KR101858605B1 - Steam Injection Apparatus of Enhanced Oil Recovery Device using Natural Gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온, 고압의 스팀을 발생시켜 인젝션웰에 주입시키기 위한 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치를 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 고압의 천연가스를 공급하는 고압천연가스압축장치와, 고압물분사장치와, 고압에어압축장치를 각각 모듈로써 버너에 연결하되, 상기 버너의 내부에 화염방사관을 구비하고, 상기 화염방사관 둘레에 물을 미립화시켜 분사함으로써 고온, 고압의 스팀이 다량 발생되도록 하여 레저버에 열 및 압력을 효과적으로 전달할 수 있도록 한 것이다.
이에 따라 본 발명은 파이프 라인 관내에서 스팀을 발생시킴에 따른 상분리 현상에 의한 효율 저하됨을 방지하고, 버너의 화염으로 직접 고압, 고온의 스팀을 발생시킴과 동시에 발생된 스팀이 직접 레저버의 인젝션웰에 주입될 수 있도록 함으로써 열효율을 높일 수 있고, 스팀 발생효율을 향상시킬 수 있게 되는 등의 유용한 효과가 있다. An object of the present invention is to provide a steam injector for an EOR plant using natural gas for generating high-temperature, high-pressure steam and injecting it into an injection well.
To this end, the present invention is characterized in that a high-pressure natural gas compression device, a high-pressure water injection device, and a high-pressure air compression device that supply high-pressure natural gas are connected to a burner as modules, respectively, The steam is jetted around the flame radiation tube to spray a large amount of steam at a high temperature and a high pressure so that heat and pressure can be effectively transmitted to the reservoir.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and a device for preventing the efficiency deterioration due to phase separation caused by steam generation in a pipeline tube, to generate high-pressure and high-temperature steam directly by the flame of the burner, So that the thermal efficiency can be increased and the steam generating efficiency can be improved.
Description
본 발명은 여러 장치의 조합으로 된 EOR 설비에 천연가스를 연소시켜 얻은 열 캐리어로서의 스팀을 주입하기 위한 장치에 관한 것으로, 별도의 스팀 발생 및 주입을 위한 스팀 이송 장치가 필요하지 않으며, 생성된 스팀을 에너지 손실 없이 EOR 설비에 직접 주입할 수 있도록 한 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for injecting steam as a heat carrier obtained by burning natural gas in an EOR plant having a combination of various apparatuses, and there is no need for a separate steam generating and feeding device for steam injection, To an EOR facility without energy loss by using a natural gas.
주지하는 바와 같이, 유전에서 중질류의 생산을 위하여 다양한 구조로 된 EOR(석유회수증진:Enhanced Oil Recovery) 설비를 적용하고 있다. 대부분의 EOR 설비는 스팀, CO2, N2, 폴리머 등을 주입정에 주입함으로써 오일이 있는 레저버가 열과 압력을 받아 중질류 오일에서 경질류 오일로 전환되어 오일을 생산하게 되는 것이다.As known, EOR (Enhanced Oil Recovery) equipment with various structures has been applied for the production of heavy oil in the oil field. Most EOR plants inject steam, CO 2 , N 2 , polymers, etc. into the injection wells so that the oiled reservoirs receive heat and pressure to convert them from medium to light oil and produce oil.
이와 같이 오일이 있는 레저버에 열과 압력을 가하기 위하여 종래에는 버너로 물을 가열함으로써 스팀을 만들고, 스팀 펌프를 이용하여 스팀을 이송하여 레저버에 주입하고 있다. 이러한 스팀 발생을 위한 설비인 스팀 발생기(Steam generators)의 일예를 Society of Petroleum Engineers가 인터넷 웹사이트( 에 게시한 도면인 도 1에 의하여 살펴 볼 수 있다. 상기 스팀 발생기(이하 "인용발명"이라 함)는 공기와 함께 연료가 분사되어 점화됨과 동시에 화염을 복사부( radient section )와 대류부( convection section )로 방사하여 복사부와 대류부에 배치된 수관을 가열하여 얻은 스팀이 레저버의 주입정으로 주입하도록 하였던 것이다.In order to apply heat and pressure to the oil-containing reservoir, conventionally, water is heated by a burner to produce steam, and the steam is transferred to the reservoir by using a steam pump. An example of such steam generators, steam generators, can be seen in FIG. 1, which is published on the Internet website of the Society of Petroleum Engineers (hereinafter referred to as the "steam generator" Is injected with air and ignited, and at the same time, the flame is radiated to a radiant section and a convection section, and steam, which is obtained by heating the water tube disposed in the radiation section and the convection section, .
