井下氣體生成器的方法及設備的製作方法

2024-03-05 11:25:15 2

專利名稱：井下氣體生成器的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及井下蒸汽生成器。
背景技術：
世界上存在大量的粘性碳氫化合物儲藏。這些儲藏含有極粘的碳氫化合物，通常被稱為「浙青」，「焦油」，「重油」，或「超重油」(以下統稱為「重油」)，其通常具有從3，000至高達1，000，000釐泊的粘性。極高的粘性使得回收其中的碳氫化合物極其困難，並且成本尚昂。每一處油儲藏均是獨特的，並且對於用於回收其中的碳氫化合物的各種方法產生不同的響應。通常，就地加熱重油以降低粘性已被應用。正常情況下，可利用諸如循環蒸汽激勵(CSS)，蒸汽驅動(驅動器)，和蒸汽輔助重力洩油(SAGD)等方法來應對具有上述粘性的儲藏，其中蒸汽從表面被注入儲藏，由此加熱油並充分降低其粘性以用於生產。但是，這些粘性碳氫化合物儲藏中的一些位於會延伸深達1800英尺的凍土層的下方。因為熱量可能會使凍土膨脹，故不可能將蒸汽注入通過凍土層，由此導致井眼穩定性產生問題，並且當融化凍土時會產生嚴重的環境問題。此外，現有的生產重油儲藏的方法還存在其他問題。一個問題是隨著蒸汽從表面行進至儲藏，蒸汽會發生井眼熱量損耗。隨著儲藏深度的增加，該問題會變的嚴重。類似的，隨著深度增加，用於注入儲藏的蒸汽量也會減少，並且在注入位置處井下可用的蒸汽量遠低於在表面處產生的蒸汽量。該情況降低了油回收處理的能量效率。為了解決從表面注入蒸汽的缺陷，已經採用了井下蒸汽生成器(DHSG)。DHSG能夠在將蒸汽注入儲藏之前對井下蒸汽進行加熱。但是，DHSG也存在一些問題，包括過高的溫度，腐蝕以及燃燒不穩定。這些問題通常會導致材料失效以及熱不穩定性及低效能。因此，需要一種新的改進的井下蒸汽生成器設計方案。

發明內容
本發明的實施例涉及井下蒸汽生成設備。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的井下蒸汽生成設備可包括具有殼體的噴射部分、設置在殼體內的噴射器構件以及連接至殼體的噴射器板。該設備可包括燃燒部分，其包括連接至殼體並形成燃燒室的主體，其中該主體包括設置通過其的單一環形空間。該設備還可包括具有連接至主體的噴嘴的蒸發部分，其中，噴嘴用於將流體液滴沿遠離噴射部分的方向注入燃燒室。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的方法可包括將設備布置在井眼內，其中，該設備包括具有室的裡層；將燃料、氧化劑及流體供應至設備；在使流體流經設置通過裡層的環形空間的情況下使燃料及氧化劑在室內燃燒，由此加熱流體並冷卻裡層；在將燃料及氧化劑注入室的情況下將加熱流體液滴注入室由此一同流動；並且通過燃燒燃料及氧化劑來蒸發液滴，從而產生蒸汽。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的方法可包括將第一流體及第二流體供應至噴射器主體；將第一流體及第二流體從噴射器主體注入至燃燒室以使第一及第二流體燃燒，其中，燃燒部分包括室、包圍室的裡層以及設置通過裡層的單一環形空間； 將第三流體供應通過裡層的單一環形空間，由此冷卻裡層；通過使第一及第二流體在燃燒室內燃燒來加熱供應通過單一環形空間的流體；將加熱流體液滴沿平行於第一及第二流體的方法從單一環形空間注入燃燒室，由此蒸發液滴；將燃燒的第一及第二流體以及蒸發的液滴注入儲藏；並且將納米催化劑注入儲藏。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的井下蒸汽生成設備包括具有殼體的噴射部分、設置在殼體內的噴射器構件以及連接至殼體的噴射器板。該設備可包括燃燒部分，其具有連接至形成燃燒室的殼體的主體。該主體可包括設置通過其的單一環形空間。該設備可包括具有連接至主體的噴嘴的蒸發部分。噴嘴用於沿遠離噴射部分的方向將流體液滴注入燃燒室。單一環形空間可與噴嘴流體連通。蒸發部分還可包括連接至噴嘴及主體的導管。 單一環形空間可經由導管與噴嘴流體連通。噴嘴可用於將流體液滴沿朝向主體徑向向外的方向注入燃燒室。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的方法可包括將設備布置在井眼中，其中該設備包括具有室的裡層；將燃料、氧化劑以及流體供應至設備；在使流體流經設置通過裡層的環形空間的情況下使燃料及氧化劑在室內燃燒，由此加熱流體並冷卻裡層；將加熱流體液滴注入室，以與注入室的燃料及氧化劑聯合流動；並且通過使燃料及氧化劑燃燒來蒸發液滴，從而產生蒸汽。燃料可包括合成氣和氫氣至少一者，氧化劑可包括二氧化碳，純氧，富氧空氣中至少一者。該方法還可包括使加熱流體流經徑向伸入室的導管。該方法還可包括利用連接至導管的噴嘴將加熱流體液滴注入室。蒸汽可包括過熱蒸汽。在一個實施例中，用於將加熱流體混合物注入儲藏的方法可包括將第一流體及第二流體供應至噴射器主體；將第一流體及第二流體從噴射器主體注入至燃燒室以使第一及第二流體燃燒，其中燃燒部分包括室、包圍室的裡層以及設置通過裡層的單一環形空間；將第三流體供應通過裡層的單一環形空間，由此冷卻裡層；通過第一及第二流體在燃燒室內的燃燒來加熱供應通過單一環形空間的流體；沿與第一及第二流體的流動平行的方向來將加熱流體的液滴從單一環形空間注入燃燒室，由此蒸發液滴；將燃燒的第一及第二流體以及蒸發的液滴注入儲藏；並且將納米催化劑注入儲藏。第一流體可以是包括二氧化物、純氧及富氧空氣中至少一者的氧化劑。第二流體可以是包括合成氣體及氫中至少一者的燃料。上述方法還可包括通過蒸發液滴來生成過熱蒸汽。該方法還可包括從儲藏回收氣體水合物。該方法還可包括利用燃燒的第一及第二流體、蒸發的液滴以及注入儲藏的納米催化劑來提升設置在儲藏內的碳氫化合物。納米催化劑可與燃燒的第一及第二流體以及蒸發的液滴同時被注入儲藏。在一個實施例中，使布置在井眼中的燃燒器優化的方法可包括將燃料及氧化劑供應至燃燒器；燃燒燃料及氧化劑，由此形成燃燒火焰；並且控制火焰的大小、形狀以及強度以根據井眼條件來優化燃燒器。在一個實施例中，選擇燃燒室參數的方法包括但不限於可以設置長度、直徑以及數量以優化至壁的熱傳遞，並優化完全燃燒。
在一個實施例中，選擇水噴射器參數的方法包括可以設置數量、設計、液滴大小分布以及噴射機制以避免火焰熄滅，在與應用要求相當的距離完成蒸發，提供壁溼化以避免過熱並且使燃燒室及下遊構件的壁上的沉積物最小化。在一個實施例中，用於控制燃燒器中熱傳遞的方法可包括設置具有噴射器頭及燃燒室的燃燒器；在燃燒室中使反應物燃燒；通過設置在燃燒室的壁內的一條或多條冷卻通路來供應水；並且使燃燒器中的反應物、噴射器頭設計、燃燒室幾何結構、水流速、流體速度漩渦及湍流、冷卻通路幾何結構、冷卻通路數量、引起湍流的壁特性、冷卻通路中的插件以及冷卻通路內的液流方向中一者或多者發生變化，由此減少燃燒室的冷卻通路中蒸汽及氣泡中至少一者的形成。


