Скважинный парогазогенератор

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Цель - увеличение ресурса парогазогенератора за счет сокращения времени работы форкамеры. Парогазогенератор содержит соединенные между собой камеру 1 сгорания и форкамеру 2 с электроискровым узлом 3, полости которых А и Б связаны параллельно с источниками горючего 4 и окислителя 5. Полость Б связана с источником 6 воды. Форкамера 2 связана с источником 4 через клапан, тарельчатый затвор которого связан с приводом, установленным в ступенчатом цилиндре и выполненным в виде ступенчатого поршня (СП) двустороннего действия. Полость пневмоцилиндра Г с меньшей поршневой площадью связывает форкамеру 2 с источником 4. Полость пневмоцилиндра В с большей поршневой площадью связана с источником 5. В теле основного СП со стороны полости В выполнено цилиндрическое углубление, в котором установлен дополнительный поршень (ДП) с хвостовиком, подпружиненный пружиной в сторону полости В. Фиксатор выполнен в виде по крайней мере двух наклонных продольных лабиринтных пазов, удаляющихся от оси хвостовика по мере удаления от ДП. В зазор между боковой поверхностью цилиндрического углубления СП и хвостовиком ДП введен цилиндрический разделитель (ЦР), соединенный с корпусом пневмоцилиндра. В ЦР выполнены радиальные отверстия, в которых размещены шарики. Зазор между внутренней поверхностью ЦР и продольным наклонным лабиринтным пазом штока равен 0,3-0,35 диаметра шариков. Толщина стенки ЦР равна 0,5-0,55 диаметра шариков, а упорная фаска имеет радиус, равный 0,5-0,55. При колебаниях давления в магистрали подачи окислителя СП совершает колебания, приводящие к впрыску горючего в форкамеру 2. При движении СП вниз начинает двигаться ДП. Хвостовик выдавливает шарики в стороны. При этом исключается движение СП вверх. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9)SU((98 (»)5Е21 В4 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: (,ЦЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4386632/23-03 (22) 11.01.88 (46) 30.06.90. Бюл. N 24 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза

Д.Ф. Устинова (72) Е.I0. Баканов, А.И. Безверхий, О.В. Кожемяко, Б.С. Новоселок, И.Е. Романов, В,А. Сиротко и Л.а. Шорин (53) 622. 245(088.8)

° ° (6) Патент СНА 11 4078613, Е 21 В 43/24, опублик . 1979.

Авторское свидетельство СССР

И 899772, кл. E 21 В 43/24, 1981. ф

2 (54) СКВАЖИННЫЙ ПАРОГАЗОГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Цельувеличение ресурса парогазогенератора за счет сокращения времени работы форкамеры. Парогазогенератор содержит соединенные между собой камеру 1 сгорания и форкамеру 2 с электроискровым узлом 3, полости которых А и Б связаны параллельно с источниками горючего 4 и окислителя 5. Полость Б связана с источником 6 воды. Форкамера

2 связана с источником 4 через клапан, тарельчатый затвор которого связан с приводом, установленным в сту1574798

20

ЗО

55 пенчатом цилиндре и выполненным в виде ступенчатого поршня (Cfl.) двустороннего действия. Полость пневмоцилиндра Г с меньшей поршневой площадью связывает форкамеру 2 с источником 4. Полость пневмоцилиндра В с большей поршневой площадью связана с источником 5. В теле основного СП со стороны полости .В выполнено цилиндрическое углубление, в котором установлен дополнительный поршень (ДП) с хвостовиком, подпружиненный пружиной в сторону полости В. Фиксатор выполнен в виде по.крайней мере двух наклонных продольных лабиринтных пазов, удаляющихся от оси хвостовика по мере .удаления от ДП. В зазор между боковой поверхностью цилиндрического углубления СП и хвостоИзобретение относится к нефтяной промышленности, а более конкретно к установкам, генерирующим парогазовую смесь и предназначенным для вытеснения нефти на поверхность.

Цель изобретения - увеличение ресурса парогазогенератора за счет сокращения времени работы Форкамеры.

Па фиг. 1 изображена схема парогазогенератора;,на фиг. 2 - устройство с указанием конструктивных признаков.

Скважинный парогазогенератор (ПГГ) содержит непосредственно соединенные между собой камеру 1 сгорания и форкамеру 2 с электроискровым узлом 3, полости A и Б которых связаны параллельно с источником 4 .горючего и источником 5 окислителя. Полость камеры Б сгорания также связана с источником 6 воды. Форкамера 2 связана с источником 4 горючего через клапан, тарельчатый затвор 7 которого связан с приводом, установленным в ступенчатом цилиндре 8.и выполненным в виде ступенчатого поршня 9 двустороннего действия. Полость пневмоцилиндра