그러므로, 인용발명은 버너로 가열된 배관 내부에서 스팀이 발생되는 간접가열 방식이어서 스팀 발생량이 버너의 크기와 상관관계가 있으며, 지층내부의 레저버에 대량의 고압 스팀을 투입하기 위하여 버너의 크기를 초대형으로 제작하여야 한다. Therefore, the cited invention is an indirect heating method in which steam is generated inside a pipe heated by a burner, so that the amount of steam generated is correlated with the size of the burner. In order to feed a large amount of high-pressure steam into the reservoir inside the bed, It should be made in extra large size.
따라서, 지층의 오일 레저버에 대량의 고압 스팀을 주입하기 위하여 초대형 버너가 필수적이며, 이러한 초대형 버너의 작동을 위하여 대형의 에어컴프레셔, 대형의 물공급펌프가 필요하게 되었으므로 제작비용이 증대 되는 문제점이 있는 것이다.Therefore, a super large-sized burner is required to inject a large amount of high-pressure steam into the oil reservoir of the stratum, and a large-sized air compressor and a large-sized water supply pump are required for operation of the super-sized burner. It is.
특히, 상기한 바와 같이 인용발명은 파이프 라인을 가열하여 스팀을 얻는 간접가열방식이므로 발생된 스팀이 이동하면서 기상(氣狀)과 액상(液狀)으로 상분리되어 배관을 흐르게 되는 것이어서 스팀 발생 효율이 크게 저하될 뿐만 아니라, 스팀의 압력과 온도가 불균일하게 되어 경질유 전환 효율이 낮아지게 되는 문제점이 있는 것이다.Particularly, as described above, since the reference invention is an indirect heating method in which steam is obtained by heating a pipeline, the generated steam is phase-separated in a vapor phase and a liquid phase to flow through the pipeline, But also the pressure and temperature of the steam become uneven and the conversion efficiency of the light oil becomes low.
아울러, 인용발명에 의한 파이프 라인으로 연결된 스팀 주입 방식은 파이프의 연결부위, 분기부위 등에서 상분리가 더욱 심화되므로 상분리의 감소를 위한 단열에 더 많은 투자를 하여야 하며, 파이프 라인 가열 방식에 의한 간접가열방식으로는 스팀 발생량을 충분한 수준으로 늘리기 어려운 문제점이 있는 것이다.In addition, the steam injection system connected by the pipeline according to the cited invention requires further investment in insulation for reducing the phase separation since the phase separation is further deepened at the connection portion and the branch portion of the pipe, and indirect heating It is difficult to increase the amount of steam generated to a sufficient level.
아울러, 도2로 보인 바와 같이 종래의 스팀발생장치는 버너를 포함한 캡(cab)영역, 복사부( radient section )와 대류부( convection section )가 일체화되어 정밀하게 조립, 제작되어야 하므로 각종 조립, 계측 장비 등을 갖출 수 없는 현장에서는 조립이 불가능하므로 레저버와 원격한 거리의 공장에서 제작됨에 따라 장대한 설비를 현장까지 운반하기 어려우며 설치 작업에도 어려움이 수반되고, 그 결과 유전의 규모에 부합되는 플랜트를 확보하지 못하여 오일 생산을 포기하는 경우까지 발생하게 되는 문제점이 있다. 더욱이 이러한 인용발명은 설비의 규모가 장대하여 장비의 부분 교체 등 보수 작업 역시 쉽지 않은 문제점이 있는 것이다.In addition, as shown in FIG. 2, since the conventional steam generator includes a cab region including a burner, a radial section and a convection section, Equipment can not be assembled in the field can not be assembled, so it is manufactured at a factory remote from the reservoir, it is difficult to transport the grand facility to the site and installation work is difficult, resulting in a plant that meets the scale of the oilfield And thus the oil production is abandoned. In addition, such cited invention has a problem in that repair work such as partial replacement of equipment is not easy.
