EA047906B1

EA047906B1 - STEAM GENERATOR TOOL

Info

Publication number: EA047906B1
Application number: EA202391173
Authority: EA
Inventors: Брайан Кэй; Андриан Демаре; Фаррелл Бэйрд; Даниэль Томпсон; Уэсли Сопко; Кевин Вибе; Брэдли Дари
Original assignee: Дженерал Энерджи Рикавери Инк.
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2024-09-26

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к парогенераторному инструменту, а в частности - к парогенераторному инструменту с повышенной долговечностью и эффективностью, а также к способу использования парогенераторного инструмента.The invention relates to a steam generator tool, and in particular to a steam generator tool with increased durability and efficiency, as well as to a method for using a steam generator tool.

Уровень техникиState of the art

В мире существует множество нефтяных пластов, которые содержат вязкие углеводороды, часто называемые битумом, смолой, тяжелой нефтью или сверхтяжелой нефтью (совместно именуемые в настоящем документе тяжелой нефтью), при этом тяжелая нефть может иметь вязкость в диапазоне от 3000 до более 1000000 сП (сантипуаз). Высокая вязкость препятствует извлечению нефти, так как она не может легко вытекать из пласта.There are many oil reservoirs around the world that contain viscous hydrocarbons, often referred to as bitumen, tar, heavy oil, or extra-heavy oil (collectively referred to herein as heavy oil), with heavy oil having a viscosity ranging from 3,000 to over 1,000,000 cP (centipoise). High viscosity hinders the recovery of oil because it cannot flow easily from the reservoir.

Для экономичного извлечения наиболее распространенным способом извлечения является нагрев тяжелой нефти, например, с помощью закачки пара для снижения вязкости. Обычно тяжелую нефть из пластов добывают с помощью циклической паростимуляции (CSS, англ. cyclic steam stimulation), вытеснения паром (Drive) и парогравитационного дренажа (SAGD, англ. steam assisted gravity drainage), когда пар закачивают с поверхности в пласт для нагрева нефти, достаточно снижая вязкость нефти для эффективной добычи.For economical extraction, the most common extraction method is to heat the heavy oil, such as by injecting steam to reduce the viscosity. Typically, heavy oil is extracted from reservoirs using cyclic steam stimulation (CSS), steam drive (Drive), and steam assisted gravity drainage (SAGD), where steam is injected from the surface into the reservoir to heat the oil, reducing the viscosity of the oil enough for efficient extraction.

Закачка пара с поверхности имеет ряд ограничений из-за неэффективности поверхностных паровых котлов, потерь энергии в поверхностных линиях и потерь энергии в скважине. Стандартные нефтепромысловые паровые котлы преобразуют от 85 до 90% энергии топлива в пар, поверхностные трубопроводы теряют от 5 до 25% энергии топлива в зависимости от длины трубопроводов и качества изоляции, и, наконец, тепловые потери в стволе скважины могут составлять до 5-15% энергии топлива в зависимости от глубины скважины и способов изоляции в скважине. Таким образом, суммарные потери энергии могут составлять более 50% энергии топлива до того, как пар достигнет пласта. В глубоких пластах тяжелой нефти закачка пара с поверхности часто приводит к тому, что из-за потерь тепла пласт достигает не пар, а горячая вода.Surface steam injection has several limitations due to the inefficiency of surface steam boilers, energy losses in surface lines, and energy losses in the well. Standard oil field steam boilers convert 85 to 90% of the fuel energy into steam, surface pipelines lose 5 to 25% of the fuel energy depending on the length of the pipelines and the quality of the insulation, and finally, heat losses in the wellbore can be as much as 5 to 15% of the fuel energy depending on the well depth and the insulation methods in the well. Thus, the total energy loss can be more than 50% of the fuel energy before the steam reaches the reservoir. In deep heavy oil formations, surface steam injection often results in hot water rather than steam reaching the reservoir due to heat losses.

Кроме того, многочисленные пласты тяжелой нефти не реагируют на обычную закачку пара, поскольку многие из них имеют малое собственное естественное давление вытеснения или вообще не имеют его. Даже когда пластовое давление изначально является достаточным для добычи, давление явно снижается по мере продвижения добычи. Следовательно, обычные методы закачки пара в этих случаях не дают значительного результата, поскольку производимый пар находится под низким давлением, например в несколько атмосфер. В результате о непрерывной закачке пара или паровом вытеснении вообще не может быть и речи. В результате во многих операциях закачки пара был принят метод циклического нагнетания, широко известный как huff and puff'. В этом методе пар закачивают в течение заданного периода времени, закачку пара прерывают и скважину закрывают на заданный период времени, называемый паропропиткой. После этого скважину выкачивают до заданной точки выработки и цикл повторяют. Однако пар проникает только в очень небольшую часть пласта, окружающего ствол скважины, в частности, потому что пар закачивается при относительно низком давлении.In addition, numerous heavy oil formations do not respond to conventional steam injection because many of them have little or no inherent natural displacement pressure. Even when the formation pressure is initially sufficient for production, the pressure clearly decreases as production progresses. Consequently, conventional steam injection methods do not produce significant results in these cases because the steam produced is at low pressure, for example, a few atmospheres. As a result, continuous steam injection or steam displacement is generally out of the question. As a result, a cyclic injection method, commonly known as huff and puff, has been adopted in many steam injection operations. In this method, steam is injected for a specified period of time, the steam injection is interrupted, and the well is shut in for a specified period of time, called steam soak. The well is then pumped back to the specified production point and the cycle is repeated. However, the steam penetrates only a very small portion of the formation surrounding the wellbore, particularly because the steam is injected at a relatively low pressure.

Еще одной проблемой, связанной с традиционными методами производства пара, является образование загрязнителей воздуха, а именно выбросов СО₂, S0₂, NOX и твердых частиц. Несколькими ведомствами установлены максимальные выбросы для таких операций закачки пара, которые обычно применяются на обширных территориях, где существуют крупные месторождения тяжелой нефти, а операции закачки пара проводятся в коммерческих масштабах. Таким образом, количество операций закачки пара в данной области техники может быть сильно ограничено, и в некоторых случаях требуется раздельная эксплуатация горизонтов для ограничения загрязнения воздуха.Another problem associated with traditional steam generation methods is the generation of air pollutants, namely _CO2 , _SO2 , NOX, and particulate emissions. Several agencies have set maximum emissions for such steam injection operations, which are typically applied in large areas where large heavy oil fields exist and steam injection operations are conducted on a commercial scale. Thus, the number of steam injection operations in this area of technology may be severely limited, and in some cases, separate horizon exploitation is required to limit air pollution.

Также было предложено использовать на поверхности системы сжигания под высоким давлением. В таких системах вода испаряется дымовыми газами камеры сгорания, при этом в ствол скважины закачивают и дымовые газы, и пар. Это, по существу, устраняет или, по меньшей мере, снижает потребность в устранении загрязнения воздуха в процессе горения, поскольку все продукты сгорания закачиваются в пласт, а большая часть закачиваемых загрязняющих веществ остается изолированной в нефтяном пласте. Закачиваемая смесь обычно имеет состав от 60 до 70% пара, от 25 до 35% азота, от 4 до 5% углекислого газа, менее 1% кислорода, в зависимости от того, используется ли избыток кислорода для полного сгорания, при этом следы SO2 и NO_x, конечно, создают кислотные материалы. Однако потенциальное коррозионное воздействие этих материалов может быть существенно уменьшено или даже устранено за счет надлежащей обработки воды, используемой для производства пара, и разбавления кислотных соединений впрыскиваемой водой.The use of high pressure combustion systems at the surface has also been proposed. In such systems, water is vaporized by the combustion chamber flue gases, with both the combustion gases and steam injected into the wellbore. This essentially eliminates, or at least reduces, the need for air pollution control during combustion, since all combustion products are injected into the formation and most of the injected contaminants remain sequestered in the oil reservoir. The injected mixture typically has a composition of 60 to 70% steam, 25 to 35% nitrogen, 4 to 5% carbon dioxide, less than 1% oxygen, depending on whether excess oxygen is used for complete combustion, with traces of SO2 and NO _x , of course, creating acidic materials. However, the potential corrosive effects of these materials can be significantly reduced or even eliminated by proper treatment of the water used to generate the steam and by diluting the acidic compounds with the injected water.

Такая операция имеет дополнительное преимущество, когда используется комбинация пара, азота и углекислого газа, а не только пар. В дополнение к нагреву пласта и нефти на месте за счет конденсации пара, углекислый газ растворяется в нефти, в частности, в зонах пласта перед паром, где нефть холодная, а азот создает давление или подкачку в пласте.This operation has an additional advantage when a combination of steam, nitrogen and carbon dioxide is used, rather than steam alone. In addition to heating the formation and oil in situ by condensing the steam, the carbon dioxide dissolves in the oil, particularly in the zones of the formation ahead of the steam where the oil is cold and the nitrogen creates pressure or boost in the formation.

Однако очень серьезная проблема, связанная с предлагаемой в настоящее время надземной системой высокого давления, заключается в том, что она включает в себя сложное компрессорное оборудование и большую камеру сгорания, работающую при высоком давлении и высоких температурах. ТакоеHowever, a very serious problem with the currently proposed above-ground high-pressure system is that it involves complex compressor equipment and a large combustion chamber operating at high pressure and high temperatures.

- 1 047906 сочетание требует квалифицированных механиков и электриков для безопасной эксплуатации оборудования.- 1 047906 combination requires qualified mechanics and electricians to operate the equipment safely.

Одним из решений проблем поверхностного генерирования и передачи парогазовой смеси вниз по скважине с помощью генерирующего оборудования, расположенного на поверхности, и загрязнения воздуха является размещение парогенератора, закачивающего смесь пара и дымовых газов в пласт, в скважине в месте рядом с пластом, в который надо закачивать пар. Это также имеет вышеупомянутые преимущества, заключающиеся в увеличении глубины, на которой закачка пара может быть экономически и практически осуществимой, и в повышении скорости и производительности за счет закачки парогазовой смеси.One solution to the problems of surface generation and downhole transfer of the steam-gas mixture by surface generating equipment and air pollution is to place a steam generator, which injects a mixture of steam and flue gases into the formation, in the well at a location near the formation into which the steam is to be injected. This also has the above-mentioned advantages of increasing the depth at which steam injection can be economically and practically implemented and of increasing the rate and productivity of injection of the steam-gas mixture.

Хотя было предложено много скважинных парогенераторов, существующие на данный момент конструкции, как правило, являются очень сложными, что вызывает проблемы при изготовлении и эксплуатации. Кроме того, существующие конструкции требуют частого технического обслуживания из-за скопления жесткой воды или отказов воспламенителя, поскольку скважинные условия являются экстремальными. Каждый раз, когда требуется техническое обслуживание, инструмент нужно извлекать из скважины, что требует много времени и затрат.Although many downhole steam generators have been proposed, current designs are generally very complex, causing manufacturing and operational problems. In addition, existing designs require frequent maintenance due to hard water buildup or igniter failures due to the extreme downhole conditions. Each time maintenance is required, the tool must be removed from the well, which is time-consuming and expensive.

Требуется надежный парогенератор, который можно использовать в скважине.A reliable steam generator that can be used in a well is required.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В одном аспекте изобретение относится к инструменту для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания, содержащему первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; трубчатую стенку, проходящую от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, причем трубчатая стенка выполнена с возможностью размещения в ней пламени; воспламенитель внутри трубчатой стенки, выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени; канал, подающий по меньшей мере одно входное вещество внутрь инструмента и окружающий наружную окружность воспламенителя, и топливный канал, проходящий от первого конца до местоположения, открытого к задней стороне воспламенителя.In one aspect, the invention relates to a tool for generating steam and gaseous combustion products, comprising a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a tubular wall extending from a base wall to an outlet opposite the base wall, wherein the tubular wall is configured to accommodate a flame therein; an igniter inside the tubular wall, configured to ignite the fuel and air to create a flame; a channel supplying at least one input substance inside the tool and surrounding the outer circumference of the igniter, and a fuel channel extending from the first end to a location open to the rear side of the igniter.

В одном из вариантов осуществления такой инструмент для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания дополнительно содержит держатель, в котором установлен воспламенитель, причем указанный держатель соединен с базовой стенкой и образует ее часть, при этом указанный канал представляет собой кольцевой зазор вокруг наружного диаметра держателя.In one embodiment, such a tool for generating steam and gaseous combustion products further comprises a holder in which an igniter is installed, wherein said holder is connected to the base wall and forms part of it, wherein said channel is an annular gap around the outer diameter of the holder.

В одном из вариантов осуществления такого инструмента воспламенитель заглублен в отверстие в базовой стенке так, что воспламенитель открыт, но смещен назад от базовой стенки.In one embodiment of such a tool, the igniter is recessed into an opening in the base wall such that the igniter is exposed but offset rearward from the base wall.

В одном из вариантов осуществления такого инструмента указанный канал имеет выпуск, выполненный с возможностью выпускать указанное по меньшей мере одно входное вещество в виде кольцевого выпуска, который, по существу, концентричен относительно длинной оси воспламенителя.In one embodiment of such a tool, said channel has an outlet configured to release said at least one input substance in the form of an annular outlet that is substantially concentric with respect to the long axis of the igniter.

В другом аспекте изобретение относится к инструменту для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания, содержащему: первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; трубчатую стенку, проходящую от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, причем указанная трубчатая стенка выполнена с возможностью размещения в ней пламени; воспламенитель внутри трубчатой стенки, выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени; канал, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере одного входного вещества внутрь инструмента и окружающий наружную окружность воспламенителя; и держатель, в котором установлен воспламенитель, причем указанный держатель соединен с базовой стенкой и образует ее часть, при этом указанный канал представляет собой кольцевой зазор вокруг наружного диаметра держателя и обеспечивает объединенный ввод топлива и воздуха в камеру сгорания.In another aspect, the invention relates to a tool for generating steam and gaseous combustion products, comprising: a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a tubular wall extending from a base wall to an outlet opposite the base wall, wherein said tubular wall is configured to accommodate a flame therein; an igniter inside the tubular wall, configured to ignite the fuel and air to create a flame; a channel configured to supply at least one input substance inside the tool and surrounding the outer circumference of the igniter; and a holder in which the igniter is mounted, wherein said holder is connected to the base wall and forms a part of it, wherein said channel is an annular gap around the outer diameter of the holder and provides a combined input of fuel and air into the combustion chamber.

В одном из вариантов осуществления такой инструмент для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания дополнительно содержит кольцевой водяной канал, проходящий, по существу, концентрически вокруг указанного канала, но изолированный от него по текучей среде.In one embodiment, such a tool for generating steam and gaseous combustion products further comprises an annular water channel extending substantially concentrically around said channel, but isolated from it by a fluid medium.

