JPS6238096Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、油田において原油採収率向上のため
に該油田へ加熱流体を圧入するに使用される油田
用地下ボイラの燃焼バーナに関するものである。

加熱流体の圧入は特に粘性の高い原油（通常）
API度22以下）を産する油田に用いて大きな効果
をあげることができる。加熱流体の効率的圧入の
ため、最近ではボイラ本体を油層まで降ろし（吊
さげ）、そこで蒸気を発生させ、その際に生じる
燃焼ガスおよび燃焼生成物も蒸気と共に油層に圧
入させる方式が提案されている。このような方式
に用いられるボイラの燃焼バーナには、次のよう
な条件が要求されている。

Γ 堀削費用をできるだけ節約するため、小型で
かつ大容量であること、 Γ 高圧条件下での着火性がよいこと、 Γ 高圧条件下でしかも燃料の噴射角が小さい場
合でも噴霧性能がよいこと、 Γ 保炎が確実なこと、 Γ 「すす」の発生が少ないこと、 Γ 発生した「すす」が燃焼室内周面等に付着し
にくいこと、 Γ 燃焼室負荷が高いこと、 本考案はかかる条件をすべて満足させる油田用
地下ボイラの燃焼バーナを提供するものであつ
て、その特徴とするところは、ボイラ挿入井内に
挿入されるバーナ本体を設け、該バーナ本体内の
下部にこのバーナ本体と同心状の内壁を形成して
その内壁内にボイラ挿入井の蒸発室に連通する燃
焼室を形成し、燃焼室の上面中央に点火器を設
け、該点火器の周囲に適当数の燃料噴射ノズルを
環状に配列し、該燃料噴射ノズルの外周に環状の
燃焼空気吹出口を形成し、前記内壁に冷却空気通
路を設け、内壁を貫通すると共に冷却空気通路に
連通する空気噴射口を設け、バーナ本体の下端に
蒸発室に向けて水噴射口を形成したことにあり、
かかる構成によれば、燃料噴射ノズルから燃焼室
内に噴霧された燃料に直接点火する方式を採用し
ているので、構造が簡単となり、小型でかつ大容
量である。また燃焼室内を酸素ないし酸素リツチ
の空気を充満させて点火することができることか
ら高圧条件下での着火性がよい。また環状に配列
された燃料噴射ノズルから燃焼室内に中空円錐状
に噴射された燃料のうち、微細な粒子がその中空
円錐の内部が負圧となることから、中空円錐内に
Ｕターンして循環し、燃料空気混合気を形成す
る。また残りの燃料は空気と速やかに混合し、燃
料希薄混合気を形成する。したがつて噴霧性能が
よく、燃料空気混合気に点火すると、容易に着火
して燃焼を継続し、この火炎から主流の燃料希薄
混合気に火炎伝播していく。また燃料噴射ノズル
の下方の燃料循環領域で保炎が確実におこなわれ
る。また燃料は空気との混合過程で火炎からの放
射熱で急速に蒸発ガス化される。このため完全燃
焼が促進され、「すす」がでなくなるものであ
る。したがつて「すす」が燃焼室内周面等に付着
するという問題もなくなるものである。