본 발명의 목적은 종래의 파이프 라인 가열 방식에 의한 스팀 발생 방식에서 탈피하여 버너의 화염방사관에서 직접 고압, 고온의 스팀을 발생시킴과 동시에 고온, 고압의 스팀이 인젝션웰에 주입되도록 함으로써 스팀 생산을 위한 에너지 소모를 줄이도록 하며, 스팀 발생효율을 향상시키도록 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a steam generator which is capable of generating high-pressure and high-temperature steam directly from a flame radiation pipe of a burner, And to provide a steam injector of an EOR plant using natural gas for improving the efficiency of steam generation.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치는 고압펌프가 물탱크의 물을 필터에 통과시켜 여과한 후 고압으로 저장조에 저장하며, 상기 저장조의 물이 버너로 공급되도록 하기 위한 고압물분사장치; 고압연료저장장치에 압축펌프가 연결되며, 상기 고압연료저장장치의 가스를 압축펌프가 압축하여 연료량제어밸브로 압송하고, 상기 연료량제어밸브를 통해 설정된 양의 압축가스가 상기 버너에 공급하도록 하여서 된 고압천연가스압축장치; 고압저장장치에 공기압축기가 연결하며, 상기 고압저장장치의 공기가 공기량제어밸브로 압송되고, 상기 공기량제어밸브를 통해 설정된 양의 공기가 상기 버너에 공급되도록 하여서 된 고압에어압축장치; 및 상기 고압물분사장치와 고압천연가스압축장치와 고압에어압축장치가 버너에 연결되어 고압으로 분사되는 물분자로부터 직접 고온, 고압의 스팀을 생산하되,In order to accomplish the above object, the present invention provides a steam injection apparatus for an EOR plant using natural gas, wherein a high-pressure pump passes water in a water tank through a filter and stores the filtered water in a storage tank at a high pressure, A high pressure water injection device for allowing the high pressure water injection device; A compression pump is connected to the high-pressure fuel storage device, the compression pump compresses the gas in the high-pressure fuel storage device, pressurizes the fuel by the fuel quantity control valve, and supplies a predetermined amount of compressed gas through the fuel quantity control valve to the burner High pressure natural gas compression system; Pressure storage device is connected to an air compressor, the air in the high-pressure storage device is fed to the air volume control valve, and a predetermined amount of air is supplied to the burner through the air volume control valve; And the high-pressure water injection device, the high-pressure natural gas compression device, and the high-pressure air compression device are connected to the burner to produce high-temperature, high-pressure steam directly from water molecules injected at high pressure,
상기 버너는 관체상의 하우징과, 상기 하우징의 일측에 물분사노즐이 환상으로 설치되고, 상기 물분사노즐의 입구가 상기 고압물분사장치의 역지변과 연통되며, 상기 환상으로 설치된 물분사노즐의 직경보다 작은 직경의 화염방사관이 구비되고, 상기 화염방사관의 내부에는 상기 고압천연가스압축장치의 역지변과 연결된 연료분사노즐과 상기 고압에어압축장치의 역지변과 연통되는 공기분사노즐이 설치되며, 상기 연료분사노즐과 공기분사노즐의 전방에는 점화장치가 설치되어 상기 점화장치에 의해 점화된 연료분사노즐의 화염에 공기분사노즐에서 연소에 필요한 공기가 공급되어 화염이 형성, 유지됨과 아울러 상기 화염방사관 외주를 통과하는 물분사노즐의 물입자가 화염방사관의 화염에 의해 스팀으로 상변화되어 하우징의 배출관으로 배출되도록 하여서 된 것이다.The burner includes a tubular housing, a water injection nozzle annularly installed at one side of the housing, an inlet of the water injection nozzle communicating with a backflow of the high-pressure water injection device, and a diameter of the annularly installed water injection nozzle And an air injection nozzle communicating with the reverse side of the high pressure air compression device is installed in the inside of the flame radiation pipe, and a fuel injection nozzle connected to the reverse side of the high pressure natural gas compression device is provided in the flame radiation pipe. An ignition device is provided in front of the fuel injection nozzle and the air injection nozzle so that air necessary for combustion is supplied from the air injection nozzle to the flame of the fuel injection nozzle ignited by the ignition device to form and maintain the flame, The water particles of the water spray nozzle passing through the outer circumference of the radiation pipe are phase-changed into steam by the flame of the flame radiation tube, The hayeoseo that will.