В еще одном аспекте изобретение относится к инструменту для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания, содержащему первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; трубчатую стенку, проходящую от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, причем указанная трубчатая стенка выполнена с возможностью размещения в ней пламени; воспламенитель внутри трубчатой стенки, выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени; канал, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере одного входного вещества внутрь инструмента и окружающий наружную окружность воспламенителя; воздушный канал, проходящий в инструмент от первого конца; и топливный канал, проходящий в инструмент от первого конца; причем воздушный канал и топливный канал объединяются в месте соединения внутри инструмента, и указанный канал предназначен для объединенного топливно-воздушного потока, а топливный канал оканчивается множеством форсунок, ведущих в место соединения, при этом место соединения имеет внутренний объем, превышающий топливный канал, что обеспечивает возможность экспансии топлива из топливного канала в место соединения.In another aspect, the invention relates to a tool for generating steam and combustion gases, comprising a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a tubular wall extending from a base wall to an outlet opposite the base wall, wherein said tubular wall is configured to accommodate a flame therein; an igniter within the tubular wall configured to ignite the fuel and air to create a flame; a channel configured to supply at least one input substance into the tool and surrounding the outer circumference of the igniter; an air channel extending into the tool from the first end; and a fuel channel extending into the tool from the first end; wherein the air channel and the fuel channel are combined at a junction inside the tool, and said channel is intended for a combined fuel-air flow, and the fuel channel ends with a plurality of nozzles leading to the junction, wherein the junction has an internal volume exceeding the fuel channel, which allows for expansion of fuel from the fuel channel into the junction.

В еще одном аспекте изобретение относится к инструменту для генерирования пара и газообразныхIn another aspect, the invention relates to a tool for generating steam and gaseous

- 2 047906 продуктов сгорания, содержащему первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; трубчатую стенку, проходящую от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, причем указанная трубчатая стенка выполнена с возможностью размещения в ней пламени; воспламенитель внутри трубчатой стенки, выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени; и канал, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере одного входного вещества внутрь инструмента и окружающий наружную окружность воспламенителя, причем воспламенитель заглублен в отверстие в базовой стенке так, что воспламенитель открыт, но смещен назад от базовой стенки.- 2 047906 combustion products, comprising a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a tubular wall extending from a base wall to an outlet opposite the base wall, wherein said tubular wall is configured to accommodate a flame therein; an igniter within the tubular wall configured to ignite the fuel and air to create a flame; and a channel configured to supply at least one input substance into the tool and surrounding the outer circumference of the igniter, wherein the igniter is recessed into an opening in the base wall such that the igniter is open but offset rearward from the base wall.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Для лучшего понимания изобретения прилагаются следующие чертежи:For a better understanding of the invention, the following drawings are attached:

Фиг. 1А - вид в разрезе парогенераторного инструмента с пламенем.Fig. 1A - sectional view of a steam generator tool with flame.

Фиг. 1В - вид в разрезе варианта осуществления внутренней конструкции инструмента.Fig. 1B is a sectional view of an embodiment of the internal structure of the tool.

Фиг. 2А - вид в разрезе другого парогенератора в нефтяном пласте, показывающий дополнительные форсунки и наружный корпус.Fig. 2A is a sectional view of another steam generator in an oil reservoir showing additional nozzles and outer casing.

Фиг. 2В - вид в разрезе другого парогенераторного инструмента в нефтяном пласте с опорами смесительного устройства и редукционный конус в опциональных вариантах осуществления.Fig. 2B is a sectional view of another steam generating tool in an oil reservoir with mixing device supports and a reducing cone in optional embodiments.

Фиг. 2С - изометрический вид парогенераторного инструмента, включающего в себя опоры смесительного устройства и редукционный конус с удлинением.Fig. 2C is an isometric view of the steam generator tool including the mixing device supports and the reducing cone with extension.

Фиг. 3А - аксонометрический вид парогенератора, показывающий форсунки на наружной поверхности инструмента.Fig. 3A is an axonometric view of the steam generator showing the nozzles on the outer surface of the instrument.

Фиг. 3В - аксонометрический вид парогенератора, показывающий форсунки в действии.Fig. 3B is an axonometric view of the steam generator showing the nozzles in action.

Фиг. 3С - аксонометрический вид парогенератора, показывающий форсунки и удлинительные водоводы в действии.Fig. 3C is an axonometric view of the steam generator showing the nozzles and extension water pipes in action.

Фиг. 4А - вид сверху парогенератора, установленного и соединенного с поверхностью с помощью колтюбингового шлангокабеля.Fig. 4A is a top view of the steam generator installed and connected to the surface by a coiled tubing umbilical.

Фиг. 4В - вид сверху парогенератора, установленного и соединенного с поверхностью с помощью многоканального шлангокабеля Armorpak.Fig. 4B is a top view of the steam generator installed and connected to the surface via an Armorpak multi-channel umbilical.

Фиг. 4С - вид сверху установленного парогенераторного инструмента, соединенного с поверхностью колтюбинговым шлангокабелем с кольцевым байпасом для ввода окислителя.Fig. 4C is a top view of the installed steam generator tool connected to the surface by a coiled tubing umbilical with a ring bypass for introducing oxidizer.

Фиг. 4D - вид в разрезе парогенератора, включающего в себя кольцевой воздушный байпас.Fig. 4D is a sectional view of a steam generator incorporating an annular air bypass.

Фиг. 5 - схематический вид парогенераторного инструмента по фиг. 1В в сечении, взятом по линии а-а.Fig. 5 is a schematic view of the steam generator tool according to Fig. 1B in section taken along line a-a.

Фиг. 6 -вид в разрезе парогенератора, показывающий его внутреннюю конструкцию, включающую в себя каналы для топлива, воздуха, воды и управления воспламенением.Fig. 6 is a sectional view of the steam generator showing its internal construction including passages for fuel, air, water and ignition control.

Фиг. 7 - вид в разрезе варианта осуществления держателя со свечой, показанной пунктиром, как она будет установлена в держателе.Fig. 7 is a sectional view of an embodiment of the holder with a candle shown in dotted lines as it will be installed in the holder.

Фиг. 8А - вид с торца нижней части парогенератора.Fig. 8A - end view of the lower part of the steam generator.

Фиг. 8В - часть парогенераторного инструмента по фиг. 8А, разрезанного по линии М-М.Fig. 8B is a section of the steam generator tool according to Fig. 8A, cut along line M-M.

Фиг. 8С - увеличенный фрагмент фиг. 8В.Fig. 8C is an enlarged fragment of Fig. 8B.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Подробное раскрытие и примеры, приведенные ниже, предназначены для описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения и не предназначены для представления единственных вариантов осуществления, предполагаемых изобретателем. Подробное раскрытие изобретения включает в себя конкретные детали для обеспечения всестороннего понимания настоящего изобретения. Тем не менее специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих конкретных деталей.The detailed disclosure and examples provided below are intended to describe various embodiments of the present invention and are not intended to represent the only embodiments contemplated by the inventor. The detailed disclosure includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details.

Изобретение, в целом, относится к парогенераторному инструменту и к способу генерирования пара в скважине или на поверхности для закачки пара и газообразных продуктов сгорания в нефтяной пласт.The invention generally relates to a steam generating tool and to a method for generating steam in a well or on the surface for injecting steam and gaseous combustion products into an oil reservoir.

Хотя закачка пара часто используется для извлечения тяжелой нефти, аспекты изобретения не ограничиваются использованием для извлечения тяжелой нефти, но применимы к генерированию пара в общем. Области применения включают в себя, но не ограничиваются этим, получение пара для промышленного применения, очистку воды, обработку почвы и т.д. Кроме того, парогенераторный инструмент может использоваться во множестве конфигураций, например на поверхности или в скважине в вертикальной, горизонтальной или других ориентациях ствола скважины.Although steam injection is often used to recover heavy oil, aspects of the invention are not limited to use for recovering heavy oil, but are applicable to steam generation in general. Applications include, but are not limited to, generating steam for industrial use, water purification, soil treatment, etc. In addition, the steam generating tool can be used in a variety of configurations, such as at the surface or downhole in vertical, horizontal, or other wellbore orientations.

На фиг. 1, 3А и 3В показан парогенераторный инструмент 100, выполненный с возможностью приема подачи топлива и воды и, таким образом, сжигания топлива и получения пара из воды. Инструмент можно использовать в скважине или на поверхности. В проиллюстрированном на фиг. 1 варианте осуществления инструмент 100 включает в себя соединительный компонент 2 инструмента, выполненный сFig. 1, 3A and 3B show a steam generating tool 100 configured to receive a supply of fuel and water and thereby burn the fuel and produce steam from the water. The tool can be used in a well or on the surface. In the embodiment illustrated in Fig. 1, the tool 100 includes a tool connector 2 configured with

- 3 047906 возможностью приема входных веществ воды, топлива и окислителя; компонент 4 разводки потоков, соединенный с соединительным компонентом и направляющий поступления через инструмент; и компонент 5 воспламенения, выполненный с возможностью воспламенения топлива для создания пламени FL. Инструмент 100 дополнительно включает в себя камеру 74 сгорания, выполненную с возможностью размещения в ней пламени; и множество водяных форсунок 6 на наружной поверхности инструмента. Каждая из форсунок имеет отверстие и выполнена с возможностью выпускания воды на наружную поверхность камеры 74 сгорания. Вода превращается в пар во время работы инструмента 100. Соединительный компонент 2 инструмента определяет первый конец, который можно считать верхним концом парогенераторного инструмента, а камера сгорания находится на втором, противоположном конце инструмента. Длинная ось инструмента определяется как проходящая от первого конца к противоположному концу.- 3 047906 with the ability to receive input substances of water, fuel and oxidizer; a flow distribution component 4 connected to the connecting component and directing the inflow through the tool; and an ignition component 5 configured to ignite the fuel to create a flame FL. The tool 100 further includes a combustion chamber 74 configured to accommodate a flame therein; and a plurality of water nozzles 6 on the outer surface of the tool. Each of the nozzles has an opening and is configured to release water onto the outer surface of the combustion chamber 74. The water is converted into steam during operation of the tool 100. The connecting component 2 of the tool defines a first end, which can be considered the upper end of the steam generating tool, and the combustion chamber is located at the second, opposite end of the tool. The long axis of the tool is defined as passing from the first end to the opposite end.

Для соединения с инструментом в процессе эксплуатации можно предусмотреть одну или более линий 1 подачи для доставки входных веществ. Линии 1 принимаются в соединительном компоненте 2 инструмента. Соединительный компонент 2 инструмента выполнен с возможностью приема линий 1 и соединения с ними.For connection with the tool during operation, one or more supply lines 1 can be provided for delivering input substances. The lines 1 are received in the connecting component 2 of the tool. The connecting component 2 of the tool is designed with the possibility of receiving the lines 1 and connecting with them.

Соединительный компонент 2 инструмента может включать в себя коннектор или фиксатор, обеспечивающий связь между несколькими подаваемыми потоками и компонентом 4 разводки потоков. Линии 1 могут обеспечивать подачу под давлением входящих потоков, таких как окислитель (например, воздух), топливо и вода или управление воспламенением для соединительного компонента 2 инструмента. Входные вещества могут приниматься компонентом 2 с помощью соединений, которые могут быть соответствующим образом герметизированы и обеспечивают простоту замены, ремонта и модификации.The connecting component 2 of the tool may include a connector or a retainer that provides a connection between several feed streams and the component 4 of the flow distribution. The lines 1 may provide a pressurized supply of input streams, such as an oxidizer (for example, air), fuel and water or ignition control for the connecting component 2 of the tool. The input substances can be received by the component 2 using connections that can be suitably sealed and provide ease of replacement, repair and modification.

Компонент 4 разводки потоков подает топливо и воздух от компонента 2 к компоненту 5 воспламенения, а также подает воду к форсункам 6, 12а. Компонент 4 разводки потоков имеет первый конец 41, который принимает подаваемые потоки от соединительного компонента 2 инструмента. Компонент 4 разводки потоков направляет подаваемые потоки внутри инструмента для их использования и потребления. Топливо и воздух могут подаваться в инструмент по линиям 1, отводиться в инструмент компонентом 4 разводки потоков и сжигаться в камере 74 сгорания. Вода может вводиться в инструмент из линии 1, отводиться в водяные форсунки 6 компонентом 4 разводки потоков и частично испаряться в пар по мере того, как вода протекает вдоль наружной стенки камеры сгорания или в горячие газообразные продукты сгорания, выходящие из камеры сгорания.The flow distribution component 4 supplies fuel and air from the component 2 to the ignition component 5, and also supplies water to the injectors 6, 12a. The flow distribution component 4 has a first end 41, which receives the supplied flows from the connecting component 2 of the tool. The flow distribution component 4 directs the supplied flows inside the tool for their use and consumption. Fuel and air can be supplied to the tool through lines 1, discharged into the tool by the flow distribution component 4 and burned in the combustion chamber 74. Water can be introduced into the tool from line 1, discharged into the water injectors 6 by the flow distribution component 4 and partially evaporated into steam as the water flows along the outer wall of the combustion chamber or into the hot gaseous combustion products leaving the combustion chamber.

В частности, компонент 4 разводки потоков включает в себя множество каналов 4а, 4b, 4с для текучей среды, по которым входные вещества - топливо, вода и окислитель - могут быть направлены внутрь инструмента. Каналы для текучей среды включают в себя канал 4а окислителя, проходящий от первого конца инструмента, например от его входного отверстия, к камере сгорания, водяной канал 4b, проходящий от соединительного компонента 2 инструмента к форсункам 6а, и топливный канал 4с, проходящий от соединительного компонента 2 инструмента к камере 74 сгорания. В дополнение к каналам для текучей среды может иметься канал 4е электропитания/управления, проходящий от верхнего конца инструмента к компоненту 5 воспламенения.In particular, the flow distribution component 4 includes a plurality of channels 4a, 4b, 4c for a fluid medium, through which the input substances - fuel, water and an oxidizer - can be directed into the tool. The channels for a fluid medium include a channel 4a of an oxidizer, extending from the first end of the tool, for example from its inlet opening, to the combustion chamber, a water channel 4b, extending from the connecting component 2 of the tool to the injectors 6a, and a fuel channel 4c, extending from the connecting component 2 of the tool to the combustion chamber 74. In addition to the channels for a fluid medium, there may be a power supply/control channel 4e, extending from the upper end of the tool to the ignition component 5.

Компонент 5 воспламенения выполнен с возможностью воспламенять топливо и окислитель, поступающие в камеру сгорания. Например, компонент 5 воспламенения открыт в камеру 74 сгорания. После воспламенения потоки топлива и окислителя продолжают гореть в камере 74 сгорания. Компонент воспламенения включает в себя воспламенитель, такой как свеча/генератор искры, нагретую поверхность, систему подачи пирофорных или гиперголических жидкостей (т.е. жидкости, которая воспламеняется при контакте с воздухом) и т.д.The ignition component 5 is configured to ignite the fuel and oxidizer entering the combustion chamber. For example, the ignition component 5 is open to the combustion chamber 74. After ignition, the fuel and oxidizer flows continue to burn in the combustion chamber 74. The ignition component includes an igniter, such as a spark plug/generator, a heated surface, a system for supplying pyrophoric or hypergolic liquids (i.e., a liquid that ignites upon contact with air), etc.

Компонентом 5 воспламенения можно управлять посредством системы управления, которая определяет, когда компонент воспламенения приводить в действие. Система управления может обладать другими функциями, такими как регулирование стабильности пламени или степени сгорания топлива или измерение стехиометрических данных, давления воздуха и топлива, подаваемых в инструмент, и датчиков, расположенных внутри компонента 4 разводки потоков. Таким образом, инструмент может иметь линию управления воспламенением, которая связана с линией 19 управления в линии 1. Линия 19 управления может быть пропущена по каналу 4е, проходящему от входной линии 1 к компоненту воспламенения. Для линии 19 управления может потребоваться электрическое подключение 91 в компонентах 2 и 5.The ignition component 5 can be controlled by a control system that determines when the ignition component is activated. The control system can have other functions, such as regulating the stability of the flame or the degree of combustion of the fuel or measuring the stoichiometric data, the pressure of the air and fuel supplied to the tool, and sensors located inside the component 4 of the flow distribution. Thus, the tool can have an ignition control line that is connected to the control line 19 in line 1. The control line 19 can be passed through a channel 4e, passing from the input line 1 to the ignition component. The control line 19 may require an electrical connection 91 in components 2 and 5.