以下、本考案の一実施例を図に基づいて説明す
る。第１図において１は油層で、地表２側から複
数本の坑井が堀られている。すなわち図において
は２本の坑井を示し、一方を坑井側壁３により形
成されるボイラ挿入井４、他方を坑井側壁５によ
り形成される採油井６としている。両坑井側壁
３，５の下部には多数の貫通孔７，８が設けられ
る。９は燃焼バーナで、このバーナ９とボイラ挿
入井４内の下部に形成された蒸発室２１とで油田
用地下ボイラが形成されている。燃焼バーナ９は
ボイラ挿入井４に吊下げ式で挿入されて貫通孔７
の上方に位置している。この燃料バーナ９には、
ポンプ１０を有する燃料・水エマルジヨン供給管
１１と、コンプレツサ１２ならびにエアリザーバ
１３を有する空気供給管１４と、給水ポンプ１５
を有する給水管１６と、電源ケーブル２２とが前
記ボイラ挿入井４を通して接続している。２３は
空気供給管１４と燃料・水エマルジヨン供給管１
１とをつなぐ連通管、２４は酸素ボンベ、２５は
該酸素ボンベ２４と空気供給管１４とをつなぐ酸
素供給管である。前記採油井６には、採油ポンプ
１７を有する原油採油管１８が挿入されている。
前記燃料バーナ９の詳細を第２図および第３図に
基づいて説明する。２７は円筒状のバーナ本体で
あつて、前記給水管１６が接続されている。２８
は該バーナ本体２７内の下部にこのバーナ本体２
７と同心状に形成された円筒状内壁であつて、そ
の内部は蒸発室２１に連通する燃焼室２９とされ
ている。３０は内壁２８の上面に配設された天板
であつて、その中央には貫通穴３１を形成してあ
る。３２は該天板３０の上方にこの天板３０と平
行かつ同心状に配設された円板であつて、その中
央には貫通穴３３を形成してある。３４は天板３
０と円板３２間に配設された下すぼまりのテーパ
状連通筒であつて、両貫通穴３１，３３を互いに
連通させるものである。３５は下端が円板３２に
固着されて、内部が貫通穴３３と連通する空気供
給筒であつて、前記空気供給管１４が接続されて
いる。３６は空気供給筒３５および連通筒３４内
に挿入されて、下面が天板３０の下面と同一水平
面に配置された燃料・水・空気混合筒であつて、
中央には挿通穴３７を形成してあり、前記燃料・
水エマルジヨン供給管１１が接続されている。３
８は混合筒３６の下面に環状に配列された複数の
燃料噴射ノズル、３９は混合筒３６内に配置され
た螺旋板、４０は混合筒３６と空気供給筒３５と
の間の下部に配設された空気旋回翼である。なお
混合筒３６と連通筒３４との間には燃焼空気吹出
口４１が形成されている。４２は上記挿通穴３７
に挿入されたパイプであつて、その下端には電気
火花点火方式または電気加熱方式の点火器４３を
取付けてあり、その点火器４３には前記電源ケー
ブル２２が接続されている。４４はバーナ本体２
７と内壁２８の下端どうしをつなぐ下広がりのテ
ーパ壁であつて、蒸発室２１に向けて多数の水噴
射口４５を有する。４６はテーパ壁４４と円板３
２との間において内壁２８に外嵌するシリンダで
あつて、その内周面には周方向適当間隔ごとに多
数の冷却空気通路４７を形成してある。４８は内
壁２８を貫通して各冷却空気通路４７に連通する
多数の空気噴射口、４９は連通筒３４に形成され
た空気通過穴、５０はシリンダ４６とバーナ本体
２７との間に配設された螺旋板である。

上記構成の作用を説明する。まず酸素ボンベ２
４のバルブを開放して燃焼空気吹出口４１から燃
焼室２９内に酸素を供給して充満させるか、また
は必要に応じてコンプレツサ１２も作動させて燃
焼室２９内に酸素と空気の混合気を供給し、酸素
リツチな状態にする。次にポンプ１０を作動さて
燃料・水エマルジヨンと空気との混合体を燃料噴
射ノズル３８から燃焼室２９内に噴霧し、点火器
４３により点火する。この場合、燃焼室２９内は
酸素または酸素リツチの空気で充満されているか
ら容易に着火させることができる。火炎が安定す
れば酸素ボンベ２４のバルブを閉じ、燃焼室２９
内には空気のみを供給する。またこれと同時に給
水ポンプ１５を作動させる。すると、水が水噴射
口４５から蒸気室２１に向けて噴射され、燃焼室
２９の火炎によりただちに蒸発させられて蒸気と
なる。その蒸気は燃焼廃ガスと混合されて加熱流
体となり、貫通孔７を通して油層１に圧入されて
重質油を加熱軟化させる。これにより粘度の低下
した油層１内の原油は採油ポンプ１７により採油
される。