이와 같이 하여 본 발명의 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치는 파이프 라인 관내에서 스팀을 발생시킴에 따른 상분리 현상에 의해 효율 저하되는 종래의 방식과는 달리, 버너의 화염으로 직접 고압, 고온의 스팀을 발생시킴과 동시에 발생된 스팀이 직접 레저버의 인젝션 웰에 주입될 수 있도록 함으로써 열효율을 높일 수 있고, 스팀 발생효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 파이프를 가열하여 스팀을 얻는 종래의 방식에 비하여 그 구조를 월등히 단순화할 수 있으면서도 스팀발생효율이 높으며 고온의 스팀이 직접 인젝션 웰에 주입되므로 레저버의 경질유 전환 효율을 높일 수 있게 되는 유용한 효과가 있다. As described above, unlike the conventional method in which the efficiency of the steam injecting apparatus using the natural gas of the present invention is lowered by phase separation due to steam generation in the pipeline, The steam generated and the generated steam can be directly injected into the injection well of the reservoir, thereby improving the thermal efficiency and improving the steam generating efficiency. In addition, the conventional method The structure can be greatly simplified, but the steam generating efficiency is high and the high temperature steam is directly injected into the injection well, so that the light oil conversion efficiency of the reservoir can be increased.
도1은 종래의 EOR 설비용 스팀 발생 장치의 구조를 예시한 설명도.
도2는 종래의 EOR 설비용 스팀 발생 장치의 구조의 전체적인 외형을 보인 사시도.
도3은 종래의 인젝션 웰에 스팀 주입을 실시하여 오일을 생산하는 과정을 보인 개념도.
도4는 본 발명에 의한 EOR 설비용 스팀 발생 장치의 구조를 예시한 설명도.
도5는 본 발명에 사용되는 스팀발생을 위한 버너를 보인 종단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a structure of a conventional steam generator for EOR equipment. FIG.
2 is a perspective view showing a general outline of a structure of a conventional steam generator for EOR equipment.
3 is a conceptual view showing a process of producing oil by performing steam injection into a conventional injection well.
4 is an explanatory diagram illustrating the structure of a steam generator for an EOR system according to the present invention.
5 is a longitudinal sectional view showing a burner for generating steam used in the present invention.