Камера сгорания 74 проходит на втором конце инструмента, противоположном верхнему концу. Камера сгорания образована внутри трубчатой стенки 7, проходящей на втором конце. Трубчатая стенка имеет длину L, проходящую в осевом направлении от базовой торцевой стенки 50 до открытого конца, который образует выпуск 40 из камеры. Длина L может составлять от 300 до 1000 мм в зависимости от требований к воде и выходной мощности.The combustion chamber 74 extends at the second end of the tool, opposite the upper end. The combustion chamber is formed inside a tubular wall 7, extending at the second end. The tubular wall has a length L, extending in the axial direction from the base end wall 50 to the open end, which forms the outlet 40 from the chamber. The length L can be from 300 to 1000 mm, depending on the requirements for water and the output power.

Стенка 7 камеры сгорания имеет внутреннюю поверхность 71, обращенную в камеру сгорания, и наружную поверхность 72, которая в варианте осуществления на фиг. 1 представляет собой часть наружной поверхности инструмента. Стенка 7 может представлять собой полую трубчатую конструкцию с внутренней поверхностью 71, образующей внутренний диаметр полой трубчатой конструкции, и наружной поверхностью 72, являющейся наружной поверхностью. В проиллюстрированном на фиг. 1 варианте осуществления стенка, по существу, является цилиндрической, концентрической с длинной осью инст- 4 047906 румента, и в этом случае внутренняя поверхность 71 и наружная поверхность 72 могут быть в целом цилиндрическими. Тем не менее, как раскрывается ниже, рассматриваются и другие геометрические формы.The wall 7 of the combustion chamber has an inner surface 71 facing the combustion chamber and an outer surface 72 which in the embodiment of Fig. 1 is part of the outer surface of the tool. The wall 7 may be a hollow tubular structure with the inner surface 71 forming the inner diameter of the hollow tubular structure and the outer surface 72 being the outer surface. In the embodiment illustrated in Fig. 1, the wall is substantially cylindrical, concentric with the long axis of the tool, and in this case the inner surface 71 and the outer surface 72 may be generally cylindrical. However, as disclosed below, other geometric shapes are also contemplated.

Диаметр выпуска 40 камеры сгорания может варьироваться. В одном варианте осуществления диаметр выпуска 40 меньше диаметра камеры 74 сгорания, примыкающей к базовой стенке 50. Стенка, образующая сужающийся выпуск 40, может называться соплом 75 сгорания. Сопло 75 сгорания воздействует на выходящие газообразные продукты сгорания, сужая их, чтобы они проходили через более узкий диаметр сопла 75 сгорания. Таким образом, сопло 75 сгорания создает противодавление в камере 74, препятствуя попаданию воды в камеру сгорания. Кроме того, сопло 75 сгорания удерживает воздух и топливо внутри камеры сгорания, обеспечивая полное сгорание.The diameter of the outlet 40 of the combustion chamber may vary. In one embodiment, the diameter of the outlet 40 is smaller than the diameter of the combustion chamber 74 adjacent to the base wall 50. The wall forming the narrowing outlet 40 may be called the combustion nozzle 75. The combustion nozzle 75 acts on the outgoing combustion gases, narrowing them so that they pass through a narrower diameter of the combustion nozzle 75. Thus, the combustion nozzle 75 creates a back pressure in the chamber 74, preventing water from entering the combustion chamber. In addition, the combustion nozzle 75 holds air and fuel inside the combustion chamber, ensuring complete combustion.

Камера 74 сгорания образована в пределах базовой стенки 50 и внутренней поверхности 71, а ее длина L находится между базовой стенкой 50 и выпуском 40. Пламя находится в камере 74 сгорания, а продукты сгорания покидают камеру сгорания из выпуска 40.The combustion chamber 74 is formed within the base wall 50 and the inner surface 71, and its length L is between the base wall 50 and the outlet 40. The flame is in the combustion chamber 74, and the combustion products leave the combustion chamber from the outlet 40.

На фиг. 1В показан вариант осуществления внутренней конструкции инструмента и, в частности, показаны внутренние признаки компонента 4 разводки потоков и компонента 5 воспламенения. На фиг. 6 показаны входные линии для подачи воздуха (А), топлива (F), мощности/управления воспламенением (I) и воды (W) в инструмент.Fig. 1B shows an embodiment of the internal structure of the tool and, in particular, shows the internal features of the flow distribution component 4 and the ignition component 5. Fig. 6 shows the input lines for supplying air (A), fuel (F), power/ignition control (I) and water (W) to the tool.

Внутренняя конструкция инструмента может быть выполнена с возможностью защищать компонент 5 от поломки, в том числе от термической деструкции, и управлять работой компонента 5 при его использовании для воспламенения топливно-газовой смеси для создания пламени, а также управлять скоростью потока текучей среды для стабилизации пламени.The internal structure of the tool can be designed to protect component 5 from breakage, including thermal destruction, and to control the operation of component 5 when it is used to ignite a fuel-gas mixture to create a flame, as well as to control the flow rate of the fluid to stabilize the flame.

В проиллюстрированном на фиг. 1В и 6 варианте осуществления показаны компонент 5 воспламенения и компонент 4 разводки потоков. Компонент воспламенения включает в себя воспламенитель, конкретно показанный здесь в виде свечи 110, которая выполнена с возможностью воспламенения топлива и воздуха, и держатель 120, удерживающий свечу 110 и позиционирующий ее, по существу, концентрически внутри камеры 74 сгорания относительно внутренней поверхности 71 стенок 7.In the embodiment illustrated in Fig. 1B and 6, an ignition component 5 and a flow distribution component 4 are shown. The ignition component includes an igniter, specifically shown here as a spark plug 110, which is configured to ignite fuel and air, and a holder 120 holding the spark plug 110 and positioning it substantially concentrically within the combustion chamber 74 relative to the inner surface 71 of the walls 7.

Как отмечалось выше, компонент разводки потоков включает в себя множество каналов 4а, 4b, 4с для текучей среды, действующих как трубопроводы, через которые направляются входные веществатопливо, вода и окислитель - внутрь инструмента. Каналы могут иметь различные конфигурации. Как уже отмечалось, может иметься водяной канал 4с, оканчивающийся отверстиями 68, соединяющимися с водяными форсунками 6, канал 4е управления воспламенением/электропитанием, соединяющийся с компонентом 5, воздушный канал 4а, проходящий от верхнего конца инструмента к камере сгорания, и топливный канал 4с, проходящий от верхнего конца инструмента к камере 74 сгорания, например, открывающийся рядом с базовой стенкой 50. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1В и 6, воздушный канал 4а и топливный канал 4с могут объединяться внутри инструмента перед камерой сгорания для создания объединенного топливно-воздушного канала 4d. Этот объединенный газовый канал 4d может проходить от места объединения каналов 4а и 4с до камеры сгорания. Таким образом, компонент разводки потоков может включать в себя топливный канал 4с, заканчивающийся в топливных отверстиях 48, воздушный канал 4а через воздушные отверстия 49 и заканчивающийся возле отверстий 48, и объединенный газовый канал 4d для транспортировки смеси воздуха и топлива, начинающийся у отверстий 48 и заканчивающийся у отверстия 128, находящегося у внутренней поверхности 71 камеры сгорания.As noted above, the flow distribution component includes a plurality of fluid channels 4a, 4b, 4c acting as conduits through which the input substances - fuel, water and oxidizer - are directed into the tool. The channels can have various configurations. As already noted, there can be a water channel 4c ending in openings 68 connecting to water nozzles 6, an ignition/electric control channel 4e connecting to the component 5, an air channel 4a extending from the upper end of the tool to the combustion chamber, and a fuel channel 4c extending from the upper end of the tool to the combustion chamber 74, for example opening near the base wall 50. In the embodiment illustrated in Fig. 1B and 6, the air channel 4a and the fuel channel 4c can be combined inside the tool in front of the combustion chamber to create a combined fuel-air channel 4d. This combined gas channel 4d can extend from the place of combining the channels 4a and 4c to the combustion chamber. Thus, the flow distribution component can include a fuel channel 4c ending in the fuel openings 48, an air channel 4a through the air openings 49 and ending near the openings 48, and a combined gas channel 4d for transporting the air and fuel mixture, starting at the openings 48 and ending at the opening 128 located at the inner surface 71 of the combustion chamber.

Следует отметить, что воспламенитель, показанный здесь как свеча 110, может представлять собой свечу накаливания, искровую свечу, нагретую поверхность, систему подачи для воспламенения текучей среды. Во время работы свеча может получать электропитание для создания нагретой поверхности или искры на кончике свечи, которая может воспламенить какую-либо топливно-воздушную смесь в камере 74. Воспламененная воздушно-топливная смесь создает пламя и, следовательно, горячие газообразные продукты сгорания, что, в свою очередь, позволяет испарять воду в пар. Тогда как инструменты из уровня техники могут испытывать проблемы с выходом из строя свечи, в настоящем инструменте свеча расположена с заглублением в базовой торцевой стенке 50, что защищает свечу от повреждений.It should be noted that the igniter, shown here as a plug 110, can be a glow plug, a spark plug, a heated surface, a supply system for igniting a fluid. During operation, the plug can be electrically powered to create a heated surface or a spark at the tip of the plug, which can ignite any fuel-air mixture in the chamber 74. The ignited air-fuel mixture creates a flame and, therefore, hot combustion gases, which in turn allows water to evaporate into steam. While prior art tools can have problems with plug failure, in the present tool, the plug is located with a recess in the base end wall 50, which protects the plug from damage.

Как также показано на фиг. 7, держатель 120 закреплен в инструменте концом, открытым в камеру 74. Держатель 120 установлен внутри инструмента, фактически образуя по меньшей мере часть базовой стенки. Держатель может быть выполнен с возможностью концентрического крепления свечи и заглублен в базовую стенку 50 внутри инструмента. Держатель может соединяться с компонентом 5, например, посредством резьбы, так что к нему можно легко получить доступ для технического обслуживания и ремонта. Кроме того, свеча 110 может быть соединена с держателем 120, например, посредством резьбы, так что ее можно легко снять для технического обслуживания и ремонта.As also shown in Fig. 7, the holder 120 is secured in the tool with the end open to the chamber 74. The holder 120 is mounted inside the tool, actually forming at least part of the base wall. The holder can be designed to concentrically secure the spark plug and is recessed into the base wall 50 inside the tool. The holder can be connected to the component 5, for example, by means of a thread, so that it can be easily accessed for maintenance and repair. In addition, the spark plug 110 can be connected to the holder 120, for example, by means of a thread, so that it can be easily removed for maintenance and repair.

Отверстие 51, в которое заглублена свеча, может быть, например, в держателе 120 или, в общем, в базовой стенке. Когда свеча 110 установлена внутри инструмента, она заглублена в отверстии в базовой стенке 50. В частности, воспламеняющая часть, например, по меньшей мере, генерирующая искру, или нагретая поверхность свечи 110 заглублена, но открыта в базовой стенке 50 и, таким образом, будучи заглубленной, смещена от основной области камеры сгорания, и любое генерируемое пламя в камереThe opening 51, in which the spark plug is recessed, can be, for example, in the holder 120 or, in general, in the base wall. When the spark plug 110 is installed inside the tool, it is recessed in the opening in the base wall 50. In particular, the igniting part, for example, at least the spark generating, or the heated surface of the spark plug 110 is recessed, but open in the base wall 50 and, thus, being recessed, is offset from the main region of the combustion chamber, and any flame generated in the chamber

- 5 047906 находится на расстоянии D (фиг. 1В) от свечи. Поскольку свеча 110 смещена вглубь от камеры 74 сгорания, это предотвращает попадание пламени на свечу. Кроме того, максимальное тепло от пламени генерируется в пламени ниже по потоку по направлению к выпуску 40. Таким образом, заглубленное положение свечи с воспламеняющей частью, открытой в отверстии 51 в базовой стенке 50, и охват остальной части корпуса свечи держателем 120 защищает свечу от пламени и максимальной температуры пламени.- 5 047906 is located at a distance D (Fig. 1B) from the spark plug. Since the spark plug 110 is offset deep from the combustion chamber 74, this prevents the flame from reaching the spark plug. In addition, the maximum heat from the flame is generated in the flame downstream towards the outlet 40. Thus, the recessed position of the spark plug with the igniter part exposed in the opening 51 in the base wall 50 and the coverage of the rest of the spark plug body by the holder 120 protects the spark plug from the flame and the maximum flame temperature.

Если есть опасения, что топливо и воздух могут достичь свечи 110 из-за ее расположения в отверстии 51, можно выбрать размеры отверстия, гарантирующие воспламенение. Отверстие 51 имеет диаметр, обеспечивающий достаточный доступ к свече 110 для воспламенения. Диаметр отверстия может зависеть от размера, формы и типа свечи 110, параметров топлива и/или воздуха, а также рабочего давления инструмента. Отверстие 51 имеет глубину, которая также обеспечивает достаточный доступ к свече. Глубина может соответствовать диаметру, например, если отверстие 51 имеет относительно малый диаметр, то глубина будет небольшой, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха и топлива к свече 110, однако если отверстие имеет большой диаметр, то глубина отверстия будет больше по сравнению с глубиной отверстия малого диаметра. Как уже отмечалось, глубина отверстия защищает свечу от выхода из строя, например от термической деструкции. Соотношение между диаметром отверстия и глубиной может составлять 1:2, например, если диаметр равен 12 мм, то глубина равна 24 мм.If there is a concern that fuel and air can reach the spark plug 110 due to its location in the hole 51, the dimensions of the hole can be selected to ensure ignition. The hole 51 has a diameter that provides sufficient access to the spark plug 110 for ignition. The diameter of the hole can depend on the size, shape and type of the spark plug 110, the parameters of the fuel and / or air, as well as the operating pressure of the tool. The hole 51 has a depth that also provides sufficient access to the spark plug. The depth can correspond to the diameter, for example, if the hole 51 has a relatively small diameter, then the depth will be small to ensure sufficient air and fuel flow to the spark plug 110, but if the hole has a large diameter, then the depth of the hole will be greater compared to the depth of the hole of a small diameter. As already noted, the depth of the hole protects the spark plug from failure, for example from thermal destruction. The ratio between the hole diameter and depth can be 1:2, for example, if the diameter is 12 mm, then the depth is 24 mm.

