NO821883L

NO821883L - HEAT TREATMENT DEVICE

Info

Publication number: NO821883L
Application number: NO821883A
Authority: NO
Inventors: Charles E Burrill Jr; Martin E Smirlock; Ira P Krepchin; Brian J Doherty
Original assignee: Foster Miller Ass
Priority date: 1980-10-07
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1982-06-04
Also published as: EP0200195A3; EP0061494A1; EP0200195A2; EP0061494B1; JPS57501537A; FR2491542A1; DE3176623D1; WO1982001214A1; EP0061494A4

Description

Denne oppfinnelse, angår prosesser og apparater for varmebehandling av geologiske undergrunnsformasjoner for bedre ut-nyttelse, av geologiske resurser. This invention relates to processes and devices for heat treatment of geological underground formations for better utilization of geological resources.

Varmebehandling av geologiske undergrunnsformasjoner utfø-res ofte for å bedre utnyttelsen av geologiske resurser. F.eks. har visse petroleumsmaterialer, de såkalte "tunge råoljer", slike viskbsitets-' og tyngdeegenskaper at de ikke lett kan strømme gjennom de porøse jordformasjoner, og følgelig er det meget vanskelig å utvinne disse materialer. Utvinning av slike petroleumsmaterialer kanøkes ved innføring av oppvarmede materialer i undergrunnsreservoaret for å senke viskositeten, øke mobiliteten og liknende formål. I andre utvinningssystemer kan varmebehandlingsapparater anvendes for befordring av kjemiske reaksjoner, for innledning av in situ-forbrenning eller retor-tering og liknende. Selv om varmebehandlingssystemer er blitt foreslått for bruk nede i borehullet, har de vist seg ikke å virke helt tilfredsstillende, delvis på grunn av forholdene i de fjerne, relativt utilgjengelige og ofte ugjestmilde omgivelser. Enkle og robuste konstruksjoner såvel som enkelt og pålitelig kontrollutstyr er ønskelig for effektiv drift. Det er også ofte ønskelig at systemet ikke innfører verken partikkel-formig materiale eller for meget oksygen i den geologiske formasjon som behandles. Heat treatment of geological underground formations is often carried out to improve the utilization of geological resources. E.g. certain petroleum materials, the so-called "heavy crude oils", have such viscosity and gravity properties that they cannot easily flow through the porous soil formations, and consequently it is very difficult to extract these materials. Extraction of such petroleum materials can be increased by introducing heated materials into the underground reservoir to lower viscosity, increase mobility and similar purposes. In other extraction systems, heat treatment devices can be used to promote chemical reactions, to initiate in situ combustion or retorting and the like. Although heat treatment systems have been proposed for use downhole, they have not been shown to work satisfactorily, in part due to the conditions in the remote, relatively inaccessible and often inhospitable environment. Simple and robust constructions as well as simple and reliable control equipment are desirable for efficient operation. It is also often desirable that the system does not introduce either particulate matter or too much oxygen into the geological formation being treated.

I henhold til en side ved oppfinnelsen er der anordnet et varmeb.ehandlingsapparat for anvendelse nede i et borehull, hvilket apparat omfatter et forbrenningstrinn med konstruksjon for intenst varm vegg-operasjon som danner en forbrennings- og retensjonssone for en brennstoff/oksydant-blanding og anten-ningssonekonstruksjon umiddelbart oppstrøms fra forbrenningssonen der en blanding av forstøvet, væskeformig brennstoff og oksydant antennes, sammen med et væskeinjiseringstrinn umiddelbart nedstrøms fra forbrenningssonen gjennom hvilket strømmen av stort sett partikkelfrie forbrenningsprodukter med høy temperatur strømmer fra forbrenningssonen og inn i hvilket sprøy-tes væske som skal fordampes. Lengden av kammerkonstruksjon som avgrenser varmvegg-forbrenningssonen er fortrinnsvis minst fem ganger dens breddediménsjon og sonen avgrenses av en ildfast vegg hvis overflate holdes på en høy temperatur over 1100°C i et arrangement der den brennende brennstoff/oksydant- blandingen holdes tilbake' i forbrenningssonen inntil forbrenningen er fullstendig slik at en stort sett partikkelfri strøm av forbrenningsprodukter avgis fra forbrenningssonen inn i den geologiske formasjon som skal behandles. Væskeinjiseringstrin-net har fortrinnsvis et langstrakt kammer med dimensjoner lik og aksielt på linje med varmvegg-forbrenningssonekammeret. According to one aspect of the invention, there is arranged a heat treatment apparatus for use down a borehole, which apparatus comprises a combustion stage with construction for intensely hot wall operation which forms a combustion and retention zone for a fuel/oxidant mixture and the antenna combustion zone construction immediately upstream of the combustion zone where a mixture of atomized liquid fuel and oxidant is ignited, together with a liquid injection stage immediately downstream of the combustion zone through which the stream of largely particulate free high temperature combustion products flows from the combustion zone and into which liquid is to be injected evaporates. The length of chamber construction delimiting the hot-wall combustion zone is preferably at least five times its width dimension and the zone is delimited by a refractory wall whose surface is maintained at a high temperature above 1100°C in an arrangement where the burning fuel/oxidant mixture is retained in the combustion zone until the combustion is complete such that a largely particle-free stream of combustion products is emitted from the combustion zone into the geological formation to be treated. The liquid injection stage preferably has an elongated chamber with dimensions equal to and axially aligned with the hot wall combustion zone chamber.

En termisk forøkningsprosess i henhold til oppfinnelsen for utvinning av hydrokarbonmaterialer og liknende fra geologiske undergrunnsformasjoner innbefatter anbringelse av forbrenningskammerkonstruksjon nede i borehullet nær den geologiske formasjon som.skal behandles, innføring av en blanding av væskeformig brennstoff og oksydant ved eller under støkiomet-risk forhold i en forbrenningssone i forbrenningskammerkonstruksjonen og antenning av blandingen, innføring av den brennende blanding i en forbrenningssone som avgrenses av veggkonstruk-sjonsoverflate som holdes på en temperatur over 1100°C, tilbake-holding av den brennende brennstoff/oksydant-blandihg i forbrenningssonen tilstrekkelig lenge til å sikre stort sett fullstendig forbrenning, og deretter angivelse av den resulterende, stort sett partikkelfrie, oksygenfrie produktblanding i undergrunnsf ormas jonen som skal behandles. Oppfinnelsen minsker mu-ligheten for gjentetting og/eller nedbryting av de naturlige porer i formasjonen som blandingen innføres i. I en foretrukket utføringsform blir den resulterende strøm av stort sett partikkelfri forbrenningsprodukter ført gjennom en fordampningssone mens vann injiseres i forbrenningsproduktstrømmen og en blanding av damp og forbrenningsprodukter innbefattende karbondioksyd injiseres i en oljeholdig formasjon for kjemisk og termisk stimu-lerende samvirkning for derved å øke den hastighet og effektivi-tet som reservoaret reagerer med. A thermal enhancement process according to the invention for the extraction of hydrocarbon materials and the like from underground geological formations includes placing a combustion chamber structure down the borehole near the geological formation to be treated, introducing a mixture of liquid fuel and oxidant at or below stoichiometric ratio in a combustion zone in the combustion chamber structure and igniting the mixture, introducing the burning mixture into a combustion zone bounded by wall construction surface maintained at a temperature above 1100°C, retaining the burning fuel/oxidant mixture in the combustion zone long enough to ensure substantially complete combustion, and then depositing the resulting substantially particulate-free, oxygen-free product mixture in the subsurface formation to be treated. The invention reduces the possibility of resealing and/or breakdown of the natural pores in the formation into which the mixture is introduced. In a preferred embodiment, the resulting stream of largely particle-free combustion products is passed through an evaporation zone while water is injected into the combustion product stream and a mixture of steam and combustion products including carbon dioxide are injected into an oily formation for chemical and thermal stimulating interaction to thereby increase the speed and efficiency with which the reservoir reacts.