이하, 본 발명의 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a steam injector of an EOR plant using natural gas according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3에 스팀 주입 장치에 의하여 생산된 스팀을 인젝션웰(500)에 투입하여 오일이 있는 레저버(700)가 열과 압력을 받아 사암층에 산재되어 있던 중질류 오일이 흘러내리면서 경질류 오일로 전환되어 프로덕션웰(600)을 통해 펌핑함으로써 오일을 생산할 수 있는 EOR 설비를 사용한 오일 생산 과정을 개념적으로 도시하였다.3, the steam produced by the steam injecting device is injected into the injection well 500, and the oil-containing
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로 사암층에 산재하는 오일로 된 레저버(700)에서 오일을 생산하기 위하여 인젝션웰(500)을 통하여 레저버(700)의 일측에 고온, 고압의 스팀을 적용하여 스팀이 혼화층을 거쳐 레저버(700)에 산재된 오일에 열과 압력을 가함으로써 중질류 오일에서 경질류 오일로 전환되면서 모아지고, 이를 프로덕션웰(600)에서 흡입하여 배출하도록 함으로써 경질류 오일을 생산할 수 있게 되었다.As can be seen, high temperature and high pressure steam is applied to one side of the
그러므로, 고온이면서 고압인 대량의 스팀 생산이 필수적이며, 이를 위하여 본 발명은 종래와 같이 파이프를 가열하여 스팀을 얻는 간접 가열 방식이 아닌 직접 가열 방식에 의하여 고온, 고압의 스팀을 대량으로 생산할 수 있게 제공된다.Therefore, it is indispensable to produce a large amount of steam at a high temperature and a high pressure. To this end, the present invention is not limited to an indirect heating method in which steam is heated by heating pipes, / RTI >
이를 위하여 본 발명은 도 4로 보인 바와 같은 EOR 설비용 스팀 발생 장치를 구성하였다. 이러한 본 발명에 의한 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치는 고압의 물을 버너로 공급하기 위한 고압물분사장치(100); 연소에 필요한 연료로 이용되는 고압의 천연가스를 공급하는 고압천연가스압축장치(200); 연소에 필요한 고압의 공기를 공급하는 고압에어압축장치(300)를 구비한다.To this end, the present invention constitutes a steam generator for EOR equipment as shown in FIG. The apparatus for injecting steam of an EOR plant using natural gas according to the present invention comprises a high-
아울러, 상기 고압물분사장치(100)는 물탱크(101)와 필터(102) 그리고 고압펌프(103)에 의하여 물탱크(101)의 물을 여과한 후 고압으로 저장조(104)에 저장하며, 저장조(104)의 물 배출량을 측정하기 위하여 유량계(105) 및 역지변(106)을 거쳐 버너(400)로 공급되도록 한다.The high-pressure
또한, 본 발명에서 고압천연가스압축장치(200)는 복수의 고압가스탱크(206)로 구성된 고압연료저장장치(202)에 압축펌프(201)를 연결하여 압축완료 후 연료량제어밸브(203)로 압송하며, 상기 연료량제어밸브(203)는 관리자나 자동 제어 장치에 의하여 설정된 양의 CNG를 가스유량계(204) 및 역지변(205)을 통하여 버너(400)에 공급하도록 한다.In the present invention, the high-pressure natural-
아울러, 본 발명의 고압에어압축장치(300)는 복수의 고압공기탱크(306)로 구성된 고압저장장치(302)에 공기압축기(301)를 연결하고, 공기 공급량을 제어하기 위한 공기량제어밸브(303)로 압송하며, 상기 공기량제어밸브(303)는 관리자나 자동 제어 장치에 의하여 설정된 양의 공기를 에어유량계(304) 및 역지변(305)을 통하여 버너(400)에 공급되도록 한다.The high-pressure
상기 본 발명에 의한 고압물분사장치(100)와 고압천연가스압축장치(200), 고압에어압축장치(300)의 역지변(106),(205),(305) 출구는 버너(400)에 연결되며, 버너(400)는 도5로 보인 바와 같은 구조로 제작될 수 있다.The
