с выходным соплоМ

Лаваля и входным отверстием для сообщения внутренней поверхности ресивера с трубами для подвода воздуха, настроечной камеры, соединенной с надпакерным затрубным пространст. вом скважины, и резонирующего элемента в виде связанных между собой конического сужающегося участка и цилиндрического участка с глухим дном, причем резонирующий элемент размещен в трубе для подвода топлива, которая связана посредством радиальных отверстий с трубой для подвода воздуха.

2822 рактер и основан на явлении нестагщонарного взаимодействия сверхзвуковой струи с преградой. Истечение из сопла Лаваля. потока со сверхзвуковой скоростью и взаимодействие его с преградой, в качестве которой выступает конический участок резонирующего элемента, приводит к образованию отсоединенного скачка уплотнения.

10 Выброс газа из области высокого давления — внутренняя полость резонатора - воздействует на струю в ее основании, так что вся струя с системой скачков уплотнения начинает колебатьI5 ся. Известно, что при отражении ударной волны от стенки вблизи нее происходит повышение давления и температуры до параметров торможения потока. Однако, если ударная волна под20 ходит к стенке ускоренно, в силу колебательного состояния всей системы, то повышение давления и температуры за счет энергии всего потока происходит в малом объеме, прилегающем к

5 .стенке, так что температура в этой области приобретает значение, во много раз превосходящее температуру торможения.

Стенка резонирующего элемента

0 выступает в роли .аккумулятора тепла, поэтому необходимо, чтобы ее теплоемкость была как можно .больше, а,теплопроводность для уменьшения потерь с теплоотводом - как можно меньше.

В результате достаточно большого числа колебательных циклов происходит прогрев резонирующего элемента до достаточно высоких температур, отвечающих равенству тепловых пото0 ков от колеблющегося газа к стенке и от стенки в окружающую среду.

Скважинный,парогаэогенератор работает следующим образом.

Парогаэогенератор опускают в сква

Скважинный парогазогенератор. состоит из камеры 1 сгорания с выходным соплом 2. В верхней части камеры 1 сгорания установлено запальное устройство, включающее ресивер 3, настроечную камеру 4 и резонирующий элемент 5. Все перечисленные элементы расположены последовательно и соосно. Резонируюшнй элемент 5 выпол1 нен в форме трубки переменного сечения с коническим и цилиндрическим

<участками. . Настроечная камера 4, с помощью которой устанавливается требуемое расстояние L между выходным сечением сопла Ь Лаваля ресивера 3 и резонирующего элемента S> имеет на боковой поверхности отверстия 7, сообщающие внутреннюю полость настроечной камеры 4 с надпакерным затрубным пространством скважины,. которое образовано обсадной колонной 8 и трубой 9 для подвода воздуха и рас- З положено над теплоизолирующим пакером 10. Ресивер 3 имеет два отверстия:. выходное, выполненное-в форме сопла

Лаваля 6 с площадью минимального сечения Р4, и входное, которое снабжено сменной расходной шайбой 11 площадью р1. В ресивере 3 установлены успокоительные перегородки и сетки 12 для выравнивания поля давления перед выходным соплом 6 ресивера 3. Резонирующий элемент 5 устанавливается в трубе 13 для подвода, топлива, на,боковой поверхности которой выполнены радиальные отверстия 14 для ввода воздуха. Воздух, поступающий к парогазогенератору по трубе 9 для подвода воздуха, поступает в камеру сгорания через отверстие 14 и завихритель

15, горючее — по трубе 13 для подвода топлива через коллектор 16, а вода - по трубе 17.

Разогрев резонирующего элемента 5 носит акустико-газодинамический ха45

1 122

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам, генерирующим парогазовую смесь и предназначенным для эксплуатации непосредственно в нефтяной скважине.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства при запуске и обеспечение стабильности процесса горения.

На чертеже изображена общая схема скважинного парогазогенератора с га зодинамическим запальным узлом. жину на трубах 9, 13 и 17 и устанавливают в фильтровой зоне с помощью теплоизолирующего пакера 10. Непосредственно перед пуском парогазогенератора осуществляется продувка полостей парогазогенератора воздухом, подаваемым по трубе 9 для подвода воздуха. Часть воздуха, необходимого для работы запального устрой .тва, из зоны высокого давления, через расходную шайбу 11 попадает в ресивер 3.

В силу того, что отношение давлений в магистрали подвода воздуха Р< и ресивера Р является сверхкрититой части резонирующего элемента 5.

Воздух в количестве, необходимом для начального воспламенения, поступает через отверстия 14 также непосредственно к нагретой части резонирующего элемента 5. Таким образом в трубе 13 для подвода топлива происходит начальное воспламенение компонентов топлива, а остальная часть

1О воздуха через завихритель 15 поступает в камеру сгорания и обеспечи-. вает полное сгорание топлива. Воду в камеру сгорания по трубе 17 подают в полость охлаждения и далее по кана15 лам она поступает в камеру сгорания.

Так как воздух поступает к запальному устройству постоянно, то в парога-. зогенераторе имеется постоянный достаточно мощный источник тепла, способствующий стабилизации процесса горения.

При работе на различных глубинах

В з меняется давление подачи компонент в о ° зависимости от этого, для экономи-..

Zg:ческой работы запального устройства устанавливается соответствующая расходная шайба 11, которая обеспечивает оптимальные расход и давление воздуха в ресивере 3. При этом давление

ЗО подачи Р„ и давление в ресивере Р2 связаны с площадью расходной шайбы Fz и площадью минимального сечения сопла Р следующим образом:

Р, F

3 1222822 ческим, в последнем устанавливаются успокоительные перегородки и сетки для получения равномерного поля давления перед входом в сверхзвуковое сопло 6. Далее воздух истекает через сверхзвуковое сопло 6 Лаваля и настроечную камеру 4 в полость резонирующего элемента 5. Из настроечной камеры воздух через отверстия 7 поступает в межтрубное пространство, образованное обсадной колонной 8 и трубой 9 для пЬдвода воздуха и соединенное с атмосферой. Давление в этой области P .

При взаимодействии сверхзвукогаго потока с отраженными от конического участка резонирующего элемента ударными волнами во внутренней полости, последнегоразвиваются устойчивыеколе. баниядавления в результате чего происходит нагрев резонирующего элемента до температур, способных обеспечить воспламенение топлива. Значение получаемых температур зависит от скорости истечения газа из оопла 6, от-ношения давлений в полостях ресивера Р и настроечной камеры Р, а также расстояния L между. выходным сечением сопла 6 и входом в резонирующий элемент 5. Проведенные испытания показывают, что подбором перечисленных параметров можно получить температуру поверхности резонирующего элемента дэ 1000 С.

По трубе 13 горючее подается в коллектор 16 и поступает к нагре1222822

Составитель В. Борискина

Редактор В. Петраш Техред И.Попович Корректор М. Максимишинец

Заказ 1682/31 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4