為了可更詳細地理解本發明的上述特徵，可參照實施例對以上概述的本發明進行更具體的描述，某些特徵在附圖中示出。但是，應當注意，附圖僅示出了本發明的典型實施例，因此不應被視為對本發明範圍的限制，本發明可涵蓋其他等同實施例。圖1示出了根據本發明的一個實施例的井下蒸汽生成器的側視圖。圖2示出了根據本發明的一個實施例的井下蒸汽生成器的剖視圖。圖3示出了根據本發明的一個實施例的噴射器主體的剖視圖。圖4示出了根據本發明的一個實施例的噴射器板的仰視圖。圖5示出了根據本發明的一個實施例的噴射器構件的剖視圖。圖5A示出了根據本發明的一個實施例的噴射器構件的剖面俯視圖。圖6示出了根據本發明的一個實施例的蒸發部分的立體圖。圖7示出了根據本發明的一個實施例的蒸發部分的俯視圖。圖8示出了根據本發明的一個實施例的井下蒸汽生成器的立體圖。圖9示出了根據本發明的一個實施例的井下蒸汽生成器的剖視圖。圖10及圖11示出了根據本發明的一個實施例的井下蒸汽生成器的側視圖及剖視圖。圖12示出了根據本發明的一個實施例的噴射部分的上端立體圖。圖13示出了根據本發明的一個實施例的噴射部分的下端立體圖。圖14示出了根據本發明的一個實施例的噴射部分的側視圖。圖15，圖16及圖17示出了根據本發明的一個實施例的噴射部分的剖視圖。圖18示出了根據本發明的一個實施例的噴射器構件的剖視圖。圖19，圖20及圖21示出了根據本發明的一個實施例的燃燒部分及蒸發部分的立體圖及剖視圖。
具體實施例方式本發明的實施例大致涉及使用井下蒸汽生成器(DHSG)的設備及方法。如本說明書中所描述，本發明的實施例將被描述為其與DHSG及重油儲藏相關。但是，應當注意，本發明並不限於在DHSG場合使用，本發明還可應用於其他類型的系統，例如其他井下混合裝置。但是，還應當注意，本發明並不限於應用於對重油的回收，而可應用於對其他種類產品(例如天然氣水合物)的回收。為了更好地理解本發明的設備以及使用其的方法的新穎性， 以下對附圖進行參考。圖1示出了根據一個實施例的DHSG 10。可將DHSG 10用於各種井眼構造，包括垂直、水平及其組合。此外，DHSG 10可用於各種改進的油回收方法，包括循環蒸汽激勵 (CSS)，蒸汽驅動(驅動器)，蒸汽輔助重力洩油(SAGD)，二氧化碳(⑶幻衝洗，或其組合。 DHSG 10可用於根據一個或多個儲藏的特定井眼及儲藏特性來生產各種產品，以優化對碳氫化合物和天然氣水合物的回收。DHSG 10可用於約100英尺到約500英尺、500英尺至約 2500英尺、約2500英尺到約5000英尺和/或約5000英尺到大於約8000英尺的井眼深度。在工作時，DHSG 10用於通過使從表面供應的燃料及氧化劑燃燒來在重油儲藏內產生熱量。通過利用DHSG 10或不利用DHSG 10，通過將一種或多種流體及/或溶劑(包括但不限於水，部分或完全飽和蒸汽，過熱蒸汽，氧氣，空氣，富氧空氣，天然氣，二氧化碳， 一氧化碳，甲烷，氮，氫，碳氫化合物，含氧碳氫化合物，或其組合)注入儲藏，可以降低儲藏中重油的粘性。在一個實施例中，這些流體中的一種或多種可在DHSG 10中燃燒，從而產生加熱水蒸氣，部分或完全飽和蒸汽或過熱蒸汽，其還可包括二氧化碳，一氧化碳，天然氣， 甲烷，氮，氫，碳氫化合物，含氧碳氫化合物，空氣，富氧空氣，和/或氧氣流，其將被注入儲藏。在一個實施例中，還可利用DHSG獨立地或與被注入儲藏內的燃燒產物結合地使納米催化劑在儲藏內擴散，由此進一步便於碳氫化合物的回收。在一個實施例中，可利用DHSG將納米催化劑與燃燒產物一起注入儲藏，由此進一步便於碳氫化合物的回收。在此通過引用將美國專利號7，712，528以及在審美國專利申請號12/767，466的內容結合在本說明書中， 其描述了使用納米催化劑來回收碳氫化合物的示例性實施例，其可被用於這裡描述的實施例。然後可通過公知的各種方法(例如通過氣舉)來回收儲藏中的重油。為了形成燃燒，DHSG 10可利用天然氣作為燃料。在一個實施例中，DHSG 10可利用氧氣與二氧化碳混合物作為氧化劑。在一個實施例中，氧化劑蒸汽可包括諸如約5%的較少百分比的氮。在一個實施例中，可使用合成氣體作為燃料。在一個實施例中，氧化劑可包括二氧化物。在一個實施例中，可使用氧氣與氮的混合物作為氧化劑。在一個實施例中，可以使用任意氣態或液體燃料，其可包括天然氣、合成氣體、從煤或其他燃料獲得的低BTU氣體，例如氫等。在一個實施例中，氧化劑可以是純氧或被其他流體(例如二氧化碳、一氧化碳、氫、氮以及/或蒸汽)稀釋的氧。在一個實施例中，氧化劑可以是空氣或富氧空氣。在一個實施例中，可使用氧氣及二氧化碳混合物來幫助控制燃燒，特別用於控制火焰溫度並避免過高的火焰溫度。該混合物可在表面處混合併且經單一導管被供應至DHSG 10。在一個實施例中，下述所述，可通過分離的導管將燃料、氧化劑以及/或任何其他流體 (例如水)供應至DHSG 10。DHSG 10可用於通過改變供應至火焰的稀釋劑的濃度來調節火焰的溫度。在被單獨供應至DHSG 10並/或與燃料或氧化劑中任一者或兩者混合的情況下，可以使用任意不反應稀釋劑來幫助調節火焰溫度。在一個實施例中，可以調節到DHSG 10的二氧化碳流速來控制火焰溫度。二氧化碳可與燃料、氧化劑或兩者混合。在一個實施例中，可將諸如氬的稀釋劑分離地及/或與燃料或氧化劑流或兩者一起供應至DHSG 10。如圖1所示，DHSG 10包括殼體15，其界定了包圍處於一端的噴射部分20、處於另一端的蒸發部分40以及布置在噴射部分20與蒸發部分40之間的燃燒部分30的中空套管。在一個實施例中，DHSG 10可包括與蒸發部分40相鄰的尾管50 (如圖2所示)。DHSG 10可被形成為裝配在標準井眼殼體內。DHSG 10的長度13可包括約72英寸至約360英寸的範圍，或更長。在一個實施例中，DHSG 10的長度13約為180英寸。DHSGlO的殼體15的外徑17可包括約4英寸至約10英寸的範圍。在一個實施例中，DHSG 10的殼體15的外徑 17約為6英寸。DHSG 10例如可由抗腐蝕材料形成，以使暴露至火焰及燃燒產物的構件免遭含硫化合物的腐蝕。DHSG 10的特定構件可由諸如鋼，銅及鈷的金屬形成，由諸如不鏽鋼， 鎳-銅，和陶瓷分散銅板的金屬合金形成，以及由諸如Monel，hconel，以及Haynes合金等品牌的金屬合金形成。在一個實施例中，可使用Monel 400或500作為暴露至氧氣的DHSG 構件。在一個實施例中，可以使用Haynes 188，230及/或556作為用於受到腐蝕環境的 DHSG 10構件。在一個實施例中，可由銅合金，無氧銅，GlidCop, GRCop84，AMZirc，鈹銅，高導熱材料，和/或韌性材料形成DHSG 10的暴露至水的構件。在一個實施例中，DHSG 10的燃燒部分30及/或蒸發部分40可由鈷合金，Haynes 188，合金25，蠕變耐磨材料，耐腐蝕材料，和/或在高溫下具有高強度的材料形成。高溫金屬可便於對DHSG 10的冷卻，並增強其熱控制及效果，由此降低DHSG 10構件中因極高溫度而造成的應力，並增加下述從加熱表面至冷卻通道的傳導路徑。圖2示出了 DHSG 10的剖視圖。