즉, 본 발명에서는 버너(400)를 관체상의 하우징(401)으로 구성하고, 하우징(401)의 일측에 물분사노즐(402)을 환상(環狀)으로 설치하며, 상기 물분사노즐(402)의 입구는 상기 고압물분사장치(100)의 역지변(106)과 연통되도록 하며, 상기 환상으로 설치된 물분사노즐(402)들의 직경보다 작은 직경의 화염방사관(405)을 구비하고, 상기 화염방사관(405)의 내부에는 상기 고압천연가스압축장치(200)의 역지변(205)과 연결된 연료분사노즐(404)과, 상기 고압에어압축장치(300)의 역지변(305)과 연통되는 공기분사노즐(403)을 설치하며, 상기 연료분사노즐(404)과 공기분사노즐(403)의 전방에는 점화장치(406)를 설치하여 상기 점화된 연료분사노즐(404)의 화염에 공기분사노즐(403)에서 연소에 필요한 공기가 공급되어 화염이 형성, 유지됨과 아울러 화염방사관(405) 외주를 통과하는 물분사노즐(402)의 물입자가 스팀으로 상변화되어 하우징(401) 하방의 배출관(407)으로 배출되도록 하여서 된 것이며, 상기 배출관(407)은 레저버(700) 상방의 인젝션웰(500)과 연결하여서 된 것이다.That is, in the present invention, the
이와 같이 된 본 발명은 먼저 물탱크(101)에 물을 적정레벨로 채우고 고압펌프(103)를 작동시킴으로써 필터(102)에서 정화된 물이 저장조(104)에 채워지도록 준비한다. 이어서 압축펌프(201)를 작동시켜 압축천연가스가 목표하는 고압으로 고압가스탱크(206)에 채워지도록 한 상태에서 연료량제어밸브(203)를 닫아 작동 대기 상태로 하고, 공기압축기(301)를 가동하여 고압공기탱크에 목표 압력으로 공기압이 저장되도록 하며, 공기량제어밸브(303)를 닫아 작동 대기 상태로 하는 것이다.The present invention as described above prepares water to be filled in the
이러한 상태에서 먼저 연료량제어밸브(203)를 열어 연료가 가스유량계(204) 및 역지변(205)을 거쳐 버너(400)의 연료분사노즐(404)로 분사되도록 한다. 이어서, 점화장치(406)를 가동하여 연료분사노즐(404)에서 분사되는 연료가 점화되도록 한 다음 공기량제어밸브(303)를 열어 공기가 에어유량계(304), 역지변(305)을 경유하여 버너(400)의 공기분사노즐(403)로 분사되도록 하는 것이다.The fuel
이에 따라 상기 연료량제어밸브(203)에 의하여 점화된 연료분사노즐(404)에 최적량의 압축천연가스가 공급되어 화염이 형성된 상태에서 공기량제어밸브(303)에 의하여 제어된 충분한 양의 산소가 공급될 수 있어서 연소상태가 유지되는 것이므로 화염이 화염방사관(405) 내부에서 도면상 하방으로 분사되고, 그 결과 화염방사관(405)이 가열되며, 이러한 상태에서 고압펌프(103)에 의한 압력으로 압송되는 물이 물분사노즐(402)에서 분사되면서 최적의 입도로 미립화되고, 이러한 미립화된 물입자는 화염관의 둘레에 닿아 기상으로 상변화하면서 스팀으로 되는 것이다.Accordingly, an optimum amount of the compressed natural gas is supplied to the
이와 같이 본 발명은 고압으로 분사되는 물의 미립화된 입자가 고열로 가열된 화염방사관(405)의 둘레에 닿는 순간 스팀으로 상변화하면서 부피가 팽창되므로 고온이면서도 매우 높은 압력으로 생성된 스팀이 하우징(401) 하방의 배출관(407)으로 배출되는 것이다. 이와 같이 하여 배출된 스팀은 도3으로 보인 인젝션웰(500)에 주입되는 것이고, 레저버(700)에 도달하여 레저버(700)에 고온, 고압의 스팀이 적용되어 레저버(700)의 사암층에 산재된 중질유의 점도를 저하시켜 경질유가 흘러내려 모이게 되고, 이는 프로덕션웰(600)에서 펌핑을 실시하여 오일이 지상으로 배출되는 것이다.As described above, according to the present invention, since the atomized particles of water sprayed at a high pressure are swollen by the phase change to steam at the moment when it touches the circumference of the
아울러, 본 발명에서는 물분사노즐(402)의 분사 방향을 경사지게 하여 화염관의 둘레에 물입자가 도달하도록 함으로써 고압펌프(103)에 의하여 압송된 물이 물분사노즐(402)에서 미립화되어 분사됨과 동시에 전량 화염방사관(405) 둘레에 도달하도록 함으로써 신속하고 효율적으로 스팀이 생산될 수 있는 것이다.In addition, according to the present invention, the spray direction of the
또한, 본 발명에서는 하우징(401)의 각도가 도5로 보인 바와 같이, 하향하고 있는 화염방사방향과 일치하도록 하향, 경사 설치되도록 함으로써 스팀의 생성과 동시에 배출관(407)으로 배출되어 인젝션웰(500)에 주입될 수 있도록 함으로써 생성된 스팀의 이송 방향을 별도로 하향 꺽음할 필요가 없게 되어 기수 분리율을 줄일 수 있으므로 인젝션웰(500)에 주입되는 스팀의 품질 개선에도 기여할 수 있게 되는 것이며, 상기 배출관(407)이 하우징(401)과 연결되는 부위는 하우징(401)과 동일하게 하고, 배출관(407)이 스팀이송관(800)과 연결되는 부위는 스팀이송관(800)과 동일하도록 상광하협의 형태로 제작함으로써 생성된 스팀이 와류 등에 의한 에너지 손실을 최소화하여 스팀이송관(800)으로 주입될 수 있다. 5, the angle of the
이에 더하여 본 발명에서는 버너(400)의 하우징(401)에 환설되는 물분사노즐(402)의 후방에 물수용조(408)를 형성함으로써 화염에 의하여 발생된 열이 상승하여 물수용조(408)를 가열하도록 하여 물분사노즐(402)에서 분사되기 전 저류하면서 예열된 물이 물분사노즐(402)에서 분사되어 화염방사관(405)에서 증발하도록 함으로써 스팀 발생 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, by forming the water receiving