Ved en spesiell utføringsform innbefatter varmebehandlingsapparatet en langstrakt sylindrisk hoveddel omtrent 15 cm i ytterdiameter som er anordnet nede i borehullet i et konvensjonelt oljebrønn-foringsrør. En varmebestandig tetningsmodul er anordnet for anvendelse umiddelbart over eller under varmebehandlingsapparatet for avtetting av foringsrøret nær formasjonen som skal behandles. Den varmebestandige tetningsmodul omfatter en ringformet dysekonstruksjon og metalltetningsringer som-er hydraulisk ekstrudert gjennom dysene inn i ringrommet mellom pakning og brønn-foringsrøret. Andre typer varmebestandige pakninger kan også anvendes. Forbrennings- og væskeinjiseringstrinnene er anordnet aksielt på linje i en felles langstrakt hylse som passer i brønnens foringsrør med et ringformet kjølekappekammer som strekker seg langs både forbrennings- og væskeinjiseringstrinnene gjennom hvilket væsken som skal fordampes ledes. Forbrenningstrinnet innbefatter en innretning som danner en brennstoffinjiseringssone med en forstøvningsdyse som innfører en godt forstøvet, brennstoffstråle i antenningssonen i en koaksial luftskjerm, og et med ildfast foring forsynt forbrenningskammer hvis overflate holdes på en intenst høy temperatur. Luft som innføres i antenningssqnen gjennom en virvelkanalkonstruksjon frembringer en påtrykket virvelstrøm som maksimaliserer aerodynamisk skjær- og brennstoff/luft-blandingshastigheter i en sterkt opprørt sone med moderat temperaturstigning som danner stabil antenning og øket brenn-stof fordampning i toroid-virvelen. Nedstrømsgrensen av den.på-trykte virvel-antenningssone avgrenses av en fast flammestabi-lisatorkonstruksjon som innbefatter konvergerende/divergerende strupekonstruksjon med en utstrakt og sterkt opprørt tilbake-strømningssone umiddelbart nedstrøms av strupekonstruksjonen som maksimaliserer forbrenningshastigheten i oppstrømsenden av varmvegg-forbrenningssonen. Nedstrøms av tilbakestrømnings-sonen og i fortsettelse av yarmvegg-forbrenningssonen' er et område med fri virvelpluggstrømning der forbrenningen fullføres. •Systemet tilveiebringer flammestabilisering i to separate, men med innbyrdes forbindelse anordnede områder, et første område virker som en antenningssone og det andre område frembringer et varmgass-resirkuleringsmønster som gir blandestabilitet i en sone med sterk turbulens og intenst tilbakeblandet strøm som befordrer effektiv forbrenning. Den varme ildfaste veggover-flate maksimaliserer forbrenning av eventuelle gjenværende ubrente materialer og varmeforsinkelsen i denne overflate ut-gjør en effektiv antenningskilde for gjenantenning og bidrar til å jevne ut variasjoner i varmeavgivningshastigheten som følge av prosessfluktuasjoner. In a particular embodiment, the heat treatment apparatus includes an elongated cylindrical main part approximately 15 cm in outer diameter which is arranged down the borehole in a conventional oil well casing. A heat resistant seal module is provided for use immediately above or below the heat treating apparatus for sealing the casing near the formation to be treated. The heat-resistant sealing module comprises an annular nozzle structure and metal sealing rings which are hydraulically extruded through the nozzles into the annulus between the gasket and the well casing. Other types of heat-resistant gaskets can also be used. The combustion and fluid injection stages are arranged axially in line in a common elongated sleeve that fits in the well casing with an annular cooling jacket chamber extending along both the combustion and fluid injection stages through which the fluid to be vaporized is directed. The combustion stage includes a device that forms a fuel injection zone with an atomization nozzle that introduces a well-atomized fuel jet into the ignition zone in a coaxial air shield, and a refractory-lined combustion chamber whose surface is maintained at an intensely high temperature. Air introduced into the ignition stage through a vortex channel construction produces a pressurized vortex that maximizes aerodynamic shear and fuel/air mixing velocities in a highly agitated zone with moderate temperature rise that forms stable ignition and increased fuel vaporization in the toroid vortex. The downstream boundary of the impinged vortex ignition zone is bounded by a fixed flame stabilizer structure which includes a converging/diverging throat structure with an extended and highly agitated backflow zone immediately downstream of the throat structure which maximizes the burning rate at the upstream end of the hot wall combustion zone. Downstream of the reflow zone and in continuation of the yarmwall combustion zone' is an area of free swirl plug flow where combustion is completed. •The system provides flame stabilization in two separate but interconnected areas, a first area acts as an ignition zone and the second area produces a hot gas recirculation pattern that provides mixing stability in a zone of strong turbulence and intense backmix flow that promotes efficient combustion. The hot refractory wall surface maximizes combustion of any remaining unburned materials and the heat delay in this surface constitutes an effective ignition source for re-ignition and helps to smooth out variations in the heat release rate as a result of process fluctuations.

En særlig sårbar komponent i brennersystemene er forbrenningskammerforingen som utsettes for høye varmespenninger både under drift av systemet og oppstartings-og nedkjølingsfåsene, og hyppig svikter. I henhold til en annen side ved oppfinnelsen innbefatter den rørformede forbrenningskammerenhet som er opptatt i den rørformede kjølekappeenhet et monolittisk rør av ildfast materiale hvis innvendige overflate avgrenser forbrenningssonen. En metall-forsterkningshylse omgir og strekker seg langs det ildfaste rør. Den innvendige overflate ikjølekappe-enheten og den utvendige overflate til forbrenningskammerenheten er slik dimensjonert at disse overflater er nær hverandre (mindre enn én millimeters avstand ) i standby-tilstand eller kald tilstand slik at forbrenningskammerenheten har begrenset frihet til å ekspandere idet denne ekspansjon stabiliseres av kjølekappeenheten slik at kdmpresjonskreftene i det ildfaste rør fortrinnsvis ikke overskrider ca. halve verdien av materi-alets tillatte trykkspenning, og materialene i forbrenningskammerenheten er slik valgt at der opprettes varmegradient-parametre over forbrenningskammerenheten for å holde det ildfaste rør i trykktilstand slik,at det ikke utsettes for trykkrefter som kan forårsake brudd i, det ildfaste materiale under oppstarting og nedkjøling av forbrenningssystemet, såvel som under normal drift. A particularly vulnerable component in the burner systems is the combustion chamber lining, which is exposed to high thermal stresses both during operation of the system and the start-up and cool-down phases, and frequently fails. According to another aspect of the invention, the tubular combustion chamber unit contained in the tubular cooling jacket unit includes a monolithic tube of refractory material whose inner surface delimits the combustion zone. A metal reinforcing sleeve surrounds and extends along the refractory tube. The inner surface of the cooling jacket unit and the outer surface of the combustion chamber unit are dimensioned so that these surfaces are close to each other (less than one millimeter distance) in standby or cold condition so that the combustion chamber unit has limited freedom to expand as this expansion is stabilized by the cooling jacket unit so that the compressive forces in the refractory pipe preferably do not exceed approx. half the value of the material's permissible compressive stress, and the materials in the combustion chamber unit are chosen in such a way that heat gradient parameters are created above the combustion chamber unit in order to keep the refractory pipe in a pressurized state so that it is not exposed to compressive forces that could cause breakage in the refractory material below starting and cooling down the combustion system, as well as during normal operation.

Selv om en rekke materialer kan benyttes i forbrenningskammerenheten , er silisiumblandinger foretrukne materialer for det ildfaste rør, og varmefaste metallegeringer såsom 304 syrefast stål, Hasteloy og Incoloy er foretrukket for forsterkningshylsen. Ildfast bindmateriale mellom forsterkningshylsen og det ildfaste rør gir et varmeovergangsområde og gradienten i dette område kan reguleres etter ønske, f.eks. med tilsetning av varmeledende partikler i bindmaterialet. Et varmeregule- • rende belegg kan også påføres metallhylsens ytre overflate. Although a variety of materials can be used in the combustion chamber assembly, silicon compounds are preferred materials for the refractory tube, and heat-resistant metal alloys such as 304 stainless steel, Hasteloy and Incoloy are preferred for the reinforcement sleeve. Refractory binding material between the reinforcement sleeve and the refractory tube provides a heat transition area and the gradient in this area can be regulated as desired, e.g. with the addition of heat-conducting particles in the binding material. A heat-regulating • coating can also be applied to the outer surface of the metal sleeve.