Чтобы дополнительно гарантировать, что пламя не попадет на свечу, можно выбрать ее расположение относительно отверстий, из которых горючие текучие среды (т.е. топливо и воздух) попадают в камеру сгорания. Свеча 110 может находиться вблизи, но не ниже по потоку, от того места, где каналы горючей текучей среды (т.е. топлива/воздуха) заходят в камеру 74. Например, воспламеняющая часть свечи может находиться рядом с отверстием 128 объединенного газового канала 4d в камеру 74. В одном варианте осуществления воспламеняющая часть свечи может находиться рядом и либо аксиально на одном уровне, либо со сдвигом назад от отверстия 128 объединенного газового канала, свечи, отверстий, камеры, иначе говоря, относительно базовой стенки 50, при этом воспламеняющая часть, например, генерирующая искру, или нагретая поверхность свечи 110 расположена заглубленной внутрь и аксиально позади, но открыто относительно поверхности базовой стенки, при этом отверстие 128 находится на базовой стенке или рядом с ней, а пламя устанавливается в камере 74 аксиально ниже по потоку от отверстия 128.To further ensure that the flame does not reach the spark plug, its location can be chosen relative to the openings through which combustible fluids (i.e. fuel and air) enter the combustion chamber. The spark plug 110 may be located near, but not downstream of, the place where the combustible fluid channels (i.e., fuel/air) enter the chamber 74. For example, the ignition portion of the spark plug may be located near the opening 128 of the combined gas channel 4d into the chamber 74. In one embodiment, the ignition portion of the spark plug may be located near and either axially at the same level or offset back from the opening 128 of the combined gas channel, the spark plug, the openings, the chamber, in other words, relative to the base wall 50, and the ignition portion, for example, the spark generating, or heated surface of the spark plug 110 is located recessed inward and axially behind, but open relative to the surface of the base wall, and the opening 128 is on or near the base wall, and the flame is established in the chamber 74 axially downstream of the opening 128.

В одном варианте осуществления отверстие 128 определяется между поверхностью 220 наружного диаметра компонента воспламенения, например поверхностью наружного диаметра держателя 120, и внутренним диаметром окружающего корпуса 210.In one embodiment, the opening 128 is defined between the outer diameter surface 220 of the ignition component, such as the outer diameter surface of the holder 120, and the inner diameter of the surrounding housing 210.

Отверстие 128 может быть выполнено для обеспечения эффективной динамики потока, когда горючее топливо поступает в камеру. Например, отверстие 128 может иметь меньшую площадь поперечного сечения, чем площадь поперечного сечения выше по потоку в объединенном газовом канале 4d, что обусловливает повышение скорости потока текучей среды в отверстии 128. Кроме того, фактическое устье отверстия 128 открывается на плоской поверхности базовой стенки 50, которая, например, по существу, ортогональна длинной оси инструмента (длинная ось инструмента может быть определена как длинная ось, проходящая через свечу 110). Следовательно, в отверстии 128 происходит возмущение ламинарного потока воздуха и топлива в канале 4d с образованием турбулентности и созданием вихревых потоков 129. Вихревые потоки (стрелки 129) изменяют направление воздуха и топлива, покидающих канал 4d для текучей среды, чтобы они циркулировали обратно к отверстию 51 и свече 110 в нем, где топливо и воздух воспламеняются для создания пламени. В этом варианте осуществления устье отверстия, где наружный диаметр поверхности держателя 120 переходит в базовую торцевую стенку 50, имеет острый угол.The opening 128 can be designed to provide effective flow dynamics when the combustible fuel enters the chamber. For example, the opening 128 can have a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area upstream in the combined gas channel 4d, which causes an increase in the flow velocity of the fluid in the opening 128. In addition, the actual mouth of the opening 128 opens on a flat surface of the base wall 50, which, for example, is substantially orthogonal to the long axis of the tool (the long axis of the tool can be defined as the long axis passing through the candle 110). Consequently, in the opening 128, a disturbance of the laminar flow of air and fuel in the channel 4d occurs, forming turbulence and creating vortex flows 129. The vortex flows (arrows 129) change the direction of the air and fuel leaving the channel 4d for the fluid medium, so that they circulate back to the opening 51 and the spark plug 110 therein, where the fuel and air are ignited to create a flame. In this embodiment, the mouth of the opening, where the outer diameter of the surface of the holder 120 passes into the base end wall 50, has an acute angle.

Как показано на фиг. 5, канал 4d и отверстие 128 могут, по существу, окружать держатель 120. Таким образом, может иметься кольцевой поток объединенного газа вокруг поверхности наружного диаметра, цилиндрического периметра, держателя 120. Таким образом, канал 4d представляет собой кольцевой зазор между держателем 120 и корпусом 210. Это является целесообразным, поскольку в случае закупорки в какой-либо точке кольцевого зазора объединенный газовый канал остается открытым и сохраняет поток воздуха и топлива в камеру сгорания, поскольку проход является кольцевым. Таким образом, объединенный газовый канал 4d обеспечивает поток объединенного газа, по существу, с кольцевым выпуском из отверстия 128 в камеру 74, причем выпуск, по существу, концентричен относительно свечи.As shown in Fig. 5, the channel 4d and the opening 128 may substantially surround the holder 120. Thus, there may be an annular flow of the combined gas around the surface of the outer diameter, the cylindrical perimeter, of the holder 120. Thus, the channel 4d represents an annular gap between the holder 120 and the housing 210. This is advantageous because in the event of a blockage at any point in the annular gap, the combined gas channel remains open and maintains the flow of air and fuel into the combustion chamber, since the passage is annular. Thus, the combined gas channel 4d provides a flow of the combined gas, substantially with an annular outlet from the opening 128 into the chamber 74, and the outlet is substantially concentric with respect to the spark plug.

Кроме того, каналы 4а, 4с и 4d направляют текучую среду внутри инструмента, обеспечивая охлаждающий эффект для внутренних компонентов инструмента. В частности, внутренние компоненты 4 и 5 могут иметь тенденцию к нагреву из-за их близости к камере сгорания, в которой поддерживается пламя, и которая, следовательно, является самой горячей частью внутри инструмента. Однако воздушный канал 4а и топливный канал 4с, которые проходят внутри компонента 4, и объединенный газовый канал 4d, который проходит к камере сгорания, обеспечивают охлаждающий эффект за счет потока текучей среды к внутренним компонентам инструмента. Кроме того, объединенный газ в канале 4d течет через кольцевой зазор, окружающий держатель, и создает охлаждающий эффект для всей наружной поверхности держателя и установленной в нем свечи. Таким образом, объединенный поток газа через канал 4d дополнительно защищает свечу 110 от термической деструкции.In addition, the channels 4a, 4c and 4d direct the fluid inside the tool, providing a cooling effect for the internal components of the tool. In particular, the internal components 4 and 5 may have a tendency to heat up due to their proximity to the combustion chamber in which the flame is maintained and which is therefore the hottest part inside the tool. However, the air channel 4a and the fuel channel 4c, which pass inside the component 4, and the combined gas channel 4d, which passes to the combustion chamber, provide a cooling effect due to the flow of the fluid to the internal components of the tool. In addition, the combined gas in the channel 4d flows through the annular gap surrounding the holder and creates a cooling effect for the entire outer surface of the holder and the spark plug installed therein. Thus, the combined gas flow through the channel 4d additionally protects the spark plug 110 from thermal destruction.

Размер каналов может варьироваться. Зазор проходов можно выбрать для управления скоростью иThe size of the channels can vary. The clearance of the passages can be selected to control the speed and

- 6 047906 давлением воздуха, топлива и объединенного газа. Зазор может определяться наружным диаметром 220 компонента 5 и внутренним диаметром корпуса 210. Зазор каналов обеспечивает управление скоростью потока текучей среды внутри инструмента и влияет на установление пламени на базовой стенке 50. Следует отметить, что в данном варианте осуществления топливный канал 4с находится внутри трубки, которая проходит через отверстие, проходящее через компонент 4, а кольцевая область между трубкой и отверстием образует воздушный канал 4а. Канал 4а затем разводится через множество суботверстий перед входом в объединенный газовый канал 4d. Воздушный канал 4а, в целом, имеет большие зазор и объем воздуха проходящего через его поперечное сечение, чем канал 4d. Иначе говоря, канал 4а имеет большую общую площадь поперечного сечения, чем канал 4d. Следовательно, воздух (стрелка А), проходящий через канал 4а, сжимается в канале 4d, и в результате скорость воздушного потока в канале 4d повышается. Повышенная скорость потока объединенного газа через отверстие 128 устанавливает пламя возле базовой стенки 50 внутри камеры сгорания.- 6 047906 pressure of air, fuel and combined gas. The gap may be defined by the outer diameter 220 of component 5 and the inner diameter of body 210. The gap of the channels provides control of the flow rate of the fluid medium inside the tool and affects the establishment of the flame on the base wall 50. It should be noted that in this embodiment, the fuel channel 4c is located inside a tube that passes through an opening passing through component 4, and the annular region between the tube and the opening forms an air channel 4a. The channel 4a is then distributed through a plurality of sub-openings before entering the combined gas channel 4d. The air channel 4a, as a whole, has a larger gap and volume of air passing through its cross-section than the channel 4d. In other words, the channel 4a has a larger total cross-sectional area than the channel 4d. Consequently, the air (arrow A) passing through the channel 4a is compressed in the channel 4d, and as a result, the air flow velocity in the channel 4d increases. The increased flow velocity of the combined gas through the opening 128 establishes a flame near the base wall 50 inside the combustion chamber.

В другом варианте осуществления топливо (стрелки F), выпускаемое из топливного отверстия 48, расширяется в канале 4d, создавая эффект Джоуля-Томпсона в топливном отверстии, и охлаждает внутренние компоненты инструмента, включая компонент 5.In another embodiment, fuel (arrows F) released from fuel orifice 48 expands in channel 4d, creating a Joule-Thompson effect in the fuel orifice and cooling the internal components of the tool, including component 5.

В другом варианте осуществления топливный канал 4с может проходить от верхнего конца инструмента до области, примыкающей к заднему концу компонента 5 и свече 110. Участок топливного канала, примыкающий к базовому концу свечи, определяется как удлиненный канал 4с'. В этом случае топливо, ожидающее прохождения через топливные отверстия 48, может течь через удлиненный канал 4с' рядом с базовым концом свечи. Поток топлива создает охлаждающий эффект на свече 110, тем самым снова защищая свечу от термической деструкции.In another embodiment, the fuel channel 4c can extend from the upper end of the tool to the region adjacent to the rear end of the component 5 and the spark plug 110. The section of the fuel channel adjacent to the base end of the spark plug is defined as an extended channel 4c'. In this case, the fuel waiting to pass through the fuel holes 48 can flow through the extended channel 4c' near the base end of the spark plug. The flow of fuel creates a cooling effect on the spark plug 110, thereby again protecting the spark plug from thermal destruction.

Камера 74 на фиг. 6 и 7 в целом имеет цилиндрическую форму или плавно расширяется от базовой стенки 50 к выпуску 40. Расширение внутреннего диаметра камеры от базовой стенки 50 к выпуску 40 может понизить скорость и давление потока текучей среды и установить пламя на базовой стенке 50. В другом варианте осуществления камера 74 сгорания может иметь сужение внутреннего диаметра камеры, при этом внутренний диаметр камеры уменьшается от базовой стенки 50 к сужению. Сужение может влиять на изменение внутреннего давления и скорость, усиливая горение и регулируя местоположение пламени. За счет выбора местоположения сужения по длине L камеры сгорания, пламя будет устанавливаться между базовой стенкой 50 и сужением или между сужением и выпуском 40. Сужение может быть определено за счет изменения формы внутренней поверхности стенки 7 или за счет установки вставного кольца или вкладыша для камеры. Вставное кольцо или вкладыш имеет образованное в нем сужение и может быть расположено в любой точке камеры сгорания.The chamber 74 in Fig. 6 and 7 as a whole has a cylindrical shape or smoothly expands from the base wall 50 to the outlet 40. The expansion of the inner diameter of the chamber from the base wall 50 to the outlet 40 can reduce the speed and pressure of the fluid flow and establish a flame on the base wall 50. In another embodiment, the combustion chamber 74 can have a narrowing of the inner diameter of the chamber, wherein the inner diameter of the chamber decreases from the base wall 50 to the narrowing. The narrowing can affect the change in internal pressure and speed, enhancing combustion and adjusting the location of the flame. By selecting the location of the narrowing along the length L of the combustion chamber, the flame will be established between the base wall 50 and the narrowing or between the narrowing and the outlet 40. The narrowing can be determined by changing the shape of the inner surface of the wall 7 or by installing an insert ring or liner for the chamber. The insert ring or liner has a narrowing formed in it and can be located at any point in the combustion chamber.

В варианте осуществления на фиг. 8А-8С в камере 74 имеется сужение 130. Сужение приводит к уменьшению внутреннего диаметра камеры. Как видно из чертежей, сужение 130 приводит к тому, что внутренняя поверхность 71 камеры 74 сгорания имеет форму песочных часов, при этом внутренняя поверхность 71 стенки камеры сгорания постепенно сужается от базовой стенки 50 внутрь до самого узкого места в сужении, а затем внутренний диаметр камеры сгорания постепенно увеличивается наружу к выпуску 40. В выпуске 40 может иметься сопло 75 сжигания.In the embodiment of Fig. 8A-8C, there is a constriction 130 in the chamber 74. The constriction causes the inner diameter of the chamber to decrease. As can be seen from the drawings, the constriction 130 causes the inner surface 71 of the combustion chamber 74 to have an hourglass shape, wherein the inner surface 71 of the combustion chamber wall gradually narrows from the base wall 50 inward to the narrowest point in the constriction, and then the inner diameter of the combustion chamber gradually increases outward toward the outlet 40. The outlet 40 may have a combustion nozzle 75.

В этом варианте осуществления сужение 130 расположено рядом с базовой стенкой 50. Было обнаружено, что расположение сужения рядом с базовой стенкой приводит к тому, что пламя устанавливается на нижней по потоку стороне сужения, которая находится в области между сужением и выпуском 40. Установление пламени на нижней по потоку стороне сужения 130 удаляет пламя от свечи 110 и уменьшает ее термическую деструкцию. Это особенно эффективно при высоких расходах газа. Сужение может быть расположено в пределах первых 10% длины камеры сгорания, которые являются ближайшими к базовой стенке 10% длины.In this embodiment, the constriction 130 is located near the base wall 50. It has been found that the location of the constriction near the base wall causes the flame to be established on the downstream side of the constriction, which is in the region between the constriction and the outlet 40. The establishment of the flame on the downstream side of the constriction 130 removes the flame from the spark plug 110 and reduces its thermal destruction. This is especially effective at high gas flow rates. The constriction can be located within the first 10% of the length of the combustion chamber, which are the closest 10% of the length to the base wall.

Хотя возможны другие подходы, сужение 130 выполнено во вставке, которая вставляется между стенкой 7 и остальной частью инструмента. В этом варианте осуществления вставка выполнена с возможностью ввинчивания между компонентом 4 и стенкой 7. Таким образом, вставку можно извлечь и заменить, если требуется ремонт или выбор другой формы (т.е. местоположения или размера сужения).Although other approaches are possible, the constriction 130 is formed in an insert that is inserted between the wall 7 and the rest of the tool. In this embodiment, the insert is designed to be screwed between the component 4 and the wall 7. Thus, the insert can be removed and replaced if repair or a different shape (i.e., location or size of the constriction) is required.

В этом варианте осуществления держатель 120 может иметь конусообразную поверхность 220 наружного диаметра, причем наружный диаметр сужается к концу, образующему базовую стенку 50.In this embodiment, the holder 120 may have a conical surface 220 of outer diameter, wherein the outer diameter tapers toward the end forming the base wall 50.

Держатель 120 выдается в коническую область выше по потоку от сужения 130. Таким образом, отверстие 128 из канала 4d находится очень близко к сужению 130.The holder 120 projects into a conical region upstream of the constriction 130. Thus, the opening 128 from the channel 4d is located very close to the constriction 130.