이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
100: 고압물분사장치 101: 물탱크 102: 필터
103: 고압펌프 104: 저장조 105: 유량계
106: 역지변 200: 고압천연가스압축장치 201: 압축펌프
202: 고압연료저장장치 203: 연료량제어밸브 204: 가스유량계
205: 역지변 206: 고압가스탱크 300: 고압에어압축장치
301: 공기압축기 302: 고압저장장치 303: 공기량 제어밸브
304: 에어유량계 305: 역지변 400: 버너
401: 하우징 402: 물분사노즐 403: 공기분사노즐
404: 연료분사노즐 405: 화염방사관 406: 점화장치
407: 배출관 408: 물수용조 500: 인젝션웰
600: 프로덕션웰 700: 레저버 800: 스팀 이송관100: high pressure water jetting device 101: water tank 102: filter
103: high-pressure pump 104: reservoir 105: flow meter
106: backflow 200: high pressure natural gas compression device 201: compression pump
202: high-pressure fuel storage device 203: fuel quantity control valve 204: gas flow meter
205: Reverse operation 206: High pressure gas tank 300: High pressure air compression device
301: air compressor 302: high pressure storage device 303: air volume control valve
304: Air flow meter 305: Reverse flow 400: Burner
401: housing 402: water jet nozzle 403: air jet nozzle
404: fuel injection nozzle 405: flame spray tube 406: ignition device
407: Discharge tube 408: Water container 500: Injection well
600: production well 700: reservoir 800: steam transfer tube
Claims (6)
고압연료저장장치에 압축펌프가 연결되며, 상기 고압연료저장장치의 가스를 압축펌프가 압축하여 연료량제어밸브로 압송하고, 상기 연료량제어밸브를 통해 설정된 양의 압축가스가 상기 버너에 공급하도록 하여서 된 고압천연가스압축장치와,
고압저장장치에 공기압축기가 연결하며, 상기 고압저장장치의 공기가 공기량제어밸브로 압송되고, 상기 공기량제어밸브를 통해 설정된 양의 공기가 상기 버너에 공급되도록 하여서 된 고압에어압축장치와,
상기 고압물분사장치, 고압천연가스압축장치 및 고압에어압축장치가 버너에 연결되어 고압으로 분사되는 물분자로부터 직접 고온, 고압의 스팀을 생산하되,
상기 버너는 관체상의 하우징과, 상기 하우징의 일측에 물분사노즐이 환상으로 설치되며, 상기 물분사노즐의 입구가 상기 고압물분사장치의 역지변과 연통되며,
상기 환상으로 설치된 물분사노즐의 직경보다 작은 직경의 화염방사관이 구비되고, 상기 화염방사관의 내부에는 상기 고압천연가스압축장치의 역지변과 연결된 연료분사노즐과 상기 고압에어압축장치의 역지변과 연통되는 공기분사노즐이 설치되며,
상기 연료분사노즐과 공기분사노즐의 전방에는 점화장치가 설치되어 상기 점화장치에 의해 점화된 연료분사노즐의 화염에 공기분사노즐에서 연소에 필요한 공기가 공급되어 화염이 형성, 유지됨과 아울러 상기 화염방사관 외주를 통과하는 물분사노즐의 물입자가 화염방사관의 화염에 의해 스팀으로 상변화되어 하우징의 배출관으로 배출되도록 하여서 된 것임을 특징으로 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치.A high-pressure water injection device for allowing water in the water tank to pass through the filter to be filtered and stored in a storage tank at a high pressure, and water in the storage tank being supplied to the burner;
A compression pump is connected to the high-pressure fuel storage device, the compression pump compresses the gas in the high-pressure fuel storage device, pressurizes the fuel by the fuel quantity control valve, and supplies a predetermined amount of compressed gas through the fuel quantity control valve to the burner Pressure natural gas compression device,