如圖所示，噴射部分20包括諸如殼體並在圖3中示出的噴射器主體25、點火器埠 M、一個或更多噴射器構件27以及一個或更多布置在噴射器板四中的噴射器埠 21。燃料及氧化劑被供應至噴射器主體25，導向通過噴射器構件27，並且在其離開噴射器板四進入燃燒室35時被點火器(未示出)點燃。點火器可經由點火器埠 M提供使注入燃燒室35的產物燃燒所需的點燃動作。點火器能夠在啟動條件下點火，並進行重複點火。在一個實施例中，點火器的點火可由發火材料實現。在一個實施例中，點火器的點火可由發火材料輔助引起。在一個實施例中，DHSG 10還可包括熱表面點火，用於點燃供應至DHSG 10的燃燒產物。在一個實施例中，噴射部分20可用於將絕熱火焰溫度保持在約3200華氏度至約3450華氏度的範圍內。在一個實施例中，噴射部分20 可用於將絕熱火焰溫度保持在約2500華氏度至約5500華氏度的範圍內。在一個實施例中， 噴射部分20可用於將絕熱火焰溫度保持在約3000華氏度至約6000華氏度的範圍內。在一個實施例中，噴射部分20可用於將絕熱火焰溫度保持在約1500華氏度至約7000華氏度的範圍內。噴射器主體25及噴射器板四被殼體15包圍。噴射器主體25及/或噴射器板四可連接至燃燒部分30的諸如殼體或主體的裡層33。環形空間19可形成在殼體15與裡層 33之間。裡層33可由單一結構件形成。在一個實施例中，裡層33可包括連接在一起以形成單一結構的多個部分。在一個實施例中，裡層33可包括約3英寸的內徑。在一個實施例中，裡層33可包括約2英寸至約8英寸範圍內的內徑。在第一端，裡層33可具有凸起端， 其適於與噴射器主體25的下部密封配合，由此流經噴射器構件27的流體離開進入裡層33 的燃燒室35。在第二端，裡層33也可具有凸起端，其與蒸發部分40流體連通並可連接至尾管50。在替代實施例中，裡層33的端部可包括其他用於連接的裝置，用於將DHSG 10的構件並與其他井下構件緊固在一起以便於插入井眼。在一個實施例中，尾管50與殼體15集成為一體。在一個實施例中，尾管50可適於與諸如封隔器的井下設備配合。
裡層33還可包括具有中空體以形成燃燒室35的環形結構。環形結構可具有一個或更多圍繞環形結構的壁周向布置並且包圍燃燒室35的孔或通道37。通道37延伸裡層33 的縱向長度。在替代實施例中，裡層33可包括單一環形空間，其布置通過裡層33的主體， 包圍燃燒室35，並與噴射部分20及蒸發部分40流體連通，通過其可導向流體。在替代實施例中，裡層33可包括較窄環形空間，其具有蛛狀部分或其他類似裝置以幫助將液流導向通過環形空間。蛛狀部分可布置在裡層的內壁上，並且裡層的外壁可布置在組裝的內壁及蛛狀部分上，由此形成通過裡層的一條或更多通道。在一個實施例中，通道37可呈環狀。流體可在裡層33的與噴射部分20相鄰的第一端附近進入與通道37流體連通的上部歧管，並可在裡層33的與蒸發部分40相鄰的第二端附近離開通道37。通道37可排空進入設置在裡層33的第二端內的下部歧管39，其將流體供應至蒸發部分40。在一個實施例中，下部歧管39可被設置在裡層33的凸起端內。如上所述，可將類似的歧管設置在裡層33的第一端內，其將流體供應至通道37。在一個實施例中，流體水被供應至裡層33的通道37，其中水被淨化至小於每一萬總溶解固體中的一份。流體水的化學作用可被控制以防止裡層33的通道37中結垢。隨著能量及熱量的產生，並且從燃燒室35中產生的燃燒反應中被釋放，供應通過裡層33的通道37的流體可起冷卻劑以及熱傳導機構的作用，以控制並降低裡層33的溫度。流體可在最接近噴射部分20的位置在其最低的溫度下被引入通道37，並且可使用通過燃燒室35中的燃燒反應而產生的能量來在流體離開噴射部分20沿裡層33的長度行進通過通道37時對流體進行加熱。在一個實施例中，導引通過裡層33的通道37的流體可被加熱至低於流體的沸騰溫度的溫度。在一個實施例中，DHSG 10可用於在流體被導引通過裡層33的通道37時對流體進行加熱，同時防止在通道37產生蒸汽。在一個實施例中，流體也可從距離噴射部分20最遠的位置流至最接近噴射部分的位置以保持對裡層33的溫度控制。裡層33的通道37可經由下部歧管39與蒸發部分40連通。蒸發部分40可包括與裡層33的下部歧管39流體連同的一條或更多導管43。導管43可從裡層33徑向伸出， 並在隔室47處相交，隔室47可置中布置在燃燒室35內。隔室47可連接至一個或更多噴嘴45 (如圖6及圖7所示)，其例如適於將從下部歧管39連通至隔室47的流體轉換為流體液滴，並且將這些流體液滴沿與燃燒產物的流動相反的方向注入燃燒室35。這些流體液滴可被燃燒室35中的燃燒產物蒸發，並與燃燒產物一起從DHSG 10排出進入重油儲藏。在一個實施例中，蒸發部分40可連接至噴射部分20並/或燃燒部分30，使得流體液滴被噴射進入燃燒室35並/或到達燃燒室35的下遊。在一個實施例中，蒸發部分40可連接至噴射部分20及/或燃燒部分30，使得相較於燃燒產物的流動方向，流體液滴的注入方向可以是反向，同反及/或徑向。在一個實施例中，蒸發部分40可用於從燃燒室35的中心徑向向外噴射流體液滴至燃燒室35的壁。可以優化包括方向、速度、大小分布等液滴噴射參數，以在考慮燃燒火焰、裡層壁溼潤、蒸發距離以及裡層壁冷卻帶來的影響的情況下實現最佳的性能平衡。圖3示出了噴射器主體25的一個實施例。噴射器主體25可包括殼體，其與用於向DHSG 10供應燃燒流體的一條或更多供應管路流體連通，並用於將燃燒流體導向燃燒室 35。噴射器主體25還可用於容納點火器，並將點火器與點火器埠 M對準。噴射器主體25包括氧化劑供應管路22A、燃料供應管路22B、頂蓋23以及內板26。氧化劑可經由氧化劑供應管路22A、通過頂蓋23中的開口被供應至噴射部分20的頂部集氣室。頂蓋23可包括具有大致平坦頂表面的弧形頂部、凸起基體以及從頂部延伸至基體的導管，由此界定點火器埠對。點火器埠 M被布置通過頂蓋23，並延伸通過噴射器主體25。頂蓋23可在頂蓋23連接至噴射器主體25時與內板沈密封配合，由此封閉頂部集氣室。在一個實施例中，內板26可與頂蓋23集成為一體。在一個實施例中，頂蓋23的凸起基體可被螺栓緊固至噴射器主體25。在一個實施例中，可通過使諸如流體水的冷卻流體的一部分或全部通過噴射器主體25中的通路來冷卻噴射器主體25。中間集氣室可形成在噴射器主體25內以接收從燃料供應管路22B提供的燃料。頂蓋23及內板沈可密封封閉中間集氣室。燃料可通過噴射器主體25中的開口經由燃料供應管路22B被提供至噴射器主體25的中間集氣室。在可選實施例中，底部集氣室可可選地形成在噴射器主體25內以經由一個或多個供應埠觀接收一種或更多流體，例如部分或全部飽和蒸汽、水、二氧化碳或其組合，以與燃料進行混合。在一個實施例中，可使用一種或多種流體作為冷卻流體以對DHSG 10的諸如噴射部分20及/或燃燒部分30的構件進行冷卻。噴射器板四可連接至噴射器主體25的基體，由此密封地封閉底部集氣室。在一個實施例中，如圖4所示，噴射器板四可被螺栓連接至噴射器主體25。