Ved en spesiell utføringsform som er.konstruert for bruk nede i borehullet, er kjølekappeenheten en langstrakt sylindrisk konstruksjon med en ytterdiameter på ca. 15 cm og en innerdia-meter på ca. 11 cm. Forbrenningskammerenheten som er anordnet i kjølekappeenheten innbefatter et rør av støpt silisiumkarbid som avgrenser et forbrenningskammer med diameter ca. 7., 5 cm og lengde ca. 92 cm. En forsterkningshylse av syrefast stål har en ytterdiameter som er noe mindre enn 11,5 cm slik at der fore-ligger et ringformet rom på ca. 0,25 mm mellom foringsenhetens utvendige overflate og kjølekappeenhetens innvendige overflate. Et overgangsområde mellom den syrefaste stålhylse og silisium-karbidrøret er fylt med et aluminiumoksyd-bindemiddel som har vesentlig høyere varmegradient enn både silisiumkarbidrøret og den syrefaste stålhylse. I tillegg er der påført-et tynt belegg av sirkonium på metall-forsterkningshylsens utside. Bren-nersystemet innbefatter en antenningssone-konstruksjon ved forbrenningskammerenhetens ene ende for innføring av en antent brennstoff/oksydant-blanding i forbrenningskammerenheten og et . væskeinjiseringstrinn umiddelbart nedstrøms av forbrenningskammerenheten gjennom hvilket en strøm av stort sett partikkelfrie forbrenningsprodukter med høy temperatur strømmer og inn. i hvilket væske fra kjølekappeenheten innsprøytes for fordampning. In a special design which is designed for use down the borehole, the cooling jacket unit is an elongated cylindrical construction with an outer diameter of approx. 15 cm and an inner diameter of approx. 11 cm. The combustion chamber assembly which is arranged in the cooling jacket assembly includes a tube of cast silicon carbide which defines a combustion chamber with a diameter of approx. 7., 5 cm and length approx. 92 cm. A reinforcing sleeve made of acid-resistant steel has an outer diameter that is slightly less than 11.5 cm, so that there is an annular space of approx. 0.25 mm between the liner unit's outer surface and the cooling jacket unit's inner surface. A transition area between the acid-resistant steel sleeve and the silicon carbide tube is filled with an aluminum oxide binder which has a significantly higher heat gradient than both the silicon carbide tube and the acid-resistant steel sleeve. In addition, a thin coating of zirconium is applied to the outside of the metal reinforcement sleeve. The burner system includes an ignition zone construction at one end of the combustion chamber unit for introducing an ignited fuel/oxidant mixture into the combustion chamber unit and a . liquid injection stage immediately downstream of the combustor assembly through which a stream of largely particulate free high temperature combustion products flows into. into which liquid from the cooling jacket unit is injected for evaporation.

Systemet tilveiebringer et brennersystem som er istand til å arbeide over lang tid uten å overvåkes i fjerntliggende og utilgjengelige omgivelser, samtidig som dets stabilitet opprett-holdes og slitasjen er minimal, idet det ildfaste rør holdes .under trykk uten at andre systemkomponenter utsettes for util-børlig belastning. The system provides a burner system that is capable of operating for extended periods of time unsupervised in remote and inaccessible environments, while maintaining its stability and minimizing wear, keeping the refractory tube under pressure without exposing other system components to proper load.

Det nedstrøms beliggende, langstrakte væskeinjiseringstrinn innbefatter en rørformet hylse som bærer en rekke aksielt og omkretsmessig fordelte sprederdyser gjennom hvilket vannet injiseres med kontrollert strømningshastighet for å;utvikle damp og/eller for å kontrollere temperaturen i den avgitte blanding av forbrenningsprodukter og fordampet væske. The downstream elongated liquid injection stage includes a tubular sleeve carrying a series of axially and circumferentially spaced spreader nozzles through which water is injected at a controlled flow rate to develop steam and/or to control the temperature of the discharged mixture of combustion products and vaporized liquid.

Væskeformige brennstoffer renner effektivt i det miljø som hersker nede i borehullet, ved bruk av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen, med fullstendig forbrenning, slik at den resulterende strøm av forbrenningsprodukter er stort sett fri for partikler. Systemet er enkelt og robust konstruert, Liquid fuels flow efficiently in the downhole environment, using the method and apparatus according to the invention, with complete combustion, so that the resulting stream of combustion products is largely free of particles. The system is simple and robustly constructed,

det er effektivt og gir pålitelig drift over et område av driftsbetingelser. it is efficient and provides reliable operation over a range of operating conditions.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå etterhvert som følgende beskrivelse av spesielle utføringsformer skrider frem, i tilknytning til tegningene, hvor: Fig. 1 er en skjematisk gjengivelse av et termisk, utvin-ningssystem ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et riss i større målestokk av et parti av injek-sjonsbrønnen på fig. 1, Fig. 3 er et snitt av varmestimuleringsenheten sett langs Other features and advantages of the invention will become apparent as the following description of special embodiments progresses, in connection with the drawings, where: Fig. 1 is a schematic representation of a thermal extraction system according to the invention, Fig. 2 is a larger view scale of a part of the injection well in fig. 1, Fig. 3 is a section of the heat stimulation unit seen along

linjen 3-3 i fig. 2, line 3-3 in fig. 2,

Fig. 4 er et snitt, i større målestokk, av deler av varmestimuleringsenheten, langs linjen 4-4 i fig. 3, Fig. 5 - 9 er snitt langs henholdsvis linjene 5-5, 6-6, 7-7, 8-8 og 9-9 i fig. 4, Fig. 4 is a section, on a larger scale, of parts of the heat stimulation unit, along the line 4-4 in fig. 3, Fig. 5 - 9 are sections along lines 5-5, 6-6, 7-7, 8-8 and 9-9 respectively in fig. 4,

Fig. 10 er et snitt langs linjen 10-10 i fig. 2, Fig. 10 is a section along the line 10-10 in fig. 2,

Fig. 11 er et snitt gjennom deler av en annen varmestimuie-ringsenhet ifølge oppfinnelsen, Fig. 12 og 13 er snitt langs henholdsvis linjene 12-12 og 13-13 i fig. 11, Fig. 14 er et riss i større målestokk av en del av enheten vist i fig. 11, og Fig. 15 er et skjematisk riss som indikerer aerodynamiske strømningsforhold i. varmestimuleringsenhetene vist i f ig. 4 og 11.. Det i fig. 1 viste system innbefatter en injeksjonsbrønn 10 som strekker seg nedad fra jordoverflaten 12 til et oljere-seryoar 14 eller' annen liknende geologisk undergrunnsformasjon. En produksjonsbrønn 16 strekker seg oppover fra reservoaret 14 til behandlingsutstyr som . innbefatter slike apparater som olje/ vann-separeringsenhet 20., og f Iotas jon-separeringsenhet 22. Dampgenerator-hjelpeutstyr innbefatter luftkompressor 24 og brennstofftank 26. Forsyninger innbefåttene væskeformig brennstoff ( f.eks. fyringsolje nr. 2, fyringsolje nr. 6 eller for-behandlet råolje), luft, og vann mates fra overflateutstyret gjennom injeksjonsbrønnen 10 til et varmestimuleringssystem 30 ved bunnen av brønnen 10. Varmestimuleringsproduktet innbefattende damp og CO^som utvikles av systemet 30, slippes inn i reservoaret 14 og stimulerer utstrømning av hydrokarbonmaterialer fra reservoaret 14 gjennom produksjonsbrønnen 16 til over-, flatebehandlingsutstyret 20, 22 for pumping til et raffineri gjennom ledninger 28. Fig. 11 is a section through parts of another heat stimulation unit according to the invention, Fig. 12 and 13 are sections along lines 12-12 and 13-13 in fig. 11, Fig. 14 is a view on a larger scale of a part of the unit shown in Fig. 11, and Fig. 15 is a schematic diagram indicating aerodynamic flow conditions in the heat stimulation units shown in Fig. 4 and 11. That in fig. The system shown in 1 includes an injection well 10 which extends downwards from the ground surface 12 to an oil reservoir 14 or other similar underground geological formation. A production well 16 extends upwards from the reservoir 14 to treatment equipment such as . includes such apparatus as oil/water separation unit 20, and ion separation unit 22. Steam generator auxiliary equipment includes air compressor 24 and fuel tank 26. Supplies include liquid fuel (e.g. fuel oil No. 2, fuel oil No. 6 or for -treated crude oil), air, and water are fed from the surface equipment through the injection well 10 to a heat stimulation system 30 at the bottom of the well 10. The heat stimulation product including steam and CO2 developed by the system 30 is admitted into the reservoir 14 and stimulates outflow of hydrocarbon materials from the reservoir 14 through the production well 16 to the surface treatment equipment 20, 22 for pumping to a refinery through lines 28.