Базовая стенка 50, образующая конец держателя 120, является плоской вокруг отверстия 51 и ортогональной к длинной оси камеры 74. Воспламеняющая часть 110' свечи 110 открыта, но заглублена в отверстии 51. Отверстие 128 окружает отверстие 51, и из-за усеченно-конического сужения наружного диаметра 220 объединенный газ выходит из канала в направлении под углом вовнутрь и в сторону сужения (т.е. конически вовнутрь). Объединенный газ, выходящий из отверстия 128, создает некоторое вихревое действие и течет обратно к отверстию 51.The base wall 50, forming the end of the holder 120, is flat around the opening 51 and orthogonal to the long axis of the chamber 74. The igniter portion 110' of the spark plug 110 is open, but recessed in the opening 51. The opening 128 surrounds the opening 51, and due to the truncated-conical narrowing of the outer diameter 220, the combined gas leaves the channel in a direction at an angle inward and towards the narrowing (i.e., conically inward). The combined gas leaving the opening 128 creates some vortex action and flows back to the opening 51.

Во избежание противодавления, зазор между поверхностью 220 наружного диаметра и поверхностью 210 внутреннего диаметра корпуса, образующий канал 4d, может быть немного увеличен рядом с отверстием 128 для сохранения общей площади поперечного сечения канала 4d.To avoid back pressure, the gap between the surface 220 of the outer diameter and the surface 210 of the inner diameter of the housing, forming the channel 4d, may be slightly increased near the opening 128 to maintain the overall cross-sectional area of the channel 4d.

- 7 047906- 7 047906

Интенсивный нагрев создается пламенем от того места, где оно установилось и ниже от него по потоку вдоль пламени и тракта продуктов сгорания из пламени. Таким образом, стенка камеры сгорания становится чрезвычайно горячей в радиальном наружу положении там, где установилось пламя, и ниже от него по потоку к выпуску 40.Intense heating is created by the flame from the point where it is established and downstream from it along the flame and the tract of combustion products from the flame. Thus, the wall of the combustion chamber becomes extremely hot in the radially outward position where the flame is established and downstream from it to the outlet 40.

Хотя вышеупомянутые внутренние компоненты используются в различных генерирующих пар инструментах, Заявители использовали эту внутреннюю конфигурацию в инструменте, уже раскрытом в одновременно рассматриваемой заявке WO 2021/026638 заявителя, поданной 6 августа 2020 г.. Этот инструмент раскрывается ниже, но следует понимать, что технология, раскрытая выше, может быть использована в раскрываемом ниже инструменте или где-либо еще.Although the above-mentioned internal components are used in various pair-generating instruments, Applicants have used this internal configuration in an instrument already disclosed in Applicant's co-pending application WO 2021/026638, filed on August 6, 2020. This instrument is disclosed below, but it should be understood that the technology disclosed above may be used in the instrument disclosed below or elsewhere.

Инструмент основан на тепле пламени, передаваемом от внутренней поверхности 71 к наружной поверхности 72.The tool is based on the heat of the flame transferred from the inner surface 71 to the outer surface 72.

Подаваемую воду выпускают из водяных форсунок 6 возле наружной поверхности 72 стенки. Нагрев наружной поверхности 72 приводит к тому, что вода по меньшей мере частично испаряется в пар. Форсунки 6 расположены так, что выпускаемая из них вода проходит вдоль наружной поверхности стенки 7 камеры сгорания. В частности, вместо расположения с выбросом воды в камеру сгорания, где вода может отрицательно повлиять на пламя, форсунки расположены снаружи камеры на наружной поверхности 72. Таким образом, отверстия форсунок открыты рядом с радиально обращенной наружу поверхностью 72 стенки камеры сгорания. Форсунки выполнены с возможностью выпускать воду, по меньшей мере, частично в осевом направлении вдоль наружной поверхности 72 стенки 7.The supplied water is discharged from water nozzles 6 near the outer surface 72 of the wall. Heating of the outer surface 72 causes the water to at least partially evaporate into steam. The nozzles 6 are arranged so that the water discharged from them passes along the outer surface of the wall 7 of the combustion chamber. In particular, instead of being arranged with the discharge of water into the combustion chamber, where the water can negatively affect the flame, the nozzles are arranged outside the chamber on the outer surface 72. Thus, the nozzle openings are open near the radially outwardly facing surface 72 of the combustion chamber wall. The nozzles are designed with the possibility of discharging water, at least partially in the axial direction along the outer surface 72 of the wall 7.

Форсунки 6, расположенные на наружной поверхности инструмента, могут быть расположены приблизительно в том месте, где топливо и окислитель поступают в камеру сгорания. Например, когда воздух и топливо соединяются и воспламеняются в камере сгорания, пламя устанавливается в камере сгорания или немного ниже по потоку от нее. Таким образом, форсунки 6 могут находиться приблизительно в том же осевом положении, что и отверстия воздушного канала 4а и топливного канала 4с или, в варианте осуществления на фиг. 6, отверстие 128 объединенных газовых каналов 4d в камеру 74, но форсунки 6 находятся на наружной поверхности инструмента. Положение форсунок приблизительно в том же осевом положении, что и область перемешивания топлива и воздуха, позволяет выпускать воду из прохладной области на наружной поверхности инструмента.The nozzles 6, located on the outer surface of the tool, can be located approximately at the place where the fuel and oxidizer enter the combustion chamber. For example, when air and fuel are combined and ignited in the combustion chamber, the flame is established in the combustion chamber or slightly downstream from it. Thus, the nozzles 6 can be located approximately in the same axial position as the openings of the air channel 4a and the fuel channel 4c or, in the embodiment of Fig. 6, the opening 128 of the combined gas channels 4d into the chamber 74, but the nozzles 6 are on the outer surface of the tool. The position of the nozzles in approximately the same axial position as the area of mixing of fuel and air allows water to be released from a cool area on the outer surface of the tool.

В проиллюстрированном варианте осуществления, отверстия воздушного канала 4а и топливного канала 4с или, в варианте осуществления на фиг. 6, объединенных газовых каналов 4d в камере 74 находятся у базовой стенки 50, и, следовательно, форсунки 6 могут быть расположены приблизительно в месте расположения базовой стенки 50, которая является верхним концом камеры сгорания. Форсунки расположены вблизи или на наружной поверхности стенки камеры сгорания радиально снаружи от базовой стенки 50 камеры 74 сгорания. Например, форсунки могут находиться на наружной поверхности компонента 4 разводки потоков, расположенного на уровне, например, компланарном с компонентом 5 воспламенения, который находится у базовой стенки 50. Форсунки 6 расположены на наружной поверхности примыкающей стенки 7 компонента 4 и ориентированы и выполнены таким образом, чтобы вода распылялась из них вдоль наружной поверхности 72 стенки камеры сгорания в направлении выпуска 40. По мере протекания воды по наружной поверхности стенки 7 камеры сгорания к выпуску 40 камеры сгорания, нагретая наружная поверхность 72 камеры сгорания частично испаряет воду в пар.In the illustrated embodiment, the openings of the air channel 4a and the fuel channel 4c or, in the embodiment of Fig. 6, the combined gas channels 4d in the chamber 74 are located at the base wall 50, and, therefore, the injectors 6 can be located approximately at the location of the base wall 50, which is the upper end of the combustion chamber. The injectors are located near or on the outer surface of the wall of the combustion chamber radially outside the base wall 50 of the combustion chamber 74. For example, the nozzles can be located on the outer surface of the flow distribution component 4, located at a level, for example, coplanar with the ignition component 5, which is located at the base wall 50. The nozzles 6 are located on the outer surface of the adjoining wall 7 of the component 4 and are oriented and made in such a way that water is sprayed from them along the outer surface 72 of the combustion chamber wall in the direction of the outlet 40. As the water flows along the outer surface of the combustion chamber wall 7 to the outlet 40 of the combustion chamber, the heated outer surface 72 of the combustion chamber partially evaporates the water into steam.

Размещение форсунок в том же осевом положении, что и у базовой стенки 50, гарантирует выход воды из форсунок до того, как вода достигнет самой горячей области инструмента, которая находится на стенке 7 между местом установления пламени и выпускным концом 40. Таким образом, водяные каналы 4b до достижения форсунок 6 проходят только через соединительный компонент 2 и компонент 4 разводки потоков, и они не проходят вдоль инструмента мимо его самой горячей области. В одном варианте осуществления каналы 4b оканчиваются у форсунок 6, не проходя внутри стенки 7.The arrangement of the nozzles in the same axial position as at the base wall 50 ensures that the water exits the nozzles before the water reaches the hottest area of the tool, which is located on the wall 7 between the flame establishment point and the outlet end 40. In this way, the water channels 4b pass only through the connecting component 2 and the flow distribution component 4 before reaching the nozzles 6, and they do not pass along the tool past its hottest area. In one embodiment, the channels 4b end at the nozzles 6 without passing inside the wall 7.

Подача воды из форсунок 6 на наружную поверхность 72 создает охлаждающий эффект на стенке 7, где вода частично испаряется с образованием пара. Таким образом, такое положение форсунок защищает стенку 7 камеры сгорания от термической деструкции и обеспечивает равномерное распределение температуры по стенке 7 камеры сгорания. Кроме того, тогда как известные из уровня техники инструменты испытывали проблемы с образованием накипи и закупоркой водяных каналов и форсунок, в настоящем инструменте форсунки расположены выше по потоку от самой горячей области инструмента во избежание чрезмерного нагрева и образования накипи в водяном канале и форсунках. Хотя накипь может образовываться на наружной поверхности инструмента, например, на наружной поверхности 72 стенки 7, большая площадь поверхности гарантирует, что такая накипь не перекроет распыление воды и может абсорбироваться потоком воды по длине L стенки 7 камеры сгорания. Тогда как известные из уровня техники инструменты иногда требовали умягченной воды, настоящий инструмент может работать с источниками неочищенной воды, такими как техническая вода, поверхностные воды, жесткая вода и т. д.The supply of water from the nozzles 6 to the outer surface 72 creates a cooling effect on the wall 7, where the water partially evaporates to form steam. Thus, such a position of the nozzles protects the wall 7 of the combustion chamber from thermal destruction and ensures a uniform temperature distribution along the wall 7 of the combustion chamber. In addition, while the tools known from the prior art have experienced problems with scale formation and blockage of water channels and nozzles, in the present tool the nozzles are located upstream from the hottest area of the tool in order to avoid excessive heating and scale formation in the water channel and nozzles. Although scale can form on the outer surface of the tool, for example, on the outer surface 72 of the wall 7, the large surface area ensures that such scale does not block the spraying of water and can be absorbed by the water flow along the length L of the wall 7 of the combustion chamber. While prior art instruments sometimes required softened water, the present instrument can work with untreated water sources such as process water, surface water, hard water, etc.

В одном варианте осуществления наружная поверхность 72 стенки 7 обработана так, чтобы противостоять образованию накипи в результате испарения воды. Например, наружная поверхность может быть отполирована или покрыта антипригарным покрытием, таким как Тефлон™, титановые керамические соединения или аналогичные материалы. Такая обработка облегчает удаление накипи во время плаIn one embodiment, the outer surface 72 of the wall 7 is treated to resist scale formation as a result of water evaporation. For example, the outer surface may be polished or coated with a non-stick coating such as Teflon™, titanium ceramic compounds or similar materials. Such treatment facilitates the removal of scale during pla

- 8 047906 нового технического обслуживания.- 8 047906 new technical service.

Форсунки 6 могут быть расположены на расстоянии друг от друга по окружности инструмента таким образом, чтобы вода подавалась по всей наружной поверхности 72 стенки. Количество форсунок зависит от установочной мощности инструмента, расхода, ожидаемых потерь давления и длины камеры сгорания.The nozzles 6 can be located at a distance from each other along the circumference of the tool in such a way that water is supplied along the entire outer surface 72 of the wall. The number of nozzles depends on the installed power of the tool, the flow rate, the expected pressure losses and the length of the combustion chamber.

В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 3А и 3В, форсунки 6 могут быть установлены на заплечике 65 на наружной поверхности инструмента. Заплечик может быть образован за счет изменения наружного диаметра инструмента. Заплечик может находиться между компонентом 4 разводки потоков и стенкой 7 камеры сгорания. Заплечик может представлять собой кольцевую поверхность, по существу, перпендикулярную длинной оси инструмента, которая проходит по длине камеры 74 сгорания. Заплечик 65 обращен вниз, так что наружный диаметр наружной поверхности, по существу, на уровне 50 базовой стенки и над ней больше, чем наружный диаметр наружной поверхности 72 стенки камеры сгорания. Форсунки 6 расположены так, что их отверстия открываются на кольцевой стенке ступеньки таким образом, чтобы вода выпускалась аксиально вдоль наружной поверхности инструмента, параллельно стенке 7 камеры сгорания. Форсунки 6 могут быть расположены равномерно по окружности заплечика. Форсунки на заплечике 65 основного корпуса могут быть направлены в сторону выпуска 40 камеры сгорания. На фиг. 3а показаны форсунки 6 в рабочем состоянии, когда воду выпускают из них концентрически вокруг инструмента и в направлении выпуска 40 с образованием водяной пленки вдоль наружной поверхности 72 стенки 7 камеры сгорания. Расстояние между форсунками на заплечике 65 может быть равномерным, чтобы обеспечить достаточное покрытие водой стенки 7 камеры сгорания. Форсунки 6 могут быть выполнены с возможностью подачи различных типов распыления, включая веер, струю, туман или распыление. Кроме того, давление воды и расход воды можно изменять в зависимости от размера инструмента, критериев исполнения и требований к мощности инструмента.In one embodiment, as shown in Fig. 3A and 3B, the nozzles 6 can be mounted on a shoulder 65 on the outer surface of the tool. The shoulder can be formed by changing the outer diameter of the tool. The shoulder can be located between the flow distribution component 4 and the wall 7 of the combustion chamber. The shoulder can be an annular surface, substantially perpendicular to the long axis of the tool, which runs along the length of the combustion chamber 74. The shoulder 65 faces downwards, so that the outer diameter of the outer surface, substantially at the level of 50 of the base wall and above it, is larger than the outer diameter of the outer surface 72 of the wall of the combustion chamber. The nozzles 6 are arranged so that their openings open on the annular wall of the step in such a way that water is discharged axially along the outer surface of the tool, parallel to the wall 7 of the combustion chamber. The nozzles 6 can be arranged uniformly around the circumference of the shoulder. The nozzles on the shoulder 65 of the main body can be directed towards the outlet 40 of the combustion chamber. Fig. 3a shows the nozzles 6 in the operating state, when water is emitted from them concentrically around the tool and in the direction of the outlet 40 with the formation of a water film along the outer surface 72 of the wall 7 of the combustion chamber. The distance between the nozzles on the shoulder 65 can be uniform in order to ensure sufficient coverage of the wall 7 of the combustion chamber with water. The nozzles 6 can be designed with the possibility of delivering various types of spraying, including a fan, a stream, a mist or a spray. In addition, the water pressure and the water flow rate can be changed depending on the size of the tool, the performance criteria and the power requirements of the tool.