Г с меньшей поршневой площадью связывает форкамеру 2 с источником 4 горючего, а полость пневмоцилиндра В с большей поршневой площадью связана с источником 5 окислителя, при этом ступенчатый поршень 9 вместе с тарельчатым затвором 7 клапана отжат.виком ДП введен цилиндрический разделитель (ЦР), соединенный с корпусом пневмоцилиндра. В ЦР выполнены радиальные отверстия, в которых размещены шарики. Зазор между внутренней поверхностью ЦР и продольным наклонным лабиринтным пазом штока равен

0,3-0,35 диаметра шариков. Толщина стенки ЦР равна 0,5-0,55 диаметра. шариков, а упорная Фаска имеет радиус, равный 0,5-0,55. При колебаниях давления в магистрали подачи окислителя СП совершает колебания, приводя1,5 . щие к впрыску горючего в форкамеру 2, При движении СП вниз начинает двигаться ДП. Хвостовик выдавливает шарики в стороны. При этом исключается движение СП вверх. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил. от седла 10 клапана пружиной 11. В теле основного ступенчатого поршня

9 со стороны полости В выполнено цилиндрическое углубление 12, в которое установлен дополнительный поршень 13 хвостовиком 14, подпружиненный пружиной 15 в сторону полости В, Хвостовик 14 имеет как минимум два наклонных продольных лабиринтных паза Д, удаляющиеся от оси хвостовика

14 по мере удаления от дополнительного поршня 13. В зазор между боковой поверхностью цилиндрического углубления 12 поршня 9 и хвостовиком 14 дополнительного поршня 13 введен цилиндрический разделитель 16, соединенный с корпусом пневмоцилиндра 8.

g разделителе выполнены радиальные отверстия .17, в которых размещены шарики 18. Зазор между внутренней поверхностью цилиндрического раздели-теля и. продольным наклонным лабиринтным пазом Р штока равен (0,30-0,35) диаметра шариков 18. Толщина стенки цилиндрического разделителя равна (0,55"0,5) диаметра шарика. Упорная фаска 19 ступенчатого поршня 9 имеет радиус, равный (0,5-0,55) диаметра шарика.

Для обеспечения надежного срабатывания механизма шарикового замка оче« видно, необходимо чтобы сумма размеров толщины стенки цилиндрического разделителя 16 (фиг. 2) и зазора меж5 1574798 6.

10

50

55 ду внутренней поверхностью цилиндрического разделителя и продольным наклонным лабиринтным пазом 1) штока

14 должна равняться диаметру шаРика 18. При этом уменьшение зазора менее 0,45 диаметра шарика приводит к уменьшению хода шариков в направлении от оси при запирании пореня 9. Увеличение зазора более 0,48 диаметра шарика может привести к заклиниванию шариков при движении дополнительного поршня 13 вниз. Соответственно, к заклиниванию приводит и уменьшение толщины стенки цилиндрического разделителя 16.

При уменьшении радиуса упорной фаски 19 .ступенчатого поршня 9 менее 0,5 диаметра шарика дополнительный поршень двигаться не сможет, т.к. шарики не освободят его. При увеличении радиуса фаски более 0,55 диамет" ра шарика может произойти заклинивание поршня 9 при обратном движении, В предлагаемом устройстве размеры элементов следующие, Диаметр шариков 18 5 мм; внутренний диаметр цилиндрического разделителя 16 9,5 мм, наружный диаметр 15 мм;,толщина стенки 2,75 мм или 0,55 диаметра шарика;. зазор между внутренней поверхностью цилиндрического разделителя и продольной копировальной поверхностью штока 14 2,25 мм или 0,45 диаметра шарика; радиус упорной фаски 19 основного ступенчатого поршня 9 2,5 л м, что составляет 0,5 диаметра шарика.

Ступенчатый поршень, подпружиненнь(й в сторону полости с большей поршневой площадью, связанной с окислителем, под действием давления окислителя перемещается в крайнее нижнее положение, преодолевая усилие пружины, и перекрывает подачу запалы ного горючего в форкамеру. Горение в форкамере прекращается. 3а счет этого повышается долговечность форкамеры и ее элементов, и как следствие, повышается ресурс работы всего парогаэогенератора.

В процессе работы ПГГ происходят колебания давления в магистрали подачи окислителя, что приводит к колебаниям давления. в полости с большей поршневой площадью. В результате колебаний давления, под действием пру." жины, ступенчатый поршень также начинает колебаться, что приводит к периодическому впрыску горючего в форкамеру и его воспламенению в ней.

Таким образом, наличие только подпружиненного поршня не приводит к желаемому результату, т.е, к надежному прекращению подачи запального горючего в форкамеру после достижения в камере сгорания рабочего давления, и следовательно, не позволяет добиться цели изобретения - увеличения ресурса работы ПГГ, С целью надежного прекращения подачи запального горючего в форкамеру в основном ступенчатом поршне выполнено цилиндричес-. кое углубление, в которое установлен дополнительный поршень со штоком.

Одновременно с движением основного ступенчатого поршня вниз начинает двигаться вниз и дополнительный поршень, хвостовик которого своим продольным наклонным лабиритным пазом выдавливает шарики в стороны. Шарики упираются в упорную фаску основного ступенчатого поршня, тем самым исключая движение вверх ступенчатого поршня при колебаниях, давления. Дополнительный поршень начинает движение вверх только после полного падения давления в полости, связанной с окислителем, т.е. после выключения подачи окислителя. В результате этого шарики проваливаются, и основной поршень под действием пружины возвращается в исходное положение.