Ytterligere detaljer ved det nede i borehullet beliggende varmestimuleringssystem 30 fremgår av fig. 2. Dette stimule-ringssystem understøttes med et 17 3/4 cm diameter foringsrør 32 av stål', ved hjelp av en rørstreng 34 og innbefatter en konvensjonell pakningsdel 36, en konvensjonell kilebelteinnretning 38, en varmebestandig tetningsmodul 40 og en dampgeneratorenhet 50. Rørstrengen 34 innbefatter skjøtede rørseksjpner 42 Further details of the heat stimulation system 30 located at the bottom of the borehole can be seen in fig. 2. This stimulation system is supported by a 17 3/4 cm diameter steel casing 32, by means of a pipe string 34 and includes a conventional packing member 36, a conventional V-belt device 38, a heat resistant seal module 40 and a steam generator unit 50. The pipe string 34 includes jointed pipe sections 42

(lufttilførsel) og 44 (vanntilførsel), en kontinuerlig brennstoff-rørledning 46 med liten diameter, og en kontinuerlig hydraulikkvæske-rørledning 48 med liten diameter for pakningen. Rørledningene 46 og 48 er strukket langs siden av de sammenkop-lede rørseksjoner .42 , 44 og fastholdes med regelmessige mellom-rom ved hjelp av rørklemmer 52 som både bærer de kontinuerlige rørledninger 46, 48 og sentrerer bunten i foringsrøret 32. Kilebelteinnretningen 38. og tetningsmodulen 40 ansettes hydraulisk. Den varmebestandige tetningsmodul 40 innbefatter et par dyser gjennom hvilke metalltetningsringer 54, 56 hydraulisk ekstruderes inn i ringrommet mellom pakningen 40 og brønn-foringsr"øret 32. For ansetting av tetningsmodulen 40 bringer hydraulikkfluid fra overflaten (103 410 kPa) først kilebelteinnretningen til å utvide seg og ekstruderer deretter tetningsringene 54, 56. Ytterligere, detaljer ved tetningsmodulen 40 fremgår av den samtidige PCT-søknad nr. PCT/US81/00216 innle-vert' 23. februar 1981, benevnelse "PACKER" hvis innhold er opptatt i foreliggende søknad ved henvisning.. Enheten trekkes opp igjen på vanlig måte ved oppadrettet trekkraft på rørstrengen 34,slik at kilebeltet frigjøres og tetningsringene løsner. (air supply) and 44 (water supply), a small diameter continuous fuel pipe 46, and a small diameter continuous hydraulic fluid pipe 48 for the gasket. The pipelines 46 and 48 are stretched along the side of the connected pipe sections 42, 44 and are held at regular intervals by means of pipe clamps 52 which both carry the continuous pipelines 46, 48 and center the bundle in the casing 32. The V-belt device 38 and the sealing module 40 is employed hydraulically. The heat-resistant seal module 40 includes a pair of nozzles through which metal seal rings 54, 56 are hydraulically extruded into the annulus between the gasket 40 and the well casing 32. To apply the seal module 40, hydraulic fluid from the surface (103,410 kPa) first causes the V-belt device to expand and then extrudes the sealing rings 54, 56. Further, details of the sealing module 40 appear in concurrent PCT application No. PCT/US81/00216 filed February 23, 1981, designation "PACKER" the contents of which are incorporated herein by reference .. The unit is pulled up again in the usual way by upward traction on the pipe string 34, so that the V-belt is released and the sealing rings loosen.

Ytterligere detaljer ved dampgeneratorenheten 50 fremgår av fig. 3 og- 4. Denne generatorenhet er' festet til en flens-nippel 60 som er festet til nedre ende av pakningsmodulen 40. Den øvre flens 62 på en kopling 64 er festet til nippelen 60 ved hjelp av bolter 66 som strekker seg gjennom bolthull 68. Further details of the steam generator unit 50 can be seen from fig. 3 and 4. This generator unit is attached to a flange nipple 60 which is attached to the lower end of the packing module 40. The upper flange 62 of a coupling 64 is attached to the nipple 60 by means of bolts 66 which extend through bolt holes 68 .

På samme måte løper bolter 70 gjennom bolthull 72 i nedre flens 74' av mellomstykket 64 for befestigelse av dampgenerator-enhetens 50 øvre ende til flensen 74.. In the same way, bolts 70 run through bolt holes 72 in the lower flange 74' of the intermediate piece 64 for fastening the upper end of the steam generator unit 50 to the flange 74.

Denne dampgeneratorenhet innbefatter.en aksielt på linje innrettet forbrenningsseksjon 76 og fordamperseksjon 78. For-brenningsseksjonen 76 innbefatter en rørformet, med ildfast foring forsynt forbrenningskammer 80 som har en lengde på ca. 90 cm og en innvendig diameter på. ca. 7,5 cm. Fordampersek-sjonen 78 har et aksielt innrettet, rørformet kammer 82 som er ca. 90 cm langt og har innvendig diameter på ca. 11,5 cm. En serie omkretsmessig rundtløpende rekker av stråledyser 84 strekker seg aksielt langs fordampningskammerets 82 lengde, idet antall dyser '84 i hver rundtløpende rekke er størst ved fordampningskammerets 82 innløpsende og avtar mot utløpsåpningen 86. This steam generator unit includes an axially aligned combustion section 76 and evaporator section 78. The combustion section 76 includes a tubular, refractory-lined combustion chamber 80 which has a length of approx. 90 cm and an internal diameter of about. 7.5 cm. The evaporator section 78 has an axially aligned, tubular chamber 82 which is approx. 90 cm long and has an internal diameter of approx. 11.5 cm. A series of circumferentially running rows of jet nozzles 84 extend axially along the length of the evaporation chamber 82, the number of nozzles '84 in each running row being greatest at the inlet end of the evaporation chamber 82 and decreasing towards the outlet opening 86.

Som antydet i fig. 4 og 5 strekker det seg et antall kanaler gjennom mellomkoplingen 64, innbefattende brennstoffkanal 100, elektronikkanal 102, to luftkanaler 104A og 104B, og fire vannkanaler 106. Koplingen 64 er fastboltet til dysehus 110, som antydet i fig. 4 og 6, slik at brennstoffkanalen•100 kommu-niserer med et skråttløpende spor 112 som strekker seg til et midtre kammer 114 i dysehuset 110. Kammeret 114 har en innvendig gjenget boring 116 og en utløpsåpning 120 som er omgitt av en konisk flate 118 som danner sete for en forstøvningsdyseen-het 122. Dyseenheten 122 kan være av den hule koniske type med en nominell strålesprédningsvinkel på 75 grader (målt ved 275 kPa), en åpningsdiameter på 1,6 mm og en kjerne som gir det væskeformige brennstoff en virvelbevegelse. Dysen 122 er innskrudd i en holder 124 som har et sentralt gjennomløp 126 og som i sin tur er innskrudd i boringen i det midtre kammer 114, slik at dysens 122 koniske ytterflate ligger fast an mot sitt sete ved åpningen 120. As indicated in fig. 4 and 5, a number of channels extend through the intermediate coupling 64, including fuel channel 100, electronics channel 102, two air channels 104A and 104B, and four water channels 106. The coupling 64 is bolted to the nozzle housing 110, as indicated in fig. 4 and 6, so that the fuel channel•100 communicates with an inclined groove 112 which extends to a central chamber 114 in the nozzle housing 110. The chamber 114 has an internally threaded bore 116 and an outlet opening 120 which is surrounded by a conical surface 118 which forms the seat for an atomizing nozzle unit 122. The nozzle unit 122 may be of the hollow conical type with a nominal beam spread angle of 75 degrees (measured at 275 kPa), an opening diameter of 1.6 mm and a core which gives the liquid fuel a swirling movement. The nozzle 122 is screwed into a holder 124 which has a central passage 126 and which in turn is screwed into the bore in the middle chamber 114, so that the conical outer surface of the nozzle 122 lies firmly against its seat at the opening 120.

Som vist i fig. 4 og 6 løper luftkanaler 130A, 1'30B (som er innrettet på linje med motsvarende kanaler 104A, 104B i mellomstykket 64) gjennom dysehuset 110 på hver side av det As shown in fig. 4 and 6, air channels 130A, 1'30B (which are arranged in line with corresponding channels 104A, 104B in the intermediate piece 64) run through the nozzle housing 110 on each side of the

midtre kammer' 114. De nedre ender av kanaler 130 går over i en ringformet utsparing 132 (fig. 4 og 7) ved husets 110 nedre om-krets. I husets 110 sylindriske vegg, over utsparingen 132, er utformet en avtrappet rekke ringflater 134, 136, 138, og i middle chamber' 114. The lower ends of channels 130 pass into an annular recess 132 (fig. 4 and 7) at the lower circumference of the housing 110. In the cylindrical wall of the housing 110, above the recess 132, a stepped series of ring surfaces 134, 136, 138 is formed, and in

dysehusets 110 nedre overflate er utformet.en konisk flate 140 som strekker seg utad. fra åpningen 120 til et ringformet kant-parti 142 i hvilket er utformet en rekke på åtte slisser 144. the lower surface of the nozzle housing 110 is designed.a conical surface 140 which extends outwards. from the opening 120 to an annular edge portion 142 in which a series of eight slits 144 is formed.