噴射器構件27可從頂集氣室伸出，通過中間及底部集氣室，並通過噴射器板四， 使得集氣室燃燒室35流體連通。噴射器構件27可連接至內板沈，噴射器主體25以及噴射器板四。噴射器構件27可用於控制燃料、氧化劑及/或其他從噴射器構件27提供的流體的混合以在實現大致完全燃燒的情況下控制火焰形狀。可調節流體混合比率以控制燃燒火焰的形狀。圖4示出了噴射器板四的仰視圖。如圖所示，噴射器構件27圍繞點火器埠 24 以同心圖案設置，並延伸通過噴射器板四的噴射器埠 21。如虛線基準圓所示，噴射器構件27可被布置在直徑25a內，其可界定噴射器主體25的內徑。在一個實施例中，直徑25a 可處於約2英寸至約5英寸的範圍內。在一個實施例中，直徑2 可以約為3英寸。在一個實施例中，可僅設置一個噴射器構件27用於DHSG 10。圖5示出了噴射器構件27的剖視圖。噴射器構件27包括主體27a及套管27c。 主體27a包括連接至內板沈的頂部(如圖3所示)，縱向設置通過主體27a的管道27b，其在噴射器板四處離開並與燃燒室35流體連通。主體27a連接到內板沈使得管道27b與噴射器主體25的頂集氣室流體連通。套管27c連接至並包圍主體27a的一部分，由此形成套管27c與主體27a之間的環狀空間，其在噴射器板四處離開並與燃燒室35流體連通。套管27c還包括一個或更多第一埠 27d，以及如果使用底部集氣室時可選的一個或更多第二埠 27e。各組埠 27d及27e被設置通過套管27c，並與形成在噴射器構件27的套管 27c與主體27a之間的環狀空間連通。第一埠 27d設置有進入環狀空間的相對於噴射器構件27的縱向軸線呈一定角度的入口。第二埠 27e設置有相對於套管27c的壁的切向入口(如圖5A所示)，以使進入的流體產生渦流效果，以便於有效地混合反應物。套管27c 連接至噴射器主體25，使得第一埠 27d與中間集氣室直接流體連通，並且使第二埠 27e 與第三集氣室直接流體連通(如圖3所示)。圖6示出了蒸發部分40的立體圖，而圖7示出了蒸發部分40的俯視圖。如圖所示，導管43連接至裡層33，由此使通道37經由歧管39與導管43流體連通。導管43可包括圓柱形殼體，其具有設置通過殼體的槽。導管43可在相對端部連接至隔室47。隔室47 可包括球形殼體，其具有設置在殼體內的腔。隔室47的腔可與導管43的槽流體連通，並可進而連接至噴嘴45。噴嘴45可適於例如利用連通至隔室47的流體將流體液滴噴入燃燒室 35。這些流體液滴可被噴入在燃燒室35中產生的燃燒產物，被加熱的燃燒產物蒸發，並與燃燒產物一起例如通過尾管50從DHSG 10排出進入油儲藏。在一個實施例中，通過燃燒產生的熱量被用於在燃燒室35的端部附近使作為液滴被噴入的流體蒸發。流體可在流經裡層33時被預加熱。液滴噴入可用於冷卻燃燒室35下遊的構件，在與具體應用領域相適應的距離處使燃燒室35下遊的液滴蒸發，避免對燃燒火焰造成諸如熄滅的不良影響，避免噴嘴45被堵住，並且避免裡層壁上結垢。在一個實施例中，噴嘴45可適於產生處於約10微米至約150微米範圍內的不同大小的多種流體液滴。在一個實施例中，流體液滴可撞擊在位於噴射部分20下遊的尾管50上。在一個實施例中，流體液滴可被噴入燃燒室35並/或位於燃燒室35下遊，被燃燒產物蒸發，並被注入重油儲藏。在一個實施例中，導管可包括八條圍繞隔室47徑向布置的導管43。在一個實施例中，流體水可在行進通過通道37時被燃燒火焰產生的熱量加熱，並可離開裡層33的通道 37進入導管43。在一個實施例中，流體水可以被高速噴入加熱燃燒器排出物，並經由液滴蒸發被加熱沸騰，由此提供部分或全部飽和蒸汽或過熱蒸汽。在一個實施例中，流體水可在被注入油儲藏的位置處被蒸發至約90%至95%的蒸汽質量範圍。在一個實施例中，流體水可在被注入油儲藏的位置處被蒸發至約80%至100%的蒸汽質量範圍。在一個實施例中， 流體水可在被注入重油儲藏的位置處被蒸發至約95%至99%的蒸汽質量範圍。在一個實施例中，可以調節液滴噴射器的數量，液滴噴射器的類型，噴射模式以及蒸發部分的噴射方向來提供快速液滴蒸發以及燃燒產物冷卻。蒸發部分有助於實現燃燒產物的平衡蒸汽質量。在一個實施例中，蒸發部分可有助於流體液滴於噴射部分的下遊撞擊燃燒部分的壁，由此使燃燒部分的壁溫度保持與流體液滴溫度接近。在替代實施例中，DHSG 10可包括噴射部分，在DHSG 10啟動至關閉期間，並且在壓力及化學計量的全工作段，該噴射部分提供燃料及氧化劑使得流體在燃燒室中混合，並提供具有適合燃燒室容積的形狀的穩定燃燒火焰。DHSG 10可包括數個替代噴射部分，其產生擴散火焰、部分預混合擴散火焰、並且預混合火焰。可將這些火焰類型分別用於DHSG 10， 包括在DHSG 10工作期間具有足夠大小的穩定火焰。在一個實施例中，DHSG 10可包括擴散火焰噴射部分。燃料及氧化劑作為獨立的流體液流被注入燃燒室。擴散火焰噴射部分包括噴射器構件，其被設置用於實現在燃燒室中對流體進行可控混合，由此產生可燃混合物。擴散火焰噴射部分通過控制流體進入燃燒室的注入速度，例如保持流體相對於火焰速度的較低噴射速度，並/或通過使熱燃燒產物再循環返回至火焰基部(例如通過在產生軸對稱再循環區的漩渦存在的情況下注入燃料及/ 或氧化劑，或通過在陡壁或噴射器自身的壁之後產生再循環區)，來使燃燒火焰穩定。可通過控制燃料/氧化劑混合物的比率來調節燃燒火焰的形狀。通常，快速混合會產生小型高密度燃燒火焰，相較於通過低速混合產生的具有低輻射熱傳導的較大低密度燃燒火焰，其產生較高的輻射熱傳導。通過改變漩渦及噴射速度，可以調節燃燒火焰形狀以適應燃燒室。 在一個實施例中，例如通過在低工作段使少於全部噴射部分/構件工作，或通過減少用於各個噴射部分/構件的燃燒比率範圍以實現改進的燃燒火焰穩定性及控制性，DHSG 10可包括一個或更多噴射部分/構件以提供額外的燃燒火焰成形靈活性。利用DHSG 10的方法可包括向DHSG 10的噴射器主體提供天然氣及氧氣以及二氧化碳混合物。該混合物可在表面處被混合，並通過單一導管被提供至DHSG 10，並且流體可在噴射器主體內被混合。DHSG 10可被布置在用作噴射井的第一井中。該方法還可包括將流體導引通過與燃燒室流體連通的一個或更多噴射器構件。噴射器構件可連接至噴射器主體，並布置為圓形陣列。噴射器構件可包括主體以及包圍主體的套管。該方法還可包括通過噴射器構件的主體的通道將混合物導引離開噴射器主體的第一集氣室，並將混合物注入燃燒室。該方法還可包括通過噴射器構件的套管，將天然氣引導離開噴射器主體的第二集氣室，並且可選地將諸如水，部分或完全飽和蒸汽，氧氣，空氣，富氧空氣，氮氣，氫氣，和/或二氧化碳的稀釋劑或冷卻流體引導離開噴射器主體的可選第三集氣室，使得流體在被導引通過套管時形成漩渦。該方法還包括將流體與混合物一起注入燃燒室。該方法還可包括通過設置通過噴射器主體的點火器埠來從點火器提供點火火焰，由此使被注入燃燒室的流體的混合物燃燒。該方法還可包括在燃燒室中點燃流體的混合物，由此生成燃燒火焰及燃燒產物。漩渦可幫助在燃燒室內保持穩定的燃燒火焰。