ここで重要なことは、燃料は燃料噴射ノズル３
８から矢印Ａで示すごとくほぼ中空円錐状に拡が
るが、ノズル３８からある距離を離れると、その
中空円錐Ｂ内が負圧となり、また空気噴射口４８
からの空気流のため、ノズル３８の下方に逆流域
Ｃが形成され、これによつて噴射燃料の一部が空
気とともに循環する。なお噴霧化された液体燃料
の場合は、微細な粒子のみが一部循環し、他の大
部分の燃料は空気と速やかに混合し、燃料希薄混
合気を形成する。このような状態で逆流域Ｃに循
環する燃料空気混合気に点火すると、ここでは容
易に着火して燃焼を継続し、この火炎から主流の
燃料希薄混合気に火炎伝播していく。なお噴霧化
された液体燃料の場合は、燃焼開始前空気流との
混合過程で火炎からの放射熱で急速に蒸発ガス化
するため、この場合においても気体燃料の予混合
燃焼に近似の燃焼状態を示し、完全燃焼する。し
たがつて「すす」が発生することはない。

また空気通過穴４９を通過した燃焼空気は各冷
却空気通路４７を通つて流下し、内壁２８を適当
に冷却した後、各空気噴射口４８から燃焼室２９
内に噴射される。

以上述べたごとく本考案の油田用地下ボイラの
燃焼バーナによれば、燃料噴射ノズルから燃焼室
内に噴霧された燃料に直接点火する方式を採用し
ているので、構造が簡単となり、小型でかつ大容
量である。また燃焼室内を酸素ないし酸素リツチ
の空気を充満させて点火することができることか
ら高圧条件下での着火性がよい。また環状に配列
された燃料噴射ノズルから燃焼室内に中空円錐状
に噴射された燃料のうち、微細な粒子がその中空
円錐の内部が負圧となることから、中空円錐内に
Ｕターンして循環し、燃料空気混合気を形成す
る。また残りの燃料は空気と速やかに混合し、燃
料希薄混合気を形成する。したがつて噴霧性能が
よく、燃料空気混合気に点火すると、容易に着火
して燃焼を継続し、この火炎から主流の燃料希薄
混合気に火炎伝播していく。また燃料噴射ノズル
の下方の燃料循環領域で保炎が確実におこなわれ
る。また燃料は空気との混合過程で火炎からの放
射熱で急速に蒸発ガス化される。このため完全燃
焼が促進され、「すす」がでなくなるものであ
る。したがつて「すす」が燃焼室内周面等に付着
するという問題もなくなるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はプラ
ント全体の概略図、第２図は要部の縦断面図、第
３図は第２図の−矢視図である。 ４……ボイラ挿入井、６……採油井、９……燃
料バーナ、２１……蒸発室、２４……酸素ボン
ベ、２７……バーナ本体、２８……内壁、２９…
…燃焼室、３５……空気供給筒、３６……燃料・
水・空気混合筒、３８……燃料噴射ノズル、４１
……燃焼空気吹出口、４３……点火器、４５……
水噴射口、４７……冷却空気通路、４８……空気
噴射口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ボイラ挿入井内に挿入されるバーナ本体を設
   け、該バーナ本体内の下部にこのバーナ本体と同
   心状の内壁を形成してその内壁内にボイラ挿入井
   の蒸発室に連通する燃焼室を形成し、燃焼室の上
   面中央に点火器を設け、該点火器の周囲に適当数
   の燃料噴射ノズルを環状に配列し、該燃料噴射ノ
   ズルの外周に環状の燃焼空気吹出口を形成し、前
   記内壁に冷却空気通路を設け、内壁を貫通すると
   共に冷却空気通路に連通する空気噴射口を設け、
   バーナ本体の下端に蒸発室に向けて水噴射口を形
   成したことを特徴とする油田用地下ボイラの燃焼
   バーナ。