En ytterhylse 150 (et rør av syrefast stål med 0,95 cm veggtykkelse, 200 cm langt, og 15,25 cm i diameter) ligger an mot flaten 138, og en innvendig forbrenningskammerhylse 152 An outer sleeve 150 (a tube of acid-resistant steel with 0.95 cm wall thickness, 200 cm long, and 15.25 cm in diameter) rests against the surface 138, and an inner combustion chamber sleeve 152

(et rør av syrefast stål med 0,6 cm veggtykkelse, 96 cm langt, og 12,7 cm i diameter) ligger an mot flaten 134, slik at der dannes en langstrakt ringformet kanal 154 mellom hylsene 150 og 152. Fire vanntilførselskanaler 1.56 (fig. 6) i dysehuset 110 strekker seg fra kanalen 106 i mellomstykket 64 til øvre ende av ringkanalen 154 ved punkter umiddelbart under- flaten 136. (a tube of acid-resistant steel with a wall thickness of 0.6 cm, 96 cm long, and 12.7 cm in diameter) rests against the surface 134, so that an elongated annular channel 154 is formed between the sleeves 150 and 152. Four water supply channels 1.56 ( fig. 6) in the nozzle housing 110 extends from the channel 106 in the intermediate piece 64 to the upper end of the annular channel 154 at points immediately below the surface 136.

I øvre ende av hylsen 152 er der en forsenkning 158 i hvilken et flammestabilisereride strupeelement 160 er opptatt. Strupeelementets 160 plane' overside 162 ligger an mot den plane endeflate på kantpartiet 142 og danner nedre avgrensning av et lufttilførselskammer 1.32. Luft som tilføres gjennom ka-nalene 104A,104B og 13.0A, 130B til ringkammeret 132 strømmer innover gjennom virvelåpninger 144 inn i en antenningssone 164 som oventil avgrenses av den koniske dyseholderflate 140 og nedentil av den koniske overflate 166 på flammestabilisator-elementet 160. Strupeelementets 160 konvergerende flate 166 strekker seg til 5 cm diameter dyseåpning 168 og den divergerende overflate 170 danner en ekspansjonsovergang til det fo-rede forbrenningskammer 80. Flamme- og temperatur.følere styrer antenningssonen 164 og overfører signaler gjennom ledninger som strekker seg gjennom kanaler 128 og 122. At the upper end of the sleeve 152, there is a recess 158 in which a flame stabilizer throat element 160 is occupied. The flat upper side 162 of the throat element 160 rests against the flat end surface of the edge portion 142 and forms the lower boundary of an air supply chamber 1.32. Air supplied through the channels 104A, 104B and 13.0A, 130B to the annular chamber 132 flows inwards through swirl openings 144 into an ignition zone 164 which is bounded above by the conical nozzle holder surface 140 and below by the conical surface 166 of the flame stabilizer element 160. The throttle element set 160 converging surface 166 extends to the 5 cm diameter nozzle opening 168 and the diverging surface 170 forms an expansion transition to the lined combustion chamber 80. Flame and temperature sensors control the ignition zone 164 and transmit signals through wires extending through channels 128 and 122 .

En av støpt aluminiumoksyd (A^O^) bestående, ildfast hylse 172 med 0,95 cm tykkelse er opptatt i forbrenningskammer-hylsen 152 og ligger an mot strupeelementets 160 underside, og en rekke bueformede, ildfaste segmenter 174 av aluminiumoksyd (Al^O^), hver av en lengde på 0,95 cm og med 120 grader vinkel-utstrekning. Buesegmentenes 174 innvendige overflater avgrenser en innervegg i forbrenningskammeret 80 som antydet i fig. 8. Hylsen 172 og rekken av buesegmenter 174 er festet i hylsen 152 ved hjelp av en overgangsring 176 som er sveiset til nedre ende av hylsen 152. Overgangsringen 176 har en sylindrisk overflate 178 med 10 cm diameter og en underside 180 som divergerer med en vinkel på 35 grader i forhold til systemets akse.. En rekke på åtte strålesprederkanaler 182, hver 0,76 mm i diameter, strekker seg gjennom ringen 176 fra kammeret- 154 til overflaten 180. A 0.95 cm thick refractory sleeve 172 made of cast aluminum oxide (Al 2 O ^), each of a length of 0.95 cm and with an angular extent of 120 degrees. The inner surfaces of the arc segments 174 define an inner wall in the combustion chamber 80 as indicated in fig. 8. The sleeve 172 and the series of arc segments 174 are fixed in the sleeve 152 by means of a transition ring 176 which is welded to the lower end of the sleeve 152. The transition ring 176 has a cylindrical surface 178 with a diameter of 10 cm and an underside 180 that diverges at an angle at 35 degrees relative to the axis of the system.. An array of eight beam spreader channels 182, each 0.76 mm in diameter, extend through the ring 176 from the chamber 154 to the surface 180.

På samme måte er der til nedre ende av overgangsringen 176 fastsveiset en fordampningkammerhylse 184 (et rør av syrefast stål med 0,63 cm veggtykkelse, 96 cm langt, og 12,7 cm i diameter) som danner en fordampningssone 82. En rekke på to omkretsmessig rundtløpende rekker 186 av stråledyser 84 er festet i boringen gjennom hylsens 184 vegg, idet der er tre rundtlø-pende rekker (186-1 - 3) på åtte dyser hver (aksielt fordelt med ca. 5 cm innbyrdes avstand) (fig. 9), idet tre rundtløpende rekker (186-4 - 6) på seks dyser hver (aksielt fordelt med 5 cm innbyrdes avstand), og fire rundtløpende rekker (186-7 - 10) på fire dyser hver, (aksielt fordelt med ca. 10 cm innbyrdes avstand) langs fordampningssonens 82 aksielle lengde. Hver stråledyse 84 er av den hule koniske type og har en åpning på 0,76 mm diameter. Distansering 188 er sveiset til.hylsenes 150 og 184 endeflater og danner nedre ende av ringformet vanntil-førselskammer 154 i Et snitt gjennom fordampningssonen 82 er vist i fig. 10. In the same way, to the lower end of the transition ring 176 is welded an evaporation chamber sleeve 184 (a tube of acid-proof steel with 0.63 cm wall thickness, 96 cm long, and 12.7 cm in diameter) which forms an evaporation zone 82. A row of two Circumferentially running rows 186 of jet nozzles 84 are fixed in the bore through the wall of the sleeve 184, in that there are three running rows (186-1 - 3) of eight nozzles each (axially distributed with a distance of approx. 5 cm from each other) (Fig. 9 ), with three circular rows (186-4 - 6) of six nozzles each (axially spaced by 5 cm between each other), and four circular rows (186-7 - 10) of four nozzles each, (axially spaced by approx. 10 cm mutual distance) along the axial length of the evaporation zone 82. Each jet nozzle 84 is of the hollow conical type and has an opening of 0.76 mm diameter. Spacer 188 is welded to the end surfaces of sleeves 150 and 184 and forms the lower end of annular water supply chamber 154 in A section through the evaporation zone 82 is shown in fig. 10.

Detaljer ved en annen termisk forøkningsenhet 50' fremgår, av fig. 11 - 14, der elementer som motsvarer elementene i gene-ratorenheten 50 er angitt med et merket henvisningstall. Enheten 50' har rørformet koplingsstykke 64' sveiset til endeplate 200. De"øvre ender av ytterhylsen 150' (et syrefast stålrør med ca'. 1,25 cm veggtykkelse, ca. 15 cm. i y tterdiameter, og Details of another thermal increase unit 50' can be seen from fig. 11 - 14, where elements corresponding to the elements in the generator unit 50 are indicated with a marked reference number. The unit 50' has a tubular connecting piece 64' welded to end plate 200. The upper ends of the outer sleeve 150' (an acid-proof steel pipe with approx. 1.25 cm wall thickness, approx. 15 cm in outer diameter, and

200 cm i lengde) en indre overgangshylse 202 (et syrefast stål-rør på ca. 0,6 cm veggtykkelse og 12,5 cm ytterdiameter) er også sveiset til endeplaten 200 slik at der dannes en ringformet kanal 204 mellom disse hylser inn i hvilken vann innføres fra rør-ledning 441 .. 200 cm in length) an inner transition sleeve 202 (an acid-proof steel tube of approx. 0.6 cm wall thickness and 12.5 cm outer diameter) is also welded to the end plate 200 so that an annular channel 204 is formed between these sleeves into which water is introduced from pipeline 441 ..