流經燃燒部分的流體可為DHSG 10 提供冷卻，並且DHSG 10的溫度可由二氧化碳稀釋劑控制。在一個實施例中，可在燃燒室中設置額外的冷卻通路。該方法還可包括通過裡層的一條或更多通道來提供諸如水的流體， 其中裡層包圍燃燒室。該方法還包括通過燃燒室內的燃燒反應在流體行進通過槽時對流體進行加熱，其中流體對裡層進行冷卻。燃燒火焰可通過輻射及對流熱傳導將熱量傳導至裡層壁。該方法還可包括以液滴形式，經由與通道流體連通的一條或更多導管，將加熱流體從通道注入燃燒室，並且經由液滴蒸發來使加熱流體沸騰，其中燃燒火焰及產物使被注入燃燒室的加熱流體的流體液滴蒸發。流體可冷卻燃燒產物。該方法還可包括將燃燒產物以及蒸發流體液滴注入油儲藏以改善及/或降低油儲藏中碳氫化合物的粘性。該方法還可包括從與布置有DHSG的第一井相鄰的第二井回收至少改善及/或降低粘性的碳氫化合物。可以使用第二井作為生產井。生產井可包括布置在表面的一個或更多壓力控制裝置，以控制油儲藏上的背壓。在一個實施例中，可使用節流閥來保持並/或控制經由生產井從油儲藏回收的流體的壓力及/或流量。DHSG 10可在約800psi至約1600psi的壓力範圍條件下工作。DHSG 10可在約 500psi至約2000psi的壓力範圍條件下工作。在一個實施例中，DHSG 10可在約800psi至約2000psi的壓力範圍條件下工作。在一個實施例中，DHSG 10可在約IOOpsi至約4000psi 的壓力範圍條件下工作。在一個實施例中，DHSG 10可在高達約IOOOOpsi的壓力條件下工作。在一個實施例中，DHSG 10也可在約3200華氏度至約3450華氏度的標稱火焰溫度範圍內工作。在一個實施例中，DHSG 10也可在約2500華氏度至約5500華氏度的標稱火焰溫度範圍內工作。在一個實施例中，DHSG 10也可在約3000華氏度至約3500華氏度的標稱火焰溫度範圍內工作。在一個實施例中，DHSG 10可在高達1800psi的內部壓力下工作， 並且排出高達600華氏度的加熱流體混合物。在一個實施例中，DHSG 10可工作以排出處於約500華氏度至約800華氏度的溫度範圍內的加熱流體混合物。在一個實施例中，DHSG 10可工作以排出處於約250華氏度至約800華氏度的溫度範圍內的加熱流體混合物。在一個實施例中，DHSG 10可工作以排出處於約600華氏度的溫度下的加熱流體混合物。在一個實施例中，DHSG 10可工作以將金屬溫度限制為低於1000華氏度。DHSG 10可用於產生具有約75%至約100%的蒸汽質量範圍內的流體。在一個實施例中，DHSG 10可用於產生具有約90%至約95%的蒸汽質量範圍內的流體。DHSG 10還可用於提供處於約400桶每天(Wxl)至約1500桶每天的範圍內的流體(例如部分飽和，完全飽和或過熱蒸汽)的質量流量。在一個實施例中，DHSG 10可用於在約1600psi的壓力條件下提供約1500Wxl的流體(例如部分飽和，完全飽和或過熱蒸汽)的質量流量。最後， DHSG 10可構造具有最短約3年的工作壽命。例如通過降低形成物內重油的粘性，DHSG 10可用於將流體混合物注入形成物以加熱形成物以方便從形成物回收碳氫化合物。在一個實施例中，混合物可包括約18%至約 29%的體積百分比的二氧化碳。在一個實施例中，混合物可包括約10%至約30%的體積百分比的二氧化碳。在一個實施例中，混合物可包括約至約40%的體積百分比的二氧化碳。在一個實施例中，混合物可包括約0. 5 %至約5 %的體積百分比的氧氣。在一個實施例中，混合物可包括約0. 5%至約5%的體積百分比的氧氣。混合物可在約900psi，1200psi 或1600psi的壓力下被注入形成物。混合物可在約400bbd，800bbd，1200bbd，或1500bbd的質量流量下被注入形成物。圖8示出了根據本發明的一個實施例的DHSG 100的立體圖。DHSG 100包括噴射部分110、燃燒部分120以及蒸發部分130。除了下述區別之外，噴射部分110、燃燒部分120 以及蒸發部分130可類似於上述DHSG 10的噴射部分20、燃燒部分30及蒸發部分40那樣工作。針對DHSG 10在以上描述的相同實施例可應用於這裡描述的DHSG 100，反之亦然。 此外，DHSG 100還可用於在針對DHSG 10描述的相同工作條件下工作。如圖所示，噴射部分110與用於將一種或更多流體供應至噴射部分110的供應管140流體連通，一些流體被供應至噴射部分110的噴射歧管(如下所述)以燃燒並注入含碳氫化合物形成物，例如重油儲藏。通過螺栓連接，燃燒部分120可在其上端連接至噴射部分110。燃燒部分120可包括多個瀉壓埠，以便於DHSG 100的工作。蒸發部分130可被設置在燃燒部分120的下端內，以將諸如H2O的冷卻流體注入燃燒部分120。圖9示出了 DHSG 100的剖視圖。DHSG 100被諸如外殼的殼體150包圍。殼體150 可包括金屬圓柱形主體，具有用於支撐噴射部分110、燃燒部分120、蒸發部分130以及供應管140的中空內部室。供應管140可用於將流體供應至噴射部分110，並可包括一個或更多波紋管141以對供應管140因供應管140承受的熱、壓力或機械應力造成的膨脹、收縮及/ 或運動進行補償。在一個實施例中，在DHSG 100中包含四條或五條供應管140。然後可將供應至噴射部分110的一種或更多流體混合併注入燃燒部分120的裡層121以進行燃燒。 還可通過蒸發部分130的噴射器131將流體注入裡層121及/或裡層121的下遊，並與燃燒產物結合。噴射器131可用於例如將流體水滴注入裡層121及/或裡層121的下遊，其在與燃燒產物結合之後被蒸發，由此形成部分飽和、完全飽和或過熱蒸汽。殼體150的底端可設置噴嘴151，用於將燃燒產物以及蒸汽排出DHSG 100並且並其注入含碳氫化合物的形成物。圖10及圖11示出了 DHSG 100的側視圖及剖視圖。如圖所示，DHSG 100可具有小於約30英尺的整體長度，可在具有約SOOpsi至約1600psi的壓力範圍的井眼條件下工作，並可用於接收約3000psi的最大壓力以及約75華氏度至約180華氏度的溫度範圍內的燃燒流體。在一個實施例中，DHSG 100可用於接收處於約32華氏度至約120華氏度的溫度範圍內的燃燒流體。燃燒部分120可具有約3英寸的內徑，並且DHSG100可具有約6英寸的最大外徑。DHSG 100可用於將處於約1800psi的壓力下以及約600華氏度的溫度下的燃燒流體注入含碳氫化合物的形成物。在一個實施例中，DHSG 100可包括約4 1的量程比以及約1500bbd的流量。在一個實施例中，DHSG 100在約1600psi的井眼壓力環境下可具有約2 1的壓力量程比。在一個實施例中，DHSG 100可具有約4 1的質量流量量程比。在一個實施例中，DHSG 100可具有約8 1的內部流體的流速流量量程比。圖12示出了連接至供應管140的噴射部分110的上端立體圖。噴射部分110包括殼體，其具有凸起端111以連接至燃燒部分120。