Если существует потребность в более высоком паросодержании или продукты сгорания, выходящие из выпуска, оказываются слишком горячими, может быть целесообразным обеспечение дополнительных удлинительных водоводов 12, на дистальных концах которых имеются форсунки 12а, как показано на фиг. 2А и 3С. Удлинительные водоводы 12 могут быть соединены с каналами 4b, такими как те, которые оканчиваются на заплечике 65. Как показано на фиг. 3С, каждый трубчатый удлинительный водовод 12 может быть соединен с компонентом 4, например, присоединенным к заплечику 65, между форсунками 6 и на определенном расстоянии от них и может проходить по длине L стенки 7 камеры сгорания, оканчиваясь рядом к выпуском 40 камеры сгорания. Удлинительные водоводы 12 могут использоваться в дополнение к форсункам 6 для обеспечения дополнительного источника воды. Вода, подаваемая в инструмент, может подаваться и выпускаться как из водяных форсунок 6, так и из водяных форсунок 12а, установленных на удлинительных водоводах 12. На фиг. 3С показано, как воду можно выпускать одновременно из форсунок 12а удлинительных водоводов и форсунок 6.If there is a need for a higher steam content or the combustion products leaving the outlet are too hot, it may be advisable to provide additional extension water pipes 12, at the distal ends of which there are nozzles 12a, as shown in Fig. 2A and 3C. The extension water pipes 12 can be connected to channels 4b, such as those ending on the shoulder 65. As shown in Fig. 3C, each tubular extension water pipe 12 can be connected to a component 4, for example, connected to the shoulder 65, between the nozzles 6 and at a certain distance from them and can extend along the length L of the wall 7 of the combustion chamber, ending near the outlet 40 of the combustion chamber. The extension water pipes 12 can be used in addition to the nozzles 6 to provide an additional source of water. The water supplied to the tool can be supplied and discharged both from the water nozzles 6 and from the water nozzles 12a installed on the extension water pipes 12. Fig. 3C shows how water can be discharged simultaneously from the nozzles 12a of the extension water pipes and the nozzles 6.

Форсунки 12а расположены рядом с выпуском 40, где горячие дымовые газы выходят из инструмента в пространство 21. Таким образом, форсунки 12а удлинительных водоводов 12 могут быть расположены так, чтобы выпускать воду рядом с газообразными продуктами сгорания или непосредственно в них. Вода, подаваемая в инструмент, направляется в удлинительный водовод 12 и выпускается форсункой 12а в пространство 21, где горячие газообразные продукты сгорания выходят из выпуска 40 камеры сгорания, при этом вода испаряется в пар. Может существовать множество удлинительных водоводов 12 и форсунок 12а, как показано на фиг. 3С.The nozzles 12a are located near the outlet 40, where hot combustion gases exit the tool into the space 21. Thus, the nozzles 12a of the extension water pipes 12 can be arranged so as to release water near the combustion gases or directly into them. The water supplied to the tool is directed into the extension water pipe 12 and is released by the nozzle 12a into the space 21, where hot combustion gases exit the outlet 40 of the combustion chamber, whereby the water evaporates into steam. There can be a plurality of extension water pipes 12 and nozzles 12a, as shown in Fig. 3C.

Удлинительные водоводы 12 могут подавать воду непосредственно к выпуску 40, откуда выходят газообразные продукты 21 сгорания и могут испарять выпускаемую воду в пар. Такое парообразование в выходящих газообразных продуктах сгорания может также служить для более непосредственного охлаждения газообразных продуктов сгорания. В частности, водоводы 12 позволяют непосредственно охлаждать горячие газообразные продукты 21 сгорания, выпускаемые из выпуска 40 камеры сгорания. Удлинительные водоводы 12 могут выпускать воду в осевом направлении относительно стенки или могут быть наклонены внутрь к выпуску 40 камеры сгорания для направления воды, выпускаемой из форсунок радиально, от непосредственно радиально внутрь или под каким-либо углом до аксиально в сторону от выпуска. Например, дистальный конец удлиненного водовода 12 может быть наклонен по меньшей мере на 45° к выпуску 40, обеспечивая выпуск воды в пространство 21 горячих газообразных продуктов сгорания, выходящих из камеры сгорания. Количество удлинительных водоводов 12 можно менять в зависимости от требуемого паросодержания закачки, размера скважины, области применения и конструкции инструмента. Например, для инструмента, предназначенного для использования в скважине с внутренним диаметром менее 229 или менее 178 мм, может быть предусмотрено от 4 до 8 удлинительных водоводов 12.The extension water conduits 12 can supply water directly to the outlet 40, from where the combustion gas products 21 exit and can evaporate the discharged water into steam. Such vaporization in the combustion gas products exiting can also serve for more direct cooling of the combustion gas products. In particular, the water conduits 12 allow direct cooling of the hot combustion gas products 21 exiting from the outlet 40 of the combustion chamber. The extension water conduits 12 can discharge water in the axial direction relative to the wall or can be inclined inwardly toward the outlet 40 of the combustion chamber to direct the water discharged from the nozzles radially, from directly radially inward or at any angle to axially away from the outlet. For example, the distal end of the extension water conduit 12 can be inclined at least by 45° toward the outlet 40, ensuring the discharge of water into the space 21 of the hot combustion gas products exiting from the combustion chamber. The number of extension water pipes 12 can be changed depending on the required steam content of the injection, the size of the well, the area of application and the design of the tool. For example, for a tool intended for use in a well with an internal diameter of less than 229 or less than 178 mm, from 4 to 8 extension water pipes 12 can be provided.

Удлинительные водоводы 12 с форсунками 12а будут иметь наибольший эффект при установленной низкой мощности, например ниже 5 млн БТЕ/ч. При этом вода, выпускаемая из форсунок 12а, способствует охлаждению горячих газообразных продуктов сгорания, выходящих из выпуска 40 камеры сгорания.The extension water pipes 12 with nozzles 12a will have the greatest effect at a low power setting, for example below 5 million BTU/h. In this case, the water discharged from the nozzles 12a helps to cool the hot gaseous combustion products leaving the outlet 40 of the combustion chamber.

Удлинительные водоводы 12 соединены с инструментом механическим соединением или сваркой.Extension water pipes 12 are connected to the tool by mechanical connection or welding.

- 9 047906- 9 047906

Как показано на фиг. 2А, удлинительные водоводы могут едва касаться или находиться на расстоянии от наружной поверхности 72 камеры сгорания. В одном варианте осуществления между каждым трубопроводом 12 и поверхностью 72 имеется пространство 66. Таким образом, удлинительные водоводы 12 могут охлаждаться пленкой воды, подаваемой из форсунок 6, которая может течь в пространство 66 между удлинительными водоводами 12 и наружной поверхностью 72 камеры сгорания.As shown in Fig. 2A, the extension conduits may barely touch or be at a distance from the outer surface 72 of the combustion chamber. In one embodiment, there is a space 66 between each conduit 12 and the surface 72. Thus, the extension conduits 12 can be cooled by a film of water supplied from the nozzles 6, which can flow into the space 66 between the extension conduits 12 and the outer surface 72 of the combustion chamber.

Инструмент можно использовать как в скважине, так и на поверхности. При использовании в скважине инструмент устанавливают с камерой сгорания 74 и форсунками 6, открытыми в область скважины, такую как пласт 11, подлежащий обработке паром. На фиг. 2А и 2В каждый из показанных инструментов 100 установлен в скважине. Изолирующий пакер 3 закрепляет инструмент внутри стенки ствола скважины, показанной в настоящем документе в виде обсадной колонны 9, и изолирует нижний, генерирующий пар, конец инструмента от обсадной колонны скважины над пакером. Таким образом, пакер 3 удерживает пар и тепло из камеры 74 сгорания в скважине и препятствует уходу пара по кольцевому пространству вверх от нефтяного пласта 11. Инструмент может быть установлен рядом с перфорацией 10 и нефтяным пластом 11 для уменьшения возможного повреждения обсадной колонны 9 скважины и потери энергии на обсадную колонну скважины 9 и другие пласты над нефтяным пластом. Изолирующий пакер 3 имеет один или более механических, гидравлических, надувных, набухающих или нескользящих пакерных элементов. Изолирующий пакер 3 может состоять из материалов, способных выдерживать воздействие высокотемпературного пара и агрессивных газов.The tool can be used both in the well and on the surface. When used in the well, the tool is installed with a combustion chamber 74 and nozzles 6 open to a region of the well, such as a formation 11 to be treated with steam. In Fig. 2A and 2B, each of the shown tools 100 is installed in the well. An isolating packer 3 secures the tool inside the wall of the wellbore, shown here as a casing string 9, and isolates the lower, steam-generating end of the tool from the casing string of the well above the packer. In this way, the packer 3 retains steam and heat from the combustion chamber 74 in the well and prevents the steam from escaping along the annular space upward from the oil formation 11. The tool can be installed near the perforation 10 and the oil formation 11 to reduce possible damage to the casing string 9 of the well and energy loss to the casing string of the well 9 and other formations above the oil formation. The isolating packer 3 has one or more mechanical, hydraulic, inflatable, swelling or non-slip packer elements. The isolating packer 3 may consist of materials capable of withstanding the effects of high-temperature steam and aggressive gases.

Изолирующий пакер 3 установлен концентрически вокруг наружной поверхности инструмента, над инструментом на присоединенном, но отдельном инструменте, или на линиях 1. Пакер 3 первоначально находится в убранном положении, когда он не используется или когда он перемещается в скважину, но когда он будет находиться в требуемом положении, он может быть установлен путем расширения пакерных элементов или перепада давления ниже или выше пакера.The isolation packer 3 is installed concentrically around the outer surface of the tool, above the tool on an attached but separate tool, or on lines 1. The packer 3 is initially in a retracted position when not in use or when being moved into the well, but when it is in the required position it can be set by expanding the packer elements or by a pressure differential below or above the packer.

В одном варианте осуществления изолирующий пакер установлен приблизительно по окружности инструмента между соединительным компонентом 2 и форсунками 6. Таким образом, при установке в скважине соединительный компонент находится в скважине до пакера, а форсунки 6 и выпуск 40 находятся в скважине после пакера 3. Пакер 3 изолирует соединительный компонент 2 от связи с форсунками, за исключением каналов 4а, 4b, 4с.In one embodiment, the isolating packer is installed approximately around the circumference of the tool between the connecting component 2 and the nozzles 6. Thus, when installed in a well, the connecting component is in the well before the packer, and the nozzles 6 and the outlet 40 are in the well after the packer 3. The packer 3 isolates the connecting component 2 from communication with the nozzles, with the exception of the channels 4a, 4b, 4c.

При установке в скважину может быть использована кольцевая система 23 охлаждения в скважине до инструмента и пакера 3.When installed in a well, a ring cooling system 23 can be used in the well up to the tool and packer 3.

На фиг. 2А-2С показаны дополнительные возможные парогенераторные инструменты с сужающейся конструкцией для принудительного перемешивания какой-либо неиспаренной воды, пара и газообразных продуктов сгорания ниже по потоку от выхода 40 камеры сгорания. Сужающаяся конструкция направляет внутренний поток какой-либо оставшейся воды и пара в газообразные продукты сгорания, выходящие из выпуска, что обеспечивает как испарение воды, так и охлаждение газообразных продуктов сгорания. Сужающаяся конструкция включает в себя конический элемент на втором конце инструмента ниже выпуска. Конический элемент включает в себя конические боковые стенки, которые сходятся от входного, открытого верхнего конца к выходному, открытому нижнему концу. Открытый верхний конец шире, чем выпуск 40 и нижний конец конического элемента.Fig. 2A-2C show further possible steam generator tools with a tapered design for forcibly mixing any unevaporated water, steam and combustion gases downstream of the outlet 40 of the combustion chamber. The tapered design directs an internal flow of any remaining water and steam into the combustion gases exiting the outlet, which provides both evaporation of the water and cooling of the combustion gases. The tapered design includes a conical member at a second end of the tool below the outlet. The conical member includes conical side walls that converge from an inlet, open upper end to an outlet, open lower end. The open upper end is wider than the outlet 40 and the lower end of the conical member.

В одном варианте осуществления инструмент с сужающейся конструкцией выполнен так, как показано на фиг. 2В и 2С, и включает в себя редукционный конус 14 на втором конце, находящемся на расстоянии и ниже выпуска 40. В этом варианте осуществления редукционный конус 14 крепится ниже выпуска 40 на опорных рычагах 13, которые представляют собой стержнеобразные конструкции, присоединенные между инструментом и конусом. Опорные рычаги 13 имеют приблизительно такую же длину или длиннее, чем длина L стенки 7, так что конус 14 находится дальше от базовой стенки 50, чем выпуск 40.In one embodiment, the tool with a tapering structure is made as shown in Fig. 2B and 2C, and includes a reduction cone 14 at the second end, located at a distance and below the outlet 40. In this embodiment, the reduction cone 14 is fixed below the outlet 40 on support arms 13, which are rod-shaped structures connected between the tool and the cone. The support arms 13 have approximately the same length or longer than the length L of the wall 7, so that the cone 14 is located further from the base wall 50 than the outlet 40.

Редукционный конус 14 имеет открытый верхний конец 14а и сужается к нижнему выпуску 14b меньшего диаметра. Большая окружность конуса 14а, которая является открытым верхним концом, ближе к выпуску 40, чем нижний выпуск 14b меньшего диаметра. Таким образом, более широкий верхний конец обращен к выпуску 40, тогда как меньшая окружность конуса обращена к нефтяному пласту 11. Конус 14 имеет усеченно-коническую или воронкообразную сплошную стенку между открытыми концами 14а, 14b, которая вынуждает какую-либо неиспаренную воду, пар и газообразные продукты сгорания, поступающие в верхний конец, сближаться и проходить через нижний выпуск меньшего диаметра. В одном варианте осуществления верхний конец редукционного конуса 14 имеет приблизительно тот же диаметр, что и обсадная колонна ствола скважины, в которой должен использоваться инструмент, что приблизительно равно диаметру пакера 3 в установленном состоянии. Таким образом, любые текучие среды в области 21 ниже выпуска должны проходить через редукционный конус при отдалении от инструмента. Таким образом, верхний конец редукционного конуса 14а опирается рядом с обсадной колонной 9 скважины или прижимается к ней. В одном варианте осуществления на верхнем конце редукционного конуса 14 имеется уплотнение 15. Уплотнение может представлять собой кольцо, проходящее по всей окружности верхнего конца 14а, при этом диаметр кольца выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось смещение относительно обсадной колонны скважины 9. Уплотнение 15 может быть изготовлено из различных термостойких упругих материалов, например термостойких резиновых смесей, тефлонаThe reducing cone 14 has an open upper end 14a and tapers toward a lower outlet 14b of smaller diameter. The greater circumference of the cone 14a, which is the open upper end, is closer to the outlet 40 than the lower outlet 14b of smaller diameter. Thus, the wider upper end faces the outlet 40, while the smaller circumference of the cone faces the oil formation 11. The cone 14 has a truncated-conical or funnel-shaped solid wall between the open ends 14a, 14b, which forces any unevaporated water, steam and combustion gases entering the upper end to converge and pass through the lower outlet of smaller diameter. In one embodiment, the upper end of the reducing cone 14 has approximately the same diameter as the casing of the wellbore in which the tool is to be used, which is approximately equal to the diameter of the packer 3 in the installed state. Thus, any fluids in the area 21 below the outlet must pass through the reducing cone when moving away from the tool. Thus, the upper end of the reducing cone 14a rests next to or is pressed against the well casing 9. In one embodiment, a seal 15 is provided at the upper end of the reducing cone 14. The seal may be a ring extending along the entire circumference of the upper end 14a, wherein the diameter of the ring is selected so as to ensure displacement relative to the well casing 9. The seal 15 can be made of various heat-resistant elastic materials, such as heat-resistant rubber compounds, Teflon

- 10 047906 или подобных материалов. Нижний выпуск 14b меньшего диаметра может быть удлинен сплошной удлинительной цилиндрической стенкой постоянного диаметра для управления динамикой потока выходящего пара и газообразных продуктов сгорания. Удлинение, например, может увеличить турбулентное перемешивание.- 10 047906 or similar materials. The lower outlet 14b of smaller diameter can be extended by a continuous extension cylindrical wall of constant diameter to control the flow dynamics of the outgoing steam and combustion gas products. The extension, for example, can increase turbulent mixing.