En flens 206 på et antenningssoneelement 208 er sveiset til nedre ende av overgangshylsen 202. Elementet 208 bærer en holder 124' i hvilken er fastskrudd en dyse 122' .og til hvilken fyringsolje tilføres gjennom rørledning 46'. Luftstrøm gjennom koplingsstykket 64' og åpningen 210 i endeplaten 200 strømmer inn i kammeret 212. En del av denne luft strømmer gjennom kanal 214 inn i dyseområdet'for utstrømning gjennom åpning 120' i en koaksial skjerm som omgir strålen av forstøvede brennstoffdråper fra dysen 122' inn i antenningssonen 164'. Luft strømmer også fra kammeret 212 gjennom virvelkanalene 144' inn i omkret-sen av antenningssonen 164'. Antenningssoneelementet har en flate 166' som konvergerer til en 5 cm diameter strupeåpning 168' og en nedre divergerende flate 170'. Signaler fra tempe-raturføler 216 overføres via ledning 218 til overflatebeliggende overvåkingsutstyr. Til undersiden av flensen 206 er fastsveiset øvre ende av hylse 152' (ét syrefast stålrør på ca. 0,63 cm veggtykkelse, 96 cm langt, og 12,7 cm ytterdiameter), En spiralformet kanal 154', 7,6 cm bred og 0,15 cm dyp, er utformet-i den ytre overflate og danner med 0,63 cm bred spiralkant 220 en spiralformet bane for■strømmende kjølemiddel. Ytterhylsen 150' er med press- eller krympepasning anordnet på innerhylsen 152', og vann strømmer fra rørledning 44' gjennom en kanal i endeplaten 200 til ringkanalen 204 mellom hylsen 150' og 202 A flange 206 on an ignition zone element 208 is welded to the lower end of the transition sleeve 202. The element 208 carries a holder 124' in which a nozzle 122' is screwed and to which fuel oil is supplied through pipeline 46'. Airflow through connector 64' and opening 210 in end plate 200 flows into chamber 212. A portion of this air flows through channel 214 into the nozzle area' for outflow through opening 120' in a coaxial shield surrounding the jet of atomized fuel droplets from nozzle 122' into the ignition zone 164'. Air also flows from the chamber 212 through the vortex channels 144' into the circumference of the ignition zone 164'. The ignition zone element has a surface 166' converging to a 5 cm diameter throat opening 168' and a lower diverging surface 170'. Signals from temperature sensor 216 are transmitted via line 218 to surface monitoring equipment. Welded to the underside of flange 206 is the upper end of sleeve 152' (one acid-proof steel tube of approximately 0.63 cm wall thickness, 96 cm long, and 12.7 cm outer diameter), A helical channel 154', 7.6 cm wide and 0.15 cm deep, is designed in the outer surface and forms with a 0.63 cm wide spiral edge 220 a spiral path for ■flowing coolant. The outer sleeve 150' is arranged with a press or shrink fit on the inner sleeve 152', and water flows from pipeline 44' through a channel in the end plate 200 to the ring channel 204 between the sleeve 150' and 202

og gjennom spiralbanen som avgrenses mellom hylsen 150' og 152' langs forbrenningssonens 80' lengde. and through the spiral path defined between the sleeve 150' and 152' along the length of the combustion zone 80'.

En overgangsring 176' er sveiset til nedre ende av hylsen 152', og en støttering 222 hviler på overgangsringen 176'. I hylsen 152' er der på støtteringen 222 opplagret en ildfast veggenhet 224 hvis øvre ende 226 strekker seg inn i utsparingen som avgrenses av antenningssoneelementets 208 ytterflate 228. Enheten 224 omfatter en syrefast stålhylse 230 (et rør på ca. 0,32 cm veggtykkelse og en ytterdiameter ca. 11 .cm) med et påsprøytet sirkoniumoksydbelégg 232 på sin ytterflate, en inner-hylse 234 av silisiumkarbid av stor renhetsgrad méd en inner-flate 236 på 7,6 cm diameter og. 1,25 cm veggtykkelse, og et mellomliggende område 238 (ca. 0,32 cm i tykkelse) fylt med støpt aluminiumoksydsement. A transition ring 176' is welded to the lower end of the sleeve 152', and a support ring 222 rests on the transition ring 176'. In the sleeve 152', a refractory wall unit 224 is stored on the support ring 222, whose upper end 226 extends into the recess defined by the outer surface 228 of the ignition zone element 208. The unit 224 comprises an acid-resistant steel sleeve 230 (a tube of approx. 0.32 cm wall thickness and an outer diameter approx. 11.cm) with a sprayed-on zirconium oxide coating 232 on its outer surface, an inner sleeve 234 of high purity silicon carbide with an inner surface 236 of 7.6 cm diameter and. 1.25 cm wall thickness, and an intermediate area 238 (about 0.32 cm in thickness) filled with cast alumina cement.

Ved fremstillingen av foringsenheten 224 plasseres hylsene 230 og 234 konsentrisk i en form, og den ildfaste blanding In the manufacture of the liner unit 224, the sleeves 230 and 234 are placed concentrically in a mold, and the refractory mixture

(2200 deler Alumdun, 340 deler Melment mykner og 200 deler (2200 parts Alumdun, 340 parts Melment softener and 200 parts

vann) helles inn i rommet 238 mens formen vibreres slik at se-mentblandingen fyller hele rommet. Enheten tørkes ved romtemperatur i ca.24 timer og blir så brent: 80°C i seks timer, hvoretter temperaturen økes med en hastighet på 24°C pr. time til 496°C og holdes i fire timer, og avkjøles deretter med en hastighet på 38°'C pr. time til romtemperatur. Sementen binder hylsene 230 og 234 fast sammen. Hylsens 230 ytterflate har et sirkoniumoksydbelégg 232 (0,12 mm tykkelse) som gir en ytterdiameter for enheten 224 på ca. 11,38 cm. water) is poured into the space 238 while the mold is vibrated so that the cement mixture fills the entire space. The unit is dried at room temperature for approx. 24 hours and is then fired: 80°C for six hours, after which the temperature is increased at a rate of 24°C per hour to 496°C and held for four hours, and then cooled at a rate of 38°C per hour to room temperature. The cement binds the sleeves 230 and 234 firmly together. The outer surface of the sleeve 230 has a zirconium oxide coating 232 (0.12 mm thickness) which gives an outer diameter for the unit 224 of approx. 11.38 cm.

Enheten 102- blir så innført i vannkappehylsen, idet der er en ringformet spalte (se fig. 14) på ca. 0,25 mm mellom foringsenhetens ytterflate 122 og innerflaten 124 til kjølekappekon-struksjohen ved omgivelsestemperatur. The unit 102- is then introduced into the water jacket sleeve, as there is an annular gap (see fig. 14) of approx. 0.25 mm between the outer surface 122 of the liner unit and the inner surface 124 of the cooling jacket construction at ambient temperature.

En hylse 184' (lengde 84 cm) som bærer en rekke sprederdyser 84' er sveiset til undersiden av overgangsringen 176'. A sleeve 184' (length 84 cm) carrying a series of spreader nozzles 84' is welded to the underside of the transition ring 176'.

En distansering 188' er sveiset til de nedre ender av hylsene 150' og 184' og danner nedre ende av et ringformet vannkammer 154' såvel som en utløpsåpning 86'. A spacer 188' is welded to the lower ends of the sleeves 150' and 184' and forms the lower end of an annular water chamber 154' as well as an outlet opening 86'.