噴射部分110還包括上部歧管112以及下部歧管113，用於圍繞噴射部分110的殼體以向噴射部分110供應諸如燃料(例如甲烷)的流體。歧管112及113可包括圓柱形導管，其包圍噴射部分110的殼體，並具有諸如環形或光暈型的圓形。第一供應管142連接至上部歧管112以從井眼表面向DHSG 100供應流體。在一個實施例中，第一供應管142也可連接至下部歧管113。在一個實施例中，分離供應管可連接至下部歧管113以向噴射部分110供應流體，使得流體可與供應至上述歧管的流體相同或不同。在圖中還示出連接至噴射部分110的供應管143及144(將在以下描述)O圖13示出了噴射部分110的下端立體圖。噴射部分110的殼體包括上部117及下部116，其分別包括具有流動孔經過的圓柱形主體。上部117可包括圓頂或半球形頂端。 歧管112及113分別包括一條或多條供應管114及115，其從歧管延伸至殼體的下部116。 供應管114及115可連接至歧管的底部以及殼體的側部，由此在兩者之間建立流體連通。供應管114及115可圍繞歧管及/或噴射部分110的殼體的外周等距離間隔布置。圖中還示出噴射器板118，其連接至並密封配合至殼體的凸起端111以將燃燒流體導入DHSG 100的燃燒部分120。噴射器板118還可用於支撐一個或更多噴射器構件以及點火器(將在以下描述)。噴射器板118可包括第一噴射器構件埠 161、第二噴射器構件埠 162以及點火器埠 171。第一噴射器構件埠 161可等距離間隔分布，形成與噴射器板118的外徑相鄰的圓形圖案。在被第一噴射器構件埠 161包圍的情況下，第二噴射器構件埠 162也可等距離間隔分布，形成與噴射器板118的中心相鄰的圓形圖案。點火器埠 171可被布置在噴射器板118的中心位置，被第一噴射器構件埠 161及第二噴射器構件埠 162包圍。圖14示出了噴射部分110的側視圖。供應管114及115可通過諸如JIC裝配法的裝配法連接至歧管112及113，並可通過諸如釺焊或電子束焊的焊接方法連接至殼體的下部116。可在凸起端111的底部施加非導電塗層，以緩解對殼體以及至燃燒部分120的連接的腐蝕。圖15示出了噴射部分110的剖視圖。噴射部分110還包括用於支撐上述點火器的點火器殼體170。上部117可通過焊接或螺栓連接被連接至下部116。殼體板119可密封布置在上部117與下部116之間。在一個實施例中，殼體板119可被布置在下部116的內緣上。殼體的上部117還包括點火器殼體170設置通過的內部室181，以及包圍並與內部室181密封隔離開的外部室182。外部室182可包括一條或更多導管，其形成布置在內部室 181周圍的圓形流路。類似地，殼體的下部116包括點火器殼體170設置通過的內部室183以及包圍並與內部室183密封隔離開的外部室184。外部室184支撐噴射器構件160，並且內部室183支撐噴射器構件165，其上端分別伸入上部117的外部室182及內部室181。噴射器構件160及噴射器構件165可以與以上針對DHSG 10描述的噴射器構件27類似的方
式工作。圖15及圖16示出了與上部117的內部室181流體連通的第二供應管143。第二供應管143可包括一條或更多流路，用於將諸如氧化劑(例如氧氣及二氧化碳混合物或者具有較小百分比的氮的氧氣及二氧化碳混合物)的流體以較小的量供應至內部室181。流體從內部室181被導向噴射器構件165。然後可在噴射器構件165內將流體與諸如燃料的經由下部歧管113供應至噴射器構件165的其他流體混合。供應管115從下部歧管113延伸至下部116的內部室183，並進入噴射器構件165。被結合的流體然後被注入燃燒部分 120，並被點火器點燃。圖15及圖17示出了與殼體的上部117的外部室182流體連通的第三供應管144。 第三供應管144可包括一條或更多流路，用於將諸如氧化劑(例如氧氣及二氧化碳混合物或者具有較小百分比的氮的氧氣及二氧化碳混合物)的流體以較小的量供應至外部室 182。流體從外部室182被導向噴射器構件160。然後可在噴射器構件160內將流體與諸如燃料的經由上部歧管112被供應至噴射器構件160的其他流體混合。供應管114從上部歧管112延伸至下部116的外部室184，並進入噴射器構件160。然後被結合的燃燒產物被注入燃燒部分120，並被點火器點燃。在一個實施例中，供應管140及/或點火器殼體170可由諸如鎳-銅合金(例如 Monel)的金屬材料形成。在一個實施例中，歧管112及113可由諸如鎳-鈷合金(例如 Haynes 188)的金屬材料形成。在一個實施例中，殼體的上部117可由諸如鎳-銅合金(例如Monel)的金屬材料形成。在一個實施例中，殼體的下部116可由諸如鎳-鈷合金(例如 Haynes 188)的金屬材料形成。在一個實施例中，噴射器構件160及165可由諸如鎳-銅合金(例如Monel)的金屬材料形成。圖18示出了噴射器構件160的剖視圖。噴射器構件160可與上述噴射器構件165 相同。噴射器構件160具有上端，其經由設置通過噴射器構件的主體167的內部流動孔166 與上部117的室流體連通。內部流動孔166將流體導入燃燒部分120。噴射器構件具有中部或下部，其經由設置通過圍繞主體167的套管164的外部流動孔168以及噴射器構件的內部流動孔166而與下部116的室流體連通。外部流動孔168將流體導入燃燒部分120。 套管164可包括一個或更多埠 169，其相對於外部流動孔168呈一定角度，以使流經的流體產生漩渦效果。漩渦效果有助於將流體與注入燃燒部分120的其他流體混合。圖19，圖20及圖21示出了燃燒部分120及蒸發部分130的立體圖及剖視圖。燃燒部分120包括形成燃燒室的裡層121以及分別具有歧管1 及127設置在其中的一對凸起端122及123。燃燒部分120及蒸發部分130以與上述針對DHSG 10描述的燃燒部分30 及蒸發部分40相同的方式形成並工作，以下為了簡潔將不再重複對其的描述。圖中還示出了連接至裡層121的凸起端122的供應管145，其用於將諸如冷卻流體(例如流體水)的流體供應至歧管126，然後供應至沿裡層121的壁的縱長方向設置的一個或更多冷卻通道 125，然後供應至歧管127(其與蒸發部分流體連通)以便於對DHSG 100進行熱控制，並經由蒸發部分130的噴射器131產生部分飽和、完全飽和或過熱蒸汽。在一個實施例中，供應管145可由諸如鎳-鈷合金(例如Haynes 230)的金屬材料形成。在一個實施例中，噴射部分110、燃燒部分120及蒸發部分130的構件可由諸如鈹-銅合金的金屬材料形成。在一個實施例中，噴射器131可由諸如鎳-鈷合金(例如Haynes 230)的金屬材料形成。以上描述的DHSG 10及100可包括多個燃燒室。在一個實施例中，多個燃燒室可以串聯結構或並聯結構布置。各個燃燒室可分享具有一個或更多其他燃燒室的裡層，並/ 或可包括單一裡層。在一個實施例中，DHSG 10及100可包括如上所述構造的不同的多個噴射、燃燒及蒸發部分。