Pressure storage device is connected to an air compressor, the air in the high-pressure storage device is pressure-fed by an air volume control valve, and a set amount of air is supplied to the burner through the air volume control valve,
The high-pressure water injection device, the high-pressure natural gas compression device, and the high-pressure air compression device are connected to the burner to produce high-temperature, high-pressure steam directly from water molecules injected at high pressure,
The burner includes a housing on a tubular body, and a water injection nozzle is annularly installed on one side of the housing, the inlet of the water injection nozzle is communicated with the reverse side of the high-pressure water injection device,
And a flame spraying tube having a diameter smaller than the diameter of the annularly installed water spray nozzle is provided, and a fuel injection nozzle connected to the backpressure of the high-pressure natural gas compression device and an inverse of the high- An air injection nozzle communicating with the air injection nozzle is provided,
An ignition device is provided in front of the fuel injection nozzle and the air injection nozzle so that air required for combustion is supplied from the air injection nozzle to the flame of the fuel injection nozzle ignited by the ignition device to form and hold the flame, Wherein water particles of the water spray nozzle passing through the outer circumference of the shell are phase-changed into steam by the flame of the flame spray tube and discharged to the discharge pipe of the housing.
상기 물분사노즐의 물입자 분사방향은 상기 화염방사관으로 향하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치.3. The method of claim 2,
And the water spray direction of the water spray nozzle is directed toward the flame spray tube.
상기 하우징이 하향 화염방사방향으로 경사 설치됨을 특징으로 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the housing is inclined in a downward flame radial direction.
상기 배출관이 하우징과 연결되는 부위는 하우징과 동일하고 배출관이 스팀이송관과 연결되는 부위는 스팀이송관과 동일하도록 상광하협의 형태로 됨을 특징으로 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치.3. The method of claim 2,
Wherein a portion where the discharge pipe is connected to the housing is the same as the housing, and a portion where the discharge pipe is connected to the steam delivery pipe is shaped like a vertical pipe so as to be the same as the steam pipe.
버너의 하우징에 환설되는 물분사노즐의 후방에 물수용조가 구성됨을 특징으로 하는 천연가스를 이용한 EOR 설비의 스팀 주입 장치.3. The method of claim 2,
Wherein a water receiving vessel is provided at the rear of a water injection nozzle which is installed in the housing of the burner.
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| KR20210055134A (en) | 2019-11-06 | 2021-05-17 | 광신기계공업 주식회사 | Optimized Steam Injector for Reservoir Injection Wells |
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