Ved bruk festes dampgeneratorsystemet 30 til rørstrengen In use, the steam generator system 30 is attached to the pipe string

34 og nedsenkes i borehull-foringsrøret 32. Etter at dampgene- sjonen som skal behandles,- som antydet i fig. 1 og 2, ansettes paknings-kilebeltet 38 og tetningen 40 hydraulisk, som ovenfor angitt, for å frembringe en avtettet trykksone som kommunise-rer med reservoaret 14 der systemet 30 er anordnet. Væskeformig brennstoff blir så ført gjennom ledningen 46 (46<*>) til dysen 122 (122') for forstøvning og innsprøyting i antenningssonen 164 (164') som vist i fig. 15. Samtidig innføres luft i støkiometrisk forhold gjennom kanalen 104 og 130 (åpning 210) til ringkammeret 132 (kammer 212) og strømmer gjennom virvelkanalene 144 (144') inn i antenningssonen 164 (164') for å danne en virvelstrøm. 250, og gjennom'åpning 214 inn i dysekam-mer for å strømme gjennom åpningen'120 (120') i en skjerm 252 rundt strålen 254 av forstøvede brennstoffdråper fra dysen 122 (122'). Brennstoffantenning skjer ved hjelp av en væske som reagerer spontant ved kontakt med annet stoff (f.eks. trietyl-boran) som innføres gjennom brennstoffledningen 46 (46') før brennstoffvæsken. Den spontantreagerende væske antennes i antenningssonen 164 (164') i nærvær av skjermen og virvelluft strømmer og antenner brennstoff/luft-blandingen. 34 and is immersed in the borehole casing 32. After the steam generation to be treated, - as indicated in fig. 1 and 2, the packing V-belt 38 and the seal 40 are employed hydraulically, as indicated above, to produce a sealed pressure zone which communicates with the reservoir 14 in which the system 30 is arranged. Liquid fuel is then led through the line 46 (46<*>) to the nozzle 122 (122') for atomization and injection into the ignition zone 164 (164') as shown in fig. 15. At the same time, air is introduced in stoichiometric ratio through the channel 104 and 130 (opening 210) to the annular chamber 132 (chamber 212) and flows through the vortex channels 144 (144') into the ignition zone 164 (164') to form a vortex. 250, and through opening 214 into nozzle chambers to flow through opening 120 (120') in a shield 252 around the jet 254 of atomized fuel droplets from nozzle 122 (122'). Fuel ignition takes place with the help of a liquid which reacts spontaneously on contact with another substance (e.g. triethyl borane) which is introduced through the fuel line 46 (46') before the fuel liquid. The spontaneously reacting liquid is ignited in the ignition zone 164 (164') in the presence of the screen and swirling air flows and ignites the fuel/air mixture.

Under forbrenningen av den antente brennstoff/luft-blanding strømmer den gjennom strupeinnretningen 168 (168') inn i den sterkt opprørte tilbakestrømningssone 256- (ved øvre ende During the combustion of the ignited fuel/air mixture, it flows through the throttle device 168 (168') into the highly agitated backflow zone 256- (at the upper end

av den ildfaste foringshylse 172 (232)) som maksimaliserer forbrenningshastigheten ved øvre ende av forbrenningssonen 80 og deretter strømmer nedstrøms fra tilbakestrømningssonen 256 gjennom sonen 258 med fri virvelpluggstrømning der forbrenningen fullføres. of the refractory liner 172 (232)) which maximizes the rate of combustion at the upper end of the combustion zone 80 and then flows downstream from the reflux zone 256 through the free swirl plug flow zone 258 where combustion is completed.

Etterhvert som forbrenningen skrider frem øker temperaturen til overflaten 236 av det monolittiske silisiumkarbidrør 234, hvilket forårsaker både aksiell og radiell utvidelse av foringsenheten 224 inntil foringsenhetens 224 ytterflate 240 kommer til anlegg mot kjølekappeenhetens innside 24 2. Den eks-panderende silisiumkarbid er under trykk og disse trykkrefter stabiliserer seg ved ca. halve verdien av tillatt trykkspenning i røret 234 på grunn av- kjølekappeenhetens tilbakeholdende innvirkning. Ved støkiometrisk forhold mellom luft og fyringsolje nr. 2 er forbrenningsprosesstemperaturen i sone 80' i størrelsesorden 2040°C og temperaturen i silisiumkarbidforingens overflate 236 er i størrelsesorden 1425°C. Med en fyringsrate på 1465 kW anvendes en kjølemiddelstrømningshastighet på 30 liter pr. minutt hvilket holder temperaturen på vannkappens innvendige. overflate 242 i størrelsesorden 205°C eller mindre. Med foringsenheten 224 stabilisert ved hjelp av kjølekappen, opptrer en temperaturgradient, som er skjematisk antydet i fig. 14, over foringskomponentene, idet temperaturgradienten for beleggmaterialet 232 er omtrent det dobbelte av gradienten for materialet 238, slik at store temperaturfall opptas over aluminiumoksyd-bindmaterialet 238 og det tynne sirkoniumoksyd-laget 232. Når forbrenningen er avsluttet forblir silisium-karbidhylsen 234 i trykktilstand mens systemet avkjøles slik .at det ikke utsettes for strekkrefter som ville forårsake brudd i det ildfaste materiale. Denne foringsenhet danner en fysisk stabil forbrenningskammeroverflate 236 som gir en langstrakt, høytemperatur veggforbrenningssone 80' der støkiometriske luft/ brennstoff-blandinger forbrennes fullstendig slik at forbren-ningsproduktstrømmene fra forbrenningssonen 80' er stort sett partikke.lfri og oksygenfri og slik at de gjentatte ganger kan sirkuleres gjennom brenneroperasjonsykluser (oppstarting og nedkjøling). As combustion progresses, the temperature of the surface 236 of the monolithic silicon carbide tube 234 increases, causing both axial and radial expansion of the liner assembly 224 until the outer surface 240 of the liner assembly 224 comes into contact with the inside of the cooling jacket assembly 24 2. The expanding silicon carbide is under pressure and these pressure forces stabilize at approx. half the value of the permissible compressive stress in the pipe 234 due to the restraining effect of the cooling jacket unit. At stoichiometric ratio between air and fuel oil No. 2, the combustion process temperature in zone 80' is of the order of magnitude 2040°C and the temperature in the silicon carbide lining surface 236 is of the order of 1425°C. With a firing rate of 1465 kW, a coolant flow rate of 30 liters per minute, which maintains the temperature of the inside of the water jacket. surface 242 on the order of 205°C or less. With the liner unit 224 stabilized by the cooling jacket, a temperature gradient occurs, which is schematically indicated in fig. 14, over the liner components, the temperature gradient for the coating material 232 being approximately twice the gradient for the material 238, so that large temperature drops are recorded across the alumina binder material 238 and the thin zirconium oxide layer 232. When combustion is complete, the silicon carbide sleeve 234 remains in a pressurized state while the system is cooled so that it is not exposed to tensile forces that would cause breakage in the refractory material. This lining assembly forms a physically stable combustion chamber surface 236 which provides an elongated, high temperature wall combustion zone 80' where stoichiometric air/fuel mixtures are completely combusted so that the combustion product streams from the combustion zone 80' are substantially particle-free and oxygen-free and so that they can repeatedly is circulated through burner operation cycles (start-up and cool-down).

Vannstrømmen gjennom kjølekappekanalen 154 begrenser tempe-raturstigningen i den ildfaste foringsenhet idet temperaturgradienten reguleres ved hensiktsmessig valg av materialet innbefattende belegget 232 og bindemidlet 238. Kjølevannet som avgis fra forbrenningskammer-kjølekappen strømmer inn i fordamp-ningssonekanaleh og sprøytes i stråler 260 gjennom dyser 84 inn i strømmen av forbrenningsprodukter i fordampningssonen 82 (fig. The water flow through the cooling jacket channel 154 limits the temperature rise in the refractory lining unit as the temperature gradient is regulated by appropriate selection of the material including the coating 232 and the binder 238. The cooling water emitted from the combustion chamber cooling jacket flows into the evaporation zone channel and is injected in jets 260 through nozzles 84 into the flow of combustion products in the evaporation zone 82 (fig.

10 og 15) og går momentant over til damp hvoretter den resulterende blanding av damp og forbrenningsprodukter strømmer ut 10 and 15) and instantly changes to steam after which the resulting mixture of steam and combustion products flows out

gjennom utløpsåpningen 86 (86') for så å strømme inn iolje-reservoaret 14. through the outlet opening 86 (86') to then flow into the oil reservoir 14.

Diverse data for dette dampgeneratorsystem er angitt i følgende tabell:. Various data for this steam generator system are given in the following table:.

Injeksjonstrykk Injection pressure

Systemet leverer damp av 80 prosent kvalitet ved reservoartrykk opptil 20682 kPa i mengder på opptil 1400 fat pr. dag (ca. The system delivers steam of 80 percent quality at reservoir pressures of up to 20,682 kPa in quantities of up to 1,400 barrels per day (approx.

223 m3) .' 223 m3) .'