Таким образом, наличие основного ступенчатого поршня в пневмоцилиндре, дополнительного поршня со штоком

40 "и шариков в совокупности приводит к положительному эффекту, а именно к прекращению горения топлива в форкамере после достижения в камере сгорания рабочего давления, что позволяет повысить ресурс работы устрой ства.

Для запуска скважинного ПГГ горю(. чее и -окислитель подаются в подводящие трубопроводы. При этом часть окислителя и часть горючего подводится в форкамеру 2, а остальная часть горючего и окислителя подается в камеру сгорания.

Одновременно с подачей окислителя и горючего в форкамеру .2,и камеру

1 сгорания подается напряжение на электроды электроискрового узла 3, .от искрения которых происходит зажи1574798 гание запальных компонентов и создается форс пламени, приводящий к воспламенению основных компонентов топлива в камере 1 сгорания. Когда в результате горения давление.в камере

1 сгорания повышается, соответствен-. но повышается давление в. подводящем трубопроводе окислителя, а значит и давление в полости В. Поршень 9, пре- 10 одолевая усилие пружины 11, начинает двигаться вниз и перекрывает доступ запальному горючему в форкамеру 2., Одновременно дополнительный поршень

t3 также начинает двигаться вниз. При 15 этом хвостовик 14 своим продольным наклонным лабиринтным пазом Е выдавливает в стороны шарики 18, которые упираются в упорную фаску 19 основного поршня 9. В таком положении поршень остается до полного выключения парогаззогенератора При выключении подачи окислителя дополнительный поршень 13 с хвостовиком 14, под действием пружины 15 возвращается 25

s крайнее верхнее положение. Шарики

18 проваливаются и основной ступенчатый горшень 9 под действием пружины 11 возвращается в исходное, крайнее верхнее положение. ЗО

В предлагаемом устройстве. за счет введения пневмоцилиндра с основным ступенчатым поршнем, происходит отсечка запального горючего, поступающего в форкамеру, после достижения в камере сгорания рабочего давления.

Кроме того, наличие дополнительного поршня с хвостовиком и шариков не позволяет колебаться основному ступенчатому поршню в результате колебаний давления в полости связанной с окислителем. Таким образом, наличие основного ступенчатого поршня, дополнительного поршня с хвостовиком и шариков в совокупности приво- 45 дит к положительному эффекту, а именно к прекращению горения топлива в форкамере после достижения в камере сгорания рабочего давления, а следо вательно, предотвращает перегрев элементов форкамеры, что позволяет достигнуть цели изобретения - увеличения ресурса ПГГ. формула изобретения

1, Скважинный парогазогенератор, содержащий соединенные между собой

I камеру сгорания и форкамеру с электроискровым узлом, полости которых связаны параллельно с источником горючего и с источником окислителя, полость камеры сгорания связана с источником воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью. увеличения ресурса парогазогенератора за счет сокрац>ения времени работы форкамеры, он снабжен клапаном в виде тарельчатого затвора и седла, ступенчатым поршнем двустороннего действия, ступенчатым пневмоцилиндром, дополнительным подпружиненным поршнем с хвостовиком и фиксатором, форкамера сообщена с источником горючего через клапан, тарельчатый .затвор которого связан со ступенчатым поршнем двустороннего действия, установленным в ступенчатом пневмоцилиндре, полость которого под ступенью с меньшей поршневой площадью связана с форкамерой и источником горючего, а полость пневмоцилиндра с боЛьшей поршневой площадью связана с источником окислителя, в ступенчатом поршне со сто" роны полости, связанной с окислителем, выполнено цилиндрическое углубление для размещения в нем дополнительного поршня, подпружиненного в сторону полости, связанно" с источником окислителя, фиксатор выполнен в виде продольных наклонных лабиринтных пазов на наружной поверхности хвостовика и соединенного с пневмоцилиндром и размещенного в зазоре между боковой поверхностью цилиндрического углубления и хвостовиком цилиндрического разделителя, в которой выполнены радиальные каналы для размещения в них шариков, установленных с возможностью взаимодействия с хвостовиком и цилиндрическим разделителем.

2. Парогазогенератор по и:1, о тл и ч а ю шийся тем, что, зазор между внутренней поверхностью цилиндрического разделителя и продольной лабиринтной поверхностью хвостовика выбран равным.0,3-0,35 диаметра шарика, толщина стенки цилиндрического разделителя равна 0,5-0,55 диаметра шарика, а на верхнем торце ступенчатого поршня выполнена упорная фаска с радиусом, равным 0,50-0,55 диаметра шарика.

1574798

Редактор Т. Парфенова

Заказ 1766 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, .101

11

Ю

Составитель А. Соколов

Техред Л.сердюкова Корректор О. Ципле