Опоры 13 соединяют редукционный конус с остальной частью инструмента. Существует множество вариантов опор 13. По меньшей мере, опоры 13 выступают в качестве рычагов, принимающих и закрепляющих редукционный конус 14 в требуемом месте рядом с выпуском 40 камеры сгорания. Хотя опоры 13 могут быть выполнены так, чтобы более полно окружать наружный выпуск 40 и область 21, в одном варианте осуществления опоры 13 представляют собой множество отстоящих друг от друга стержней с открытыми областями между ними, как показано на фиг. 2С. Это снижает вес и требования к материалам инструмента и оставляет кольцевое пространство вокруг стенки 7 максимально открытым.The supports 13 connect the reducing cone to the rest of the tool. There are many variations of the supports 13. At least the supports 13 act as levers that receive and secure the reducing cone 14 in the desired location near the outlet 40 of the combustion chamber. Although the supports 13 can be designed to more completely surround the outer outlet 40 and the region 21, in one embodiment the supports 13 are a plurality of spaced apart rods with open areas between them, as shown in Fig. 2C. This reduces the weight and material requirements of the tool and leaves the annular space around the wall 7 as open as possible.

Опоры 13 могут быть дополнительно выполнены с возможностью служить центраторами, например, предусмотрены по меньшей мере три отстоящих друг от друга опорных стержня, которые проходят в осевом направлении от заплечика 65 или выше и диаметрально разнесены, определяя наружный диаметр, который приблизительно равен диаметру обсадной колонны ствола скважины, в которой будет использоваться инструмент, который имеет приблизительно такой же диаметр, что и верхний конец конуса 14 и пакера 3, когда он установлен.The supports 13 can be further configured to serve as centralizers, for example, at least three spaced apart support rods are provided, which extend axially from the shoulder 65 or above and are diametrically spaced, defining an outer diameter that is approximately equal to the diameter of the casing of the wellbore in which the tool will be used, which has approximately the same diameter as the upper end of the cone 14 and the packer 3, when it is installed.

В одном варианте осуществления опоры 13 соединены кольцом 13 а, прикрепленным над форсунками 6, например, к наружной поверхности компонента 4 под пакером 3. Тогда опоры 13 покрывают длину основного корпуса и заходят за стенку камеры сгорания и выпуска, соединяясь с редукционным конусом 14 рядом с выпуском 40 камеры сгорания.In one embodiment, the supports 13 are connected by a ring 13a, attached above the nozzles 6, for example, to the outer surface of the component 4 under the packer 3. Then the supports 13 cover the length of the main body and extend beyond the wall of the combustion chamber and the outlet, connecting with the reducing cone 14 near the outlet 40 of the combustion chamber.

В этом варианте осуществления для удержания воды, пара и продуктов сгорания в скважине ниже форсунок используют обсадную колонну 9 скважины. Например, вода, выпускаемая из форсунок 6, протекает вдоль обсадной колонны 9, а именно - между стенкой 7 камеры сгорания и обсадной колонной 9.In this embodiment, a well casing 9 is used to retain water, steam and combustion products in the well below the nozzles. For example, water discharged from the nozzles 6 flows along the casing 9, namely between the wall 7 of the combustion chamber and the casing 9.

Если есть опасения насчет управления инструментом или повреждения корпуса, можно применить другой вариант осуществления сужающейся конструкции инструмента, как показано на фиг. 2А. В таком инструменте опорные рычаги 13 могут быть заменены наружным корпусом 8. Наружный корпус 8 охватывает нижний конец инструмента и имеет на нижнем конце редукционный конус 80, расположенный на расстоянии от выпуска 40 камеры сгорания и под ним. Наружный корпус может представлять собой сплошную цилиндрическую стенку. Как показано на фиг. 2А, наружный корпус 8 с концентратором 80 можно использовать для удержания воды из форсунок, пара и газообразных продуктов сгорания изначально внутри инструмента. Например, вода, выпускаемая из форсунок 6, создает поток воды между стенкой 7 камеры сгорания и внутренней областью наружного корпуса 8. Инструмент с наружным корпусом 8 можно эксплуатировать при более высоком паросодержании (>80%) без повреждения обсадной колонны скважины 9. Таким образом, корпус 8 становится протекторным и защищает обсадную колонну 9 от интенсивного тепла, выделяемого вдоль стенки 7. Корпус 8 может быть съемно прикреплен к компоненту 4, чтобы его можно было заменить при техническом обслуживании.If there are concerns about the control of the tool or damage to the housing, another embodiment of the tapering design of the tool can be used, as shown in Fig. 2A. In such a tool, the support arms 13 can be replaced by an outer housing 8. The outer housing 8 covers the lower end of the tool and has a reducing cone 80 at the lower end, located at a distance from the outlet 40 of the combustion chamber and below it. The outer housing can be a solid cylindrical wall. As shown in Fig. 2A, the outer housing 8 with a concentrator 80 can be used to retain water from the nozzles, steam and gaseous combustion products initially inside the tool. For example, water discharged from nozzles 6 creates a water flow between wall 7 of the combustion chamber and the inner region of outer casing 8. The tool with outer casing 8 can be operated at higher steam content (>80%) without damaging the well casing 9. Thus, casing 8 becomes sacrificial and protects casing 9 from intense heat generated along wall 7. Casing 8 can be removably attached to component 4 so that it can be replaced during maintenance.

Вода, выпускаемая из форсунок 6, протекает между стенкой 7 и внутренней поверхностью наружного корпуса. Хотя может появиться накипь, открытое кольцевое пространство не имеет тенденции засоряться. Опционально, внутреннюю поверхность наружного корпуса можно обработать от налипания, например нанести покрытие, как раскрыто выше.The water discharged from the nozzles 6 flows between the wall 7 and the inner surface of the outer casing. Although scale may form, the open annular space does not tend to clog. Optionally, the inner surface of the outer casing can be treated against adhesion, for example by applying a coating as described above.

Редукционный конус 80 аналогичен редукционному конусу 14, за исключением того, что не требуется уплотнение 15.Reducing cone 80 is similar to reducing cone 14, except that seal 15 is not required.

Наружный корпус увеличивает наружный диаметр инструмента и, следовательно, может использоваться, когда диаметр обсадной колонны 9 скважины достаточно велик для размещения наружного корпуса 8. Наружный диаметр наружного корпуса 8 зависит от внутреннего диаметра обсадной колонны 9 скважины, например, для типовой скважины менее 229 мм наружный корпус может находиться в диапазоне от 114 до 180 мм или от 180 до 215 мм.The outer casing increases the outer diameter of the tool and can therefore be used when the diameter of the well casing 9 is large enough to accommodate the outer casing 8. The outer diameter of the outer casing 8 depends on the inner diameter of the well casing 9, for example, for a typical well less than 229 mm, the outer casing can be in the range from 114 to 180 mm or from 180 to 215 mm.

На фиг. 4А-4С показан вид сверху множества инструментов, установленных в обсадной колонне 9 скважины. На этих чертежах показаны опциональные конфигурации для линий 1 подачи, таких как линии воздуха 17, топлива 18, управления 20 воспламенением и воды 20. В варианте осуществления на фиг. 4А все линии сгруппированы в трубопроводе большего диаметра, вмещающего трубы меньшего диаметра. Топливная, водяная и управляющая линии 18, 19, 20 представляют собой линии меньшего диаметра, а воздушная линия 17 фактически представляет собой пространство внутри трубы большего диаметра. Соединительный компонент 2 инструмента 100 включает в себя место присоединения трубы большего диаметра, через которую проходит воздух, и места присоединения для каждой из водяной линии 20, топливной линии 18 и линии 19 управления воспламенением.In Fig. 4A-4C a top view of a plurality of tools installed in a well casing 9 is shown. In these figures optional configurations for the supply lines 1, such as the air 17, fuel 18, ignition control 20 and water 20 lines are shown. In the embodiment of Fig. 4A, all lines are grouped in a larger diameter pipeline that accommodates smaller diameter pipes. The fuel, water and control lines 18, 19, 20 are smaller diameter lines, and the air line 17 is actually a space inside the larger diameter pipe. The connecting component 2 of the tool 100 includes a connection point for the larger diameter pipe through which air passes and connection points for each of the water line 20, the fuel line 18 and the ignition control line 19.

В другом варианте осуществления множество линий может быть сгруппировано, например, в виде многоканального шлангокабеля, как показано на фиг. 4В. Многоканальный шлангокабель может быть присоединен к инструменту у соединительного компонента 2 инструмента. Многоканальный шлангокабель может быть сгруппирован с помощью трубопровода, концентрического колтюбинга, гибких оплетенных шлангов, обмоток или трубопроводов Armorpak™, как раскрыто в патенте США № 10053927.In another embodiment, a plurality of lines may be grouped, for example, in the form of a multi-channel umbilical, as shown in Fig. 4B. The multi-channel umbilical may be connected to the tool at the tool connector 2. The multi-channel umbilical may be grouped using a pipeline, concentric coiled tubing, flexible braided hoses, wraps, or Armorpak™ pipelines, as disclosed in U.S. Patent No. 10,053,927.

- 11 047906- 11 047906

Наружный диаметр трубопровода может зависеть от требований к давлению при применении инструмента. Например, для добычи тяжелой нефти наружный диаметр трубопровода может варьироваться от 60 до 114 мм и от 15 до 60 мм для трубопровода Armorpak. Линии 1 подачи, такие как воздушная линия 17 или топливная линия 18, могут подавать максимальный объем входных веществ в инструмент по сравнению с водяной линией 20 и, следовательно, могут быть выполнены с возможностью жесткого крепления инструмента 100 к поверхности во время внутрискважинных работ.The outside diameter of the pipeline may depend on the pressure requirements of the tool application. For example, for heavy oil production, the outside diameter of the pipeline may vary from 60 to 114 mm and from 15 to 60 mm for the Armorpak pipeline. Supply lines 1, such as the air line 17 or the fuel line 18, can supply a maximum volume of input substances to the tool compared to the water line 20 and, therefore, can be designed to rigidly attach the tool 100 to the surface during well intervention operations.

В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 4С и 4D, инструмент выполнен с возможностью приема воздуха через порт 90 на наружной поверхности инструмента, а не через линию. В таком варианте осуществления инструмент 100 включает в себя входной порт 90 для окислителя на своем верхнем конце, например на компонентах 2 или 4 инструмента. Хотя топливная линия 18, водяная линия 20 и линия 19 управления присоединены к инструменту в отдельных или сгруппированных местах, воздух подается через кольцевое пространство скважины и поступает в инструмент через порт 90. Порт 90 может не иметь каких-либо соединений с входными линиями, например быстроразъемных соединений, резьбовых соединений, соединений Armorpak, колтюбинговых соединений или групповых соединений. Порт 90 сообщается с каналами 4а и 4d, ведущими к отверстию 128. Каналы могут быть выполнены так, чтобы обеспечивать поступление воздуха из порта 90 в камеру сгорания. Канал 4d осуществляет выпуск во внутреннюю область 71 камеры сгорания. Можно предусмотреть барьер от обломков породы, такой как экран 92 над портом 90, предотвращающий закупорку порта 90 обломками породы или загрязнениями, попадающими в порт и канал. В этом варианте осуществления отсутствует линия, подающая воздух к инструменту, вместо этого воздух может втягиваться в инструмент из ствола скважины выше по скважине от инструмента. Окислитель, такой как воздух, может закачиваться в ствол скважины выше по скважине от инструмента. Порт 90 обеспечивает кольцевой байпас через инструмент. Кольцевой байпас может использоваться, например, в тех случаях, когда требуются большие объемы воздуха. В этих случаях использование кольцевого байпаса позволяет снизить поверхностное давление и давление закачки для управления общим давлением в системе.In an alternative embodiment shown in Fig. 4C and 4D, the tool is configured to receive air through a port 90 on the outer surface of the tool, rather than through a line. In such an embodiment, the tool 100 includes an inlet port 90 for an oxidizer at its upper end, for example, on the components 2 or 4 of the tool. Although the fuel line 18, the water line 20 and the control line 19 are connected to the tool at separate or grouped locations, air is supplied through the annular space of the well and enters the tool through the port 90. The port 90 may not have any connections to the input lines, such as quick-disconnect connections, threaded connections, Armorpak connections, coiled tubing connections or group connections. The port 90 communicates with channels 4a and 4d leading to the opening 128. The channels can be configured to provide air from the port 90 to the combustion chamber. The passage 4d discharges into the internal region 71 of the combustion chamber. A debris barrier, such as a screen 92, may be provided over the port 90 to prevent debris or contaminants from clogging the port 90 and entering the port and passage. In this embodiment, there is no air supply line to the tool, but instead air may be drawn into the tool from a wellbore uphole from the tool. An oxidizer, such as air, may be pumped into the wellbore uphole from the tool. The port 90 provides an annular bypass through the tool. An annular bypass may be used, for example, in cases where large volumes of air are required. In these cases, the use of an annular bypass allows the surface pressure and the injection pressure to be reduced to control the overall pressure in the system.

Как показано на фиг. 4D, порт 90 может быть ограничен обсадной колонной 9 скважины, соединительным компонентом 2 инструмента и пакером 3. Воздух, поступающий в кольцевое пространство обсадной колонны 9 скважины, поступает в порт 90 и отводится в компонент 4 разводки потоков. Компонент 4 разводки потоков может иметь определенную конструкцию кольцевого байпаса для приема воздуха, поступающего через порт 90 и подаваемого к компоненту 5 воспламенения. При внутрискважинных работах кольцевой байпас обеспечивает более низкое рабочее давление на поверхности скважины, так как проходное сечение в кольцевом пространстве может быть в несколько раз больше, чем проходное сечение через линии 1 подачи. В результате кольцевой байпас может быть полезен при узкой обсадной колонне 9 скважины для обеспечения оптимального рабочего давления на поверхности инструмента. Кроме того, компрессоры, используемые для подачи входных веществ в скважину, могут быть более экономичными, когда воздух подается через порт 90. При использовании кольцевого пространства для подачи воздуха через порт 90 по линям подачи 1 можно подавать дополнительные топливо 17 и воду 20.As shown in Fig. 4D, the port 90 can be limited by the well casing 9, the connecting component 2 of the tool and the packer 3. The air entering the annular space of the well casing 9 enters the port 90 and is diverted to the flow distribution component 4. The flow distribution component 4 can have a certain design of an annular bypass for receiving air entering through the port 90 and supplied to the ignition component 5. During downhole operations, the annular bypass ensures a lower working pressure at the well surface, since the flow area in the annular space can be several times larger than the flow area through the feed lines 1. As a result, the annular bypass can be useful with a narrow well casing 9 to ensure an optimal working pressure at the tool surface. In addition, compressors used to supply input substances to the well can be more economical when air is supplied through port 90. When using the annular space to supply air through port 90, additional fuel 17 and water 20 can be supplied through supply lines 1.