在一個實施例中，可將包括但不限於水，天然氣，氧氣，空氣，富氧空氣，二氧化碳， 氮氣，氫氣，惰性氣體，碳氫化合物，含氧碳氫化合物，及其組合的一種或更多流體從表面經由一個或更多管狀構件(例如，管纜)供應至DHSG。取決於希望的工作狀態，一種或更多流體可被同時及/或分階段地供應至DHSG。在一個實施例中，包括但不限於二氧化碳，氮氣， 氫氣，和/或惰性氣體的一種或更多流體可被用於控制(降低)DHSG或DHSG的裡層/燃燒室的溫度，將漸增的熱量從DHSG傳遞至油儲藏，並且通過溶入油而提高油回收，由此升級油品並降低其粘性。在一個實施例中，可利用DHSG與蒸汽一起同時注入二氧化碳、氮及 /或其他惰性氣體。在一個實施例中，可利用DHSG與蒸汽一起同時注入氫。在一個實施例中，可設置DHSG以注入補充蒸汽並提供就地升級的其他材料(液體，氣體，固體)。在一個實施例中，其他材料可包括納米催化劑，表面活性劑以及溶劑等。在一個實施例中，DHSG可用於實時保持並/或調節流經DHSG的流體/材料的壓力及流量，以優化儲藏生產及處理經濟性。在一個實施例中，可經由DHSG將蒸汽，過量氧氣(包含空氣或富氧空氣)、二氧化碳、氮以及/或氫同時注入油儲藏，以產生漸增熱量以及受控的獨立蒸汽前端。油儲藏的旁路殘餘油的就地氧化(燃燒)可生成更多的熱量以及更多的井下蒸汽。DHSG可用於通過增加過剩氧氣及外部高壓蒸汽來產生並控制穩定的就地氧化。大量的穩定漸增蒸汽前端可實現用於更多油燃燒的更多熱量。在一個實施例中，過剩增壓氧氣及大量蒸汽可利用DHSG被直接注入至油儲藏。留在初始蒸汽前端之後的殘餘油可支持並加速過剩氧氣的燃燒，由此產生燃燒前端。燃燒前端可增加蒸汽前端的溫度，並可加熱並/或霧化儲藏中存在的水以產生另一大量穩定蒸汽前端，其可加速油的生產。在一個實施例中，初始蒸汽前端可在就地燃燒之前加熱油，以確保全部過剩氧氣在儲藏中進行反應，並防止未燃燒氧氣突破進入生產井，由此改進了安全性並降低了對設備的潛在腐蝕。在一個實施例中，可使用DHSG來燃燒天然氣，由此產生二氧化碳，其被注入並保持在油儲藏中(被封存)。在一個實施例中，從生產井產生的二氧化碳可被循環及再使用， 以冷卻DHSG並/或改進儲藏生產。在一個實施例中，可以銷售並/或為其他類型的工作使用從生產井產生的二氧化碳。在一個實施例中，通過利用壓力控制裝置來「節流」產生的流體蒸汽以保持「背壓」，可在生產井處保持並控制儲藏壓力。也可通過在噴射井處注入流體，利用DHSG來保持並控制儲藏壓力。使用兩個壓力控制位置可提供更好的儲藏控制性，有助於氣體在油中增溶以降低油粘性並加速回收，改進氣油比(GOR)並由此在蒸汽前端之前降低油粘性並加速生產，防止過早的天然氣生產，否則，如果不進行管理，其會降低油生產並會提高工作成本。 此外，氣體注入降低了蒸汽的部分壓力，並使其在油儲藏中於更深位置濃縮，由此改進了熱傳導並增加了油生產。在一個實施例中，可控制(例如，限制)生產井處的回收流體，使得在油儲藏形成物內注入壓力最大化。保持較高的儲藏壓力可在生產井上提供較高流動背壓，在蒸汽前端之前二氧化碳在冷油中的較高溶解性，以及蒸汽的較高冷凝溫度，由此確保了水在熱油中的較高溶解性。這些效果的組合降低了油的粘性，限制或防止了氧氣突出，並且提高了油在儲藏中的熱解，由此增加了其API重量並降低了其硫含量。在一個實施例中，可以使用諸如管纜的一條或更多管狀構件或束管來將電能、流體、氣體及/或通信信號從表面設備傳輸至DHSG的一個或更多構件。在一個實施例中，管狀構件可包括在較大增強包裝中綑紮的布線及/或管，包括絕緣件。在一個實施例中，可使用一個或更多管纜以將水，氧氣，氮氣，二氧化碳，燃料，和/或其他氣體和流體從表面設備傳輸至DHSG。在一個實施例中，管纜可包括從表面設備至DHSG的控制線。在一個實施例中，一個或更多(自主)控制系統及/或傳感器可被用於提供對 DHSG及儲藏生產的實時控制/監控。控制系統可用於降低延時效果，並監控管理表面控制構件下方數百及/或數千英尺深的DHSG的工作。控制系統可包括在各種潛在工作條件及異常情況下安全可靠工作的各個方面，包括根據需要使DHSG自主關機。在一個實施例中， 可與DHSG —起使用一個或多個組件，包括流量計，高溫光纖監測(實時監控蒸汽分布)，高溫計和閥門井下監測，以及高壓力溫度傳感器，熱電偶和傳感器，用於測量並監控一個或更多工作特性。在一個實施例中，可以使用諸如封隔器的一個或更多支撐裝置以將DHSG設備支撐至井眼外殼或管道中的特定位置，並提供壓力密封。封隔器可具有頂杆，由此管路可沿封隔器的長度設置。在一個實施例中，一個或更多封隔器可被用於支撐DHSG、管路及尾管的重量。來自DHSG的尾管的輸出可設置通過封隔器中的頂杆，以注入油儲藏。在一個實施例中，封隔器可在高達680華氏度的溫度下工作。在一個實施例中，可以與DHSG系統一起使用一個或更多人工抬升系統，以提供漸增泵送功率，由此將包括油、水、以及沙等的流體從儲藏位置抬升至表面以實現分離。人工抬升系統可用於容易泵送的輕油稀釋流(其被泵入生產井，由此產生低粘性混合油混合物)。人工抬升系統可包括螺杆泵及電潛泵。在一個實施例中，可與DHSG系統一起使用各種其他適用的服務，包括但不限於特定的鑽井液(SAGD鑽井液)，井位裝置(傾角和伽瑪射線，高溫記錄工具，隨鑽測量工具，隨鑽記錄工具，防砂篩管(以改進ESP泵的寬容度)，以及通過注入蒸汽，高溫閥門以及高溫熱電偶系統來更有效地清掃形成物的均衡技術。雖然以上描述涉及本發明的實施例，但不脫離本發明的基本範圍，根據本發明也可獲得本發明的其他實施例，並且本發明的範圍由所附權利要求確定。
權利要求
1.一種用於將流體注入室內的設備，包括 殼體，其具有上部室、中部室以及下部室；噴射器構件，其具有與所述上部室流體連通的第一流路以及與所述中部室及所述下部室流體連通的第二流路；以及噴射器板，其連接至所述殼體。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述噴射器構件包括主體以及包圍所述主體的套管。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述第一流路被設置成通過所述主體。
4.根據權利要求2所述的設備，其中，所述第二流路被設置成通過所述套管。
5.根據權利要求2所述的設備，其中，所述套管包括與被設置成通過所述套管的所述中部室流體連通的開口，其中所述開口相對於所述套管的縱向軸成一定角度設置通過所述套管。
6.根據權利要求2所述的設備，其中，所述套管包括與被設置成通過所述套管的所述下部室流體連通的開口，其中所述開口以垂直於所述套管的縱向軸的角度設置通過所述套管。
7.根據權利要求2所述的設備，其中，所述主體延伸通過所述上部室、所述中部室以及所述下部室。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述套管延伸通過所述中部室及所述下部室。