Prøvekjøring av systemet vist i fig. 11 - 13 i 80 timer med fyringseffekter fra 293 - 1465 kw, ved bruk av en dyse av type Delavan Type A, hul konus, trykkforstøvning, 80 grader, 45,5 liter pr. minutt, fyringsolje nr. 2 og luft ved støkio-metrisk forhold ført gjennom systemet ved trykk på 689 - 3447 kPa overtrykk. Ved en annen prøvekjøring ved atmosfæretrykk med emulgert fyringsolje nr. 6 ved bruk av dyse av type Delavan Type SNA, luftforstøvning, og støkiometrisk luft/brennstoff-forhold arbeider systemet ved fyringseffekter på 37,5 kW Test run of the system shown in fig. 11 - 13 for 80 hours with firing outputs from 293 - 1465 kw, using a Delavan Type A nozzle, hollow cone, pressure atomisation, 80 degrees, 45.5 liters per minute, fuel oil No. 2 and air at stoichiometric ratio passed through the system at a pressure of 689 - 3447 kPa overpressure. In another test run at atmospheric pressure with emulsified fuel oil No. 6 using a Delavan Type SNA nozzle, air atomization, and a stoichiometric air/fuel ratio, the system works at a firing power of 37.5 kW

52,7 kW. Ved hvert forsøk inneholdt utstrømningen fra systemet mindre enn prosent oksygen og var stort sett.partikkelfri (i gjennomsnitt inneholdt utstrømningene mindre enn fem deler pr. million av partikler større enn 2 ym). 52.7 kW. In each test, the effluent from the system contained less than one percent oxygen and was largely particle-free (on average, the effluents contained less than five parts per million of particles larger than 2 µm).

Forbedrede varmebehandlingsprosesser og apparater ifølge oppfinnelsen for bruk nede i borehull er istand til å arbeide Improved heat treatment processes and apparatus according to the invention for use downhole are ready to work

i lang tid over et bredt område av fyringseffekter og reservoartrykk. Apparatet er av kompakt konstruksjon og egnet for bruk i forbindelse med konvensjonelt olje-feltutstyr, og oppfinnelsen innebærer betydelige tids- og kostnadsbesparelser sammen-liknet med damp som produseres på overflaten for utvinning av tungolje fra dype reservoarer såvel som andre prosesser for utvinning av resurser fra geologiske undergrunnsformasjoner. for a long time over a wide range of firing rates and reservoir pressures. The device is of compact construction and suitable for use in connection with conventional oil field equipment, and the invention involves significant time and cost savings compared to steam produced on the surface for the extraction of heavy oil from deep reservoirs as well as other processes for the extraction of resources from geological underground formations.

Selv bm spesielle utføringsformer av oppfinnelsen er vist og beskrevet, vil fagmenn på området kunne innse forskjellige modifikasjoner, og det er derfor ikke meningen at oppfinnelsen skal begrenses til de viste utføringsformer eller til detaljer ved disse, og avvik fra dette kan utføres innenfor oppfinnelses-tanken og' dens ramme. Even if particular embodiments of the invention are shown and described, those skilled in the field will be able to realize various modifications, and it is therefore not intended that the invention be limited to the embodiments shown or to details thereof, and deviations from this can be made within the scope of the invention and' its frame.

Claims

1. Heat treatment apparatus for use in boreholes, characterized in that it comprises a combustion stage device with. an ignition zone device where a mixture of liquid fuel and an oxidant is ignited and a downstream combustion device of sufficient length for complete combustion of the fuel/oxidant mixture, a liquid injection stage device downstream of the combustion stage device through which high temperature combustion products flow from the combustion stage device, and a device for injecting a liquid to be vaporized into the injection stage device so that combustion products and vaporized liquid flow out into the underground formation to be treated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the combustion stage device includes an elongated combustion zone chamber with a length at least five times its cross-sectional dimension, and that the liquid injection stage device includes an elongated tubular chamber of the same dimension aligned axially in line with the combustion zone chamber.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized "in that the spraying device includes a number of spreader nozzles in the wall of the evaporation zone chamber for injecting liquid into the evaporation zone chamber to interact with the flow of combustion products from the combustion zone chamber.

4. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a packing device is arranged near the combustion stage device for sealing engagement with the enclosing wall in the well where the apparatus is located, which packing device has continuous channels for the supply of fuel, oxidant, and liquid to components downstream of the packing device.

5. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion stage device includes a lining of refractory material, and an annular liquid flow channel which surrounds the combustion chamber lining.

6. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition zone device includes an atomization nozzle for injecting a cone of atomized, liquid fuel into the ignition zone, and a vortex channel construction for introducing a gaseous oxidant into the ignition zone for mixing<g> with the fuel.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the ignition zone construction includes a converging-diverging, flame-stabilizing throttle device downstream of the atomization nozzle.

8. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a common, elongated sleeve in which the combustion stage and liquid injection stage devices are occupied axially in line with an annular channel that extends along the length of both devices for supplying liquid to the injection device , which sleeve has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the well casing in which the apparatus is to be used.

9. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion stage device includes a tubular cooling jacket unit, a tubular combustion chamber unit arranged in the cooling jacket unit, which combustion chamber unit comprises a monolithic tube of refractory material with an internal surface that delimits a combustion zone, a reinforcement sleeve that surrounds the tube and extends along the length of the pipe, the combustion chamber unit's external surface being arranged at a distance of less than one millimeter from the cooling jacket unit's internal surface in "standby" condition, which combustion chamber unit provides sufficient residence time for complete combustion of the fuel/oxidant mixture in the combustion chamber unit, so that the stream of combustion products emitted from the end of the combustion chamber assembly farthest from the ignition zone assembly is largely particle-free.

10. Burner apparatus comprising a tubular cooling jacket unit, a tubular combustion chamber unit arranged in the cooling jacket unit, and an ignition zone device at one end of the combustion chamber unit for introducing an ignited fuel/oxidant mixture into the combustion chamber unit, characterized in that the combustion chamber unit includes a monolithic tube of refractory material' with an internal surface delimiting a combustion zone, a reinforcing sleeve surrounding the tube and extending the length of the tube, that the external surface of the combustion chamber assembly is arranged at a distance of less than 1 mm from the internal surface of the cooling jacket assembly in "standby" condition, that the combustion chamber assembly provides sufficient residence time for complete combustion of the fuel/oxidant mixture in the combustion chamber unit, so that the stream of combustion products emitted from the end of the combustion chamber unit farthest from the ignition zone device is largely particle-free.

11. Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the material and dimensional parameters of the combustion chamber unit are such that the refractory material is pressurized during the system's total working process, including both start-up and cooling steps.

12. Apparatus according to one of claims 9-11, characterized in that the combustion chamber unit includes material which connects the sleeve to the refractory tube and has a temperature gradient significantly greater than the temperature gradient of both the refractory material and the reinforcement housing.

13. Apparatus according to one of claims 9-12, characterized in that the material in the refractory tube is a silicon compound.

14. Apparatus according to one of claims 9-13, characterized in that the reinforcement sleeve has a heat-insulating coating on its outside.

15. Apparatus according to one of claims 9-14, characterized in that the reinforcement sleeve is of a heat-resistant metal alloy, that the monolithic tube is of cast silicon carbide and that the binding material includes aluminum oxide.

16. ■ Procedure for the extraction of hydrocarbon materials and the like from. geological subsurface formations including placement of a combustion chamber structure in a borehole at the geological subsurface formation to be treated, introduction of oxidant and liquid fuel into the borehole of the combustion chamber structure, characterized in that a fuel/oxidant mixture at or below a stoichiometric ratio is ignited in the structure down in the borehole, and that the burning oxidant/fuel mixture is led through the combustion chamber structure with such. flow rate that the burning mixture remains in the chamber until substantially complete combustion has taken place, and that the resulting, largely particle-free, oxygen-free stream of combustion products is directed from the combustion chamber for flow into the subsurface geological formation to be treated.

17. Method according to claim 16, characterized in that the wall of the combustion chamber structure which delimits the combustion zone is kept at a temperature higher than 1100°C under ' the combustion process..

18. Method according to claim 16 or 17, characterized in that a zone is produced where oxidant flows in forced vortex in the ignition area and a strongly agitated backflow zone downstream of the forced vortex path at the upper end of the combustion chamber to increase the combustion rate.

19. Method according to one of claims 16-18, characterized in that the resulting stream of combustion products is led through an evaporation zone while liquid is injected into the stream of combustion products so that the resulting mixture of combustion products and vaporized liquid is released to the underground formation to be treated.

20. Method according to one of claims 16-19, k a, r characterized in that the oxidant is air, that the fuel is liquid fuel oil and that the liquid is water.

21. Method according to claim 20, characterized in that the air/fuel mixture is burned at a pressure in the combustion zone of at least approx. 3447 kPa and with a heating effect of at least approx. 733 kW.

22. Method according to one of claims 19-21, characterized in that the combustion zone has a length of at least five times its cross-sectional dimension, and that the evaporation zone • lies axially in line with the combustion zone.