В другом аспекте изобретения, как показано на фиг. 4С, инструмент включает в себя датчик 24 температуры, который может контролироваться с помощью линий 1 или дистанционно. Также могут быть использованы другие датчики, например датчик давления или закачки химикатов. Датчики могут обнаруживать параметры, сообщающие о режимах работы или о неисправностях, таких как перегрев или утечки. Химикаты можно закачивать Датчики могут быть предусмотрены выше (как показано) и ниже пакера 3.In another aspect of the invention, as shown in Fig. 4C, the tool includes a temperature sensor 24, which can be monitored using lines 1 or remotely. Other sensors, such as a pressure sensor or chemical injection sensor, can also be used. The sensors can detect parameters that indicate operating conditions or malfunctions, such as overheating or leaks. Chemicals can be injected. The sensors can be provided above (as shown) and below the packer 3.

Наружный диаметр парогенераторного инструмента 100 может изменяться в зависимости от внутреннего диаметра обсадной колонны 9 скважины. Наружный диаметр парогенераторного инструмента должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 9 скважины. Как правило, внутренний диаметр скважины может быть менее 200 или менее 125 мм, в таких случаях инструмент, чтобы войти в обсадную колонну 9 скважины, может иметь максимальный наружный диаметр, составляющий приблизительно от 190 до 120 мм.The outer diameter of the steam generator tool 100 may vary depending on the inner diameter of the well casing 9. The outer diameter of the steam generator tool must be smaller than the inner diameter of the well casing 9. As a rule, the inner diameter of the well may be less than 200 or less than 125 mm, in such cases, the tool to enter the well casing 9 may have a maximum outer diameter of approximately 190 to 120 mm.

При внутрискважинных применениях парогенераторного инструмента наружный диаметр инструмента может быть ограничен размером обсадной колонны 9 скважины, тогда как при поверхностных применениях инструмента ограничений по размеру нет.In downhole applications of the steam generator tool, the outside diameter of the tool may be limited by the size of the well casing 9, whereas in surface applications of the tool there are no size limitations.

В другом варианте осуществления обеспечен способ генерирования пара, например, для закачки в пласт 11 для получения нефти из нефтяного пласта. Способ включает в себя подачу воздуха, воды, топлива и электропитания к парогенераторному инструменту; воспламенение топлива для создания пламени в камере 74 сгорания; выпускание воды из форсунок 6 вдоль наружной стенки 7 камеры сгорания таким образом, чтобы вода частично испарялась с образованием пара и протекала по наружной поверхности 72 стенки 7 камеры сгорания, при этом газообразные продукты сгорания из пламени протекают внутри камеры сгорания через внутренний диаметр, определенный внутри внутренней поверхности 71 стенки; и перемешивание пара и газообразных продуктов сгорания у выпуска 40 из камеры сгорания. Смесь пара и дымовых газов может поступать в пласт.In another embodiment, a method for generating steam is provided, for example for injection into a formation 11 for obtaining oil from an oil formation. The method includes supplying air, water, fuel and electrical power to a steam generating tool; igniting the fuel to create a flame in a combustion chamber 74; releasing water from nozzles 6 along an outer wall 7 of the combustion chamber so that the water partially evaporates to form steam and flows along the outer surface 72 of the wall 7 of the combustion chamber, wherein the combustion gas products from the flame flow inside the combustion chamber through an internal diameter defined inside the inner surface 71 of the wall; and mixing the steam and the combustion gas products at the outlet 40 of the combustion chamber. The mixture of steam and combustion gases can flow into the formation.

Подача воздуха, воды, топлива и электропитания к инструменту может быть достигнута различныThe supply of air, water, fuel and electricity to the tool can be achieved in different ways.

- 12 047906 ми способами. Например, входные вещества в инструмент можно подавать с помощью многоканального шлангокабеля. Альтернативно, тракт для входных веществ, таких как воздух, может обеспечиваться пространством между инструментом и обсадной 9 колонной скважины, в частности - кольцевым пространством, при этом инструмент включает в себя порт 90. Компонент 5 воспламенения может быть использован для инициирования горения подаваемого топлива и воздуха с образованием пламени внутри камеры сгорания. Воду, поступающую в инструмент через многоканальный шлангокабель, можно выпускать через водяные форсунки 6. Форсунки 6 могут быть ориентированы так, чтобы воду можно было выпускать, по меньшей мере, частично аксиально в направлении выпуска 40 камеры сгорания. Вода, протекающая вдоль длины L нагретой стенки 7 камеры сгорания, испаряется в пар.- 12 047906 methods. For example, the input substances can be supplied to the tool using a multi-channel umbilical cable. Alternatively, the path for the input substances, such as air, can be provided by the space between the tool and the casing 9 of the well, in particular the annular space, wherein the tool includes a port 90. The ignition component 5 can be used to initiate combustion of the supplied fuel and air with the formation of a flame inside the combustion chamber. Water supplied to the tool through the multi-channel umbilical cable can be discharged through water nozzles 6. The nozzles 6 can be oriented so that water can be discharged at least partially axially in the direction of the outlet 40 of the combustion chamber. Water flowing along the length L of the heated wall 7 of the combustion chamber evaporates into steam.

Пар и газообразные продукты сгорания, а также какую-либо неиспарившуюся воду можно направлять со сближением, например, за счет прохождения через редукционный конус 14, 80 до вхождения в нефтяной пласт 11. Редукционный конус направляет и принудительно перемешивает пар и/или воду после прохождения вдоль стенки 7 камеры сгорания и газообразные продукты сгорания, выходящие из выпуска 40 камеры сгорания. Это повышает паросодержание и снижает выходную температуру газообразных продуктов сгорания.The steam and gaseous combustion products, as well as any unevaporated water, can be directed with convergence, for example, by passing through a reducing cone 14, 80 before entering the oil reservoir 11. The reducing cone directs and forcibly mixes the steam and/or water after passing along the wall 7 of the combustion chamber and the gaseous combustion products exiting the outlet 40 of the combustion chamber. This increases the steam content and reduces the outlet temperature of the gaseous combustion products.

Вода, подаваемая в инструмент 100, может представлять собой неочищенную воду, например непитьевую пресную воду, жесткую воду или морскую воду. Пар, генерируемый инструментом 100, может включать в себя перегретый пар.The water supplied to the tool 100 may be untreated water, such as non-potable fresh water, hard water, or sea water. The steam generated by the tool 100 may include superheated steam.

Можно использовать множество различных видов топлива, например природный газ, синтетический газ, пропан, водород или жидкое топливо.Many different types of fuel can be used, such as natural gas, synthetic gas, propane, hydrogen, or liquid fuel.

Для использования в типовых нефтяных пластах давление воздуха или газов может регулироваться от приблизительно 20 атм (1500 кПа) до приблизительно 100 атм (10500 кПа), а производительность инструмента может контролироваться до уровня выше 25 ММ БТЕ/ч.For use in typical oil reservoirs, air or gas pressure can be adjusted from approximately 20 atm (1500 kPa) to approximately 100 atm (10500 kPa), and tool performance can be controlled to levels above 25 MM BTU/hr.

Компоненты парогенератора 100 являются простыми и гибкими, что обеспечивает простоту эксплуатации, осмотра, ремонта и модификации. Инструмент обладает отличными охлаждающими свойствами и решениями для защиты воспламенителя от термической деструкции. Инструмент и способ эксплуатации инструмента для получения пара уменьшают или замедляют загрязнение окружающей среды. Благодаря конструкции и конфигурации компонентов инструмент способен выдерживать высокие температуры и давление при многократном использовании. Кроме того, инструмент способен создавать давление и/или избыточное давление в нефтяном пласте, поскольку газообразные продукты сгорания и пар могут закачиваться в скважину при различных давлениях. Высокая выходная мощность инструмента обеспечивает расширенные операции по добыче нефти во многих областях применения.The components of the steam generator 100 are simple and flexible, which ensures ease of operation, inspection, repair and modification. The tool has excellent cooling properties and solutions for protecting the igniter from thermal degradation. The tool and the method of operating the steam generating tool reduce or slow down environmental pollution. Due to the design and configuration of the components, the tool is able to withstand high temperatures and pressures during repeated use. In addition, the tool is able to create pressure and / or overpressure in the oil reservoir, since combustion gases and steam can be injected into the well at different pressures. The high output power of the tool provides extended oil production operations in many applications.

Общие понятия.General concepts.

A. Инструмент для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания, содержащий первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; камеру сгорания, образованную в пределах базовой стенки и трубчатой стенки, проходящей от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, причем камера сгорания, выполнена с возможностью размещения в ней пламени и обеспечения прохода для выхода продуктов сгорания через выпуск; отверстие в базовой стенке, открытое в камеру сгорания; и воспламенитель, расположенный в указанном отверстии и заглубленный относительно камеры сгорания, указанный воспламенитель выполнен с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени.A. A tool for generating steam and gaseous combustion products, comprising a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a combustion chamber formed within a base wall and a tubular wall extending from the base wall to an outlet opposite the base wall, wherein the combustion chamber is configured to accommodate a flame therein and provide a passage for the exit of combustion products through the outlet; an opening in the base wall open into the combustion chamber; and an igniter located in said opening and recessed relative to the combustion chamber, said igniter configured to ignite the fuel and air to create a flame.

B. Инструмент по любому из пунктов А-Р, дополнительно содержащий канал для подачи по меньшей мере одного из входных веществ топлива и воздуха в камеру сгорания, указанный канал выполнен с возможностью обеспечения потока текучей среды вокруг воспламенителя.B. The tool according to any one of paragraphs A-P, further comprising a channel for supplying at least one of the input substances fuel and air into the combustion chamber, said channel being configured to provide a flow of fluid around the igniter.

C. Инструмент по любому из пунктов А-Р, в котором поток текучей среды является кольцевым вокруг воспламенителя.C. The instrument of any one of paragraphs A-P, wherein the flow of fluid is annular around the igniter.

D. Инструмент по любому из пунктов А-Р, дополнительно содержащий держатель, позиционирующий воспламенитель концентрически относительно трубчатой стенки, образующей камеру сгорания.D. The tool of any one of paragraphs A-P, further comprising a holder that positions the igniter concentrically relative to the tubular wall forming the combustion chamber.

E. Инструмент по любому из пунктов А-Р, дополнительно содержащий кольцевой зазор вокруг наружного диаметра держателя, при этом кольцевой зазор образует канал для подачи по меньшей мере одного из входных веществ топлива и воздуха в камеру сгорания.E. The tool of any one of paragraphs A-P, further comprising an annular gap around the outer diameter of the holder, wherein the annular gap defines a passage for feeding at least one of the input substances fuel and air into the combustion chamber.

F. Инструмент по любому из пунктов А-Р, дополнительно содержащий сужение в камере сгорания.F. The tool according to any of paragraphs A-P, further comprising a restriction in the combustion chamber.

G. Инструмент по любому из пунктов А-Р, в котором указанное отверстие проходит аксиально концентрически с длинной осью камеры сгорания, а базовая стенка ортогональна относительно длинной оси.G. The tool of any one of paragraphs A-P, wherein said bore extends axially concentric with the long axis of the combustion chamber and said base wall is orthogonal to the long axis.

Н. Инструмент для генерирования пара и газообразных продуктов сгорания, содержащий: первый конец, выполненный с возможностью приема входных веществ, включающих в себя воздух, топливо и воду; трубчатую стенку, проходящую от базовой стенки до выпуска, противоположного базовой стенке, указанная трубчатая стенка выполнена с возможностью размещения в ней пламени; воспламенитель внутри трубчатой стенки, выполненный с возможностью воспламенения топлива и воздуха для создания пламени; и канал, подающий по меньшей мере одно входное вещество внутрь инструмента и окружающий наружную окружность воспламенителя.H. A tool for generating steam and gaseous combustion products, comprising: a first end configured to receive input substances including air, fuel and water; a tubular wall extending from a base wall to an outlet opposite the base wall, said tubular wall configured to accommodate a flame therein; an igniter inside the tubular wall configured to ignite the fuel and air to create a flame; and a channel supplying at least one input substance inside the tool and surrounding the outer circumference of the igniter.

I. Инструмент по любому из пунктов А-Р, дополнительно содержащий держатель, в котором устаI. The tool according to any of paragraphs A-P, further comprising a holder in which the

--

Claims

an igniter is installed, wherein said holder is connected to the base wall and forms part of it, wherein said channel is an annular gap around the outer diameter of the holder.

J. The instrument of any one of paragraphs A through P, wherein said passage is for the combined introduction of fuel and air into the combustion chamber.

K. The tool of any one of paragraphs A-P, further comprising an annular water passage extending substantially concentrically around said passage but fluidly isolated therefrom.

L. The tool of any one of paragraphs A through P, further comprising: an air passage extending into the tool from the first end; a fuel passage extending into the tool from the first end; wherein the air passage and the fuel passage combine at a junction within the tool, and the passage is configured for a combined fuel and air flow.

M. A tool according to any of paragraphs A-P, in which the fuel channel terminates in a plurality of nozzles leading to a junction, wherein the junction has an internal volume exceeding the fuel channel, which allows expansion of fuel from the fuel channel into the junction.

N. The tool of any one of paragraphs A-P, further comprising a fuel passage extending from the first end to a location open to the rear of the igniter.

O. A tool according to any of paragraphs A through P, wherein the igniter is recessed into a hole in the base wall so that the igniter is exposed but offset rearward from the base wall.

R. The tool of any one of paragraphs A-P, wherein said channel has an outlet configured to release said in the form of an annular outlet that is substantially concentric with respect to the long axis of the igniter.

The description and examples are intended to make the present invention more understandable to a person skilled in the art. The invention should not be limited by the description and examples, but, on the contrary, should have a broad interpretation.

CLAUSE OF INVENTION

1. An instrument for generating steam and gaseous combustion products, comprising:

a first end configured to receive input substances including air, fuel and water;

a tubular wall extending from the base wall to an outlet opposite the base wall, said tubular wall being configured to accommodate a flame;

an igniter inside the tubular wall, configured to ignite fuel and air to create a flame;

a channel configured to supply at least one input substance into the tool and surrounding the outer circumference of the igniter; and a fuel channel extending from the first end to a location open to the rear side of the igniter.

2. The tool according to claim 1, further comprising a holder in which an igniter is installed, wherein said holder is connected to the base wall and forms part of it, wherein said channel is an annular gap around the outer diameter of the holder.

3. The tool of claim 1, wherein the igniter is recessed into an opening in the base wall so that the igniter is open but offset rearward from the base wall.

4. The tool of claim 3, wherein said channel has an outlet configured to release said at least one input substance in the form of an annular outlet that is substantially concentric with respect to the long axis of the igniter.

5. An instrument for generating steam and gaseous combustion products, comprising:

a channel configured to feed at least one input substance into the tool and surrounding the outer circumference of the igniter; and a holder in which the igniter is mounted, wherein said holder is connected to the base wall and forms part of it, wherein said channel is an annular gap around the outer diameter of the holder and provides a combined input of fuel and air into the combustion chamber.

6. The tool of claim 5, further comprising an annular water channel extending substantially concentrically around said channel but fluidly isolated therefrom.

7. An instrument for generating steam and gaseous combustion products, comprising:

-