9.一種用於將流體注入室內的設備，包括 殼體，其具有上部以及下部；噴射器構件，其具有與所述上部流體連通的內部流路以及與所述下部流體連通的外部流路；以及噴射器板，其連接至所述殼體。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述上部包括被外部室包圍的內部室。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述下部包括被外部室包圍的內部室。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述內部流路與所述上部的所述內部室流體連通，並且所述外部流路與所述下部的所述內部室流體連通。
13.根據權利要求11所述的設備，其中，所述內部流路與所述上部的所述外部室流體連通，並且所述外部流路與所述下部的所述外部室流體連通。
14.根據權利要求11所述的設備，還包括第一歧管，其連接至所述殼體並且與所述殼體的所述下部的所述內部室流體連通。
15.根據權利要求14所述的設備，還包括第二歧管，其連接至所述殼體並且與所述殼體的所述下部的所述外部室流體連通。
16.一種用於將流體注入室內的方法，包括以下步驟 將第一流體供應至殼體的第一部分；使所述第一流體流經設置在所述殼體內的噴射器構件的第一流路； 將第二流體供應至所述殼體的第二部分； 使所述第二流體流經所述噴射器構件的第二流路；並且將所述第一流體及所述第二流體注入所述室。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述第一流路及所述第二流路被設置在所述噴射器構件的主體內。
18.根據權利要求17所述的方法，還包括使所述第一流體流經所述主體的上端處的開口，並且將所述第一流體注射至所述主體的下端處的開口之外。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括使所述第二流體流經設置在所述主體一側的開口，由此在所述第二流體流經所述第二流路時形成漩渦效應。
20.一種井下蒸汽生成設備，用於將加熱流體混合物注入儲藏，該設備包括噴射部分，其包括殼體、設置在所述殼體內的多個噴射器構件以及連接至所述殼體的噴射器板；燃燒部分，其包括連接至所述殼體並形成燃燒室的主體，其中所述噴射器構件與所述燃燒室流體連通；以及蒸發部分，其包括連接至所述主體的噴嘴，其中所述噴嘴用於將流體液滴注入所述燃燒室內。
21.根據權利要求20所述的設備，其中，所述主體包括設置通過所述主體的壁的多個槽，其與所述噴嘴流體連通。
22.根據權利要求21所述的設備，其中，所述蒸發部分還包括連接至所述噴嘴及所述主體的多個導管。
23.根據權利要求22所述的設備，其中，所述槽經由所述導管與所述噴嘴流體連通。
24.根據權利要求20所述的設備，還包括出口噴嘴，其鄰近所述蒸發部分布置，並且用於將所述加熱流體混合物注入所述儲藏內。
25.根據權利要求20所述的設備，其中，所述殼體包括被設置成通過所述殼體的點火器埠。
26.根據權利要求20所述的設備，其中，所述殼體包括上部室及下部室。
27.根據權利要求沈所述的設備，其中，所述噴射器構件與各個室流體連通。
28.根據權利要求20所述的設備，其中，所述殼體包括具有被外部室包圍的內部室的上部以及具有被外部室包圍的內部室的下部。
29.根據權利要求觀所述的設備，其中，所述噴射器構件與所述上部的內部室及所述下部的內部室流體連通。
30.根據權利要求觀所述的設備，其中，所述噴射器構件與所述上部的外部室及所述下部的外部室流體連通。
31.根據權利要求觀所述的設備，其中，所述噴射部分還包括與所述下部的所述內部室流體連通的第一歧管，以及與所述下部的所述外部室流體連通的第二歧管。
32.根據權利要求31所述的設備，其中，所述第一歧管及所述第二歧管呈圓形。
33.根據權利要求20所述的設備，其中，所述主體還包括入口歧管及出口歧管，其分別與設置通過所述主體的壁的多個槽流體連通。
34.根據權利要求20所述的設備，其中，所述主體由鈹銅合金形成。
35.一種用於將加熱流體混合物注入儲藏內的方法，包括將設備布置在與所述儲藏連通的注入井眼內，其中，所述設備包括具有室的裡層；將燃料、氧化劑以及流體供應至所述設備；在使所述流體流經設置通過所述裡層的多個槽的情況下使所述燃料及所述氧化劑在所述室內燃燒，由此加熱所述流體並冷卻所述裡層；相對於將所述燃料及氧化劑注入所述室，以相反流向將所述加熱流體液滴注入所述室；並且通過所述燃料及所述氧化劑的燃燒來蒸發所述液滴，以產生加熱流體混合物。
36.根據權利要求35所述的方法，其中，所述燃料包括天然氣，其中，所述氧化劑包括氧氣和二氧化碳的混合物，並且其中，所述流體包括水。
37.根據權利要求36所述的方法，其中，所述氧氣和二氧化碳的混合物包括約5%的氮。
38.根據權利要求35所述的方法，還包括使所述加熱流體流經徑向伸入所述室的多個導管。
39.根據權利要求38所述的方法，還包括利用連接至所述導管的噴嘴將所述加熱流體的液滴注入所述室。
40.根據權利要求35所述的方法，還包括將所述加熱流體混合物注入所述儲藏，其中， 所述加熱流體混合物包括約10%至約30%的二氧化碳濃度以及約0. 5%至約5%的氧濃度。
41.根據權利要求35所述的方法，其中，所述加熱流體混合物包括蒸汽，其具有約90% 至約95%的範圍內的蒸汽質量。
42.根據權利要求35所述的方法，還包括將所述室內的燃燒火焰溫度維持在約2500華氏度至約5500華氏度的範圍內。
43.根據權利要求35所述的方法，還包括在高達約600華氏度的溫度以及高達約 ISOOpsi的壓力下將所述加熱流體混合物注入所述儲藏。
44.根據權利要求35所述的方法，其中，所述注入井眼具有處於約SOOpsi至約 1600psi的範圍內的內部壓力。
45.根據權利要求35所述的方法，其中，所述流體可包含溶劑，所述溶劑包括水，蒸汽， 氧氣，天然氣，二氧化碳，一氧化碳，甲烷，氮，氫，碳氫化合物，含氧碳氫化合物以及其組合中至少一者。
46.根據權利要求35所述的方法，還包括利用布置在所述注入井眼內的所述設備來控制儲藏壓力。
47.根據權利要求35所述的方法，還包括利用布置在與所述儲藏連通的生產井眼處的壓力控制裝置來控制儲藏壓力。
全文摘要
提供了井下蒸汽生成設備及方法。該設備可包括噴射部分、燃燒部分以及蒸發部分。噴射部分可包括殼體、噴射器構件以及噴射器板。燃燒部分可包括具有槽設置通過的裡層。蒸發部分可包括與槽及燃燒室流體連通的導管，以及用於以液滴形式將流體從槽注入至燃燒室的噴嘴。使用方法可包括將燃料、氧化劑以及流體供應至設備；在使流體流經設置通過裡層的多個槽的情況下使燃料及氧化劑在室內燃燒，由此加熱流體並冷卻裡層；並且將加熱流體的液滴注入室並且通過燃料及氧化劑的燃燒而蒸發液滴，從而產生蒸汽。
文檔編號E21B43/24GK102472094SQ201080032416
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月15日 優先權日2009年7月17日
發明者丹尼爾·提爾蒙特, 布萊爾·A·福爾松, 查爾斯·H·威爾, 約瑟夫·安東尼·阿里法諾, 西裡爾·謝裡安·喬斯 申請人:世界能源系統有限公司