一种井下加热器及井下开采设备实用新型专利

专利名称：一种井下加热器及井下开采设备

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202110339240.4

专利申请（专利权）人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院
权利人地址：北京市朝阳区朝阳门北大街22号

专利发明（设计）人：王益维,陈瞰瞰,孟祥龙,陈旭东,苏建政

专利摘要：本申请涉及石油开采井下装置技术领域，特别地涉及一种井下加热器及井下开采设备。本申请提供的井下加热器，包括气体注入系统、燃烧加热系统以及换热系统；气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置。在实施过程中，可向待加热气体注入装置内注入其他用户所需的高温气体，通过燃烧室加热换热室内的带加热气体，进而能够针对不同的工程需求，向地层内注入不同类型的气体，可以注入气体的类型既可以是助燃气体与燃烧气体形成的高温尾气，也可以是其他类型的气体；满足不同类型非常规油气资源的开采需求。

主权利要求：
1.一种井下加热器，其特征在于，包括：
气体注入系统，所述气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置；
燃烧加热系统，所述燃烧加热系统包括燃烧室，所述助燃气体注入装置以及所述燃烧气体注入装置均与所述燃烧室连接；以及换热系统，所述换热系统包括燃烧室内管、阀体以及换热室，所述阀体以及与所述换热室置于所述燃烧室内管内，所述阀体用于控制所述待加热气体注入装置可选择地与所述换热室连接，且所述阀体用于控制所述换热室可选择地与所述燃烧室连接，所述换热室朝向井下的一端设置有第一排气口，所述燃烧室内管朝向井下的一端设置有第二排气口；
所述助燃气体注入装置包括助燃气气源，所述助燃气气源与所述燃烧室通过助燃气进气管与所述燃烧室连通；所述燃烧气体注入装置包括燃烧气体气源，所述燃烧气体气源通过所述燃烧气进气管与所述燃烧室连通；所述待加热气体注入装置包括待加热气气源，所述待加热气气源通过待加热气进气管与所述换热室可选择地连通；所述助燃气进气管、所述燃烧气进气管以及所述待加热气进气管均连接于上端盖；
所述阀体包括壳体以及设置于所述壳体内的弹簧，所述壳体可滑动套设于所述待加热气进气管外壁，所述弹簧可滑动地套设于所述待加热气进气管外壁，所述待加热气进气管的外壁设置有凸环，所述弹簧一端抵接于所述壳体，另一端抵接于所述凸环；所述壳体于与所述换热室连接；
所述换热室靠近所述待加热气进气管的一端设置有用于容纳所述待加热气进气管的下沉腔，所述下沉腔侧壁开设有进气口；当所述待加热气进气管达到预设气体压力时，所述燃烧室带动所述壳体压缩所述弹簧，所述待加热气进气管的端部脱离所述下沉腔的底面，所述待加热气进气管通过所述进气口与所述换热室连通；
所述燃烧室内管的外侧壁开设有第三排气口，当所述待加热气进气管达到预设气体压力时，所述燃烧室内管沿着朝向所述第二排气口运行，所述燃烧室内管外壁阻挡所述第三排气口，所述换热室与所述燃烧室隔断。
2.根据权利要求1所述的井下加热器，其特征在于，所述井下加热器还包括环设于所述燃烧室外侧的外管，所述外管与所述燃烧室的外壁之间形成回流腔，所述燃烧室侧壁开设有尾气回流口，所述燃烧室与所述回流腔之间设置有单向阀，用于使所述燃烧室与所述回流腔可选择地单向连通。
3.根据权利要求2所述的井下加热器，其特征在于，所述单向阀包括阀座，弹性件以及阀芯，所述阀座连接于所述外管，所述弹性件一端连接于所述阀座，另一端连接于所述阀芯，所述阀芯在弹性件的作用下抵接于所述尾气回流口。
4.根据权利要求3所述的井下加热器，其特征在于，所述气体注入系统还包括尾气回收管以及连接于所述尾气回收管的阀门，所述尾气回收管与所述回流腔连通，所述阀门用于控制所述尾气回收管的打开或者关闭。
5.根据权利要求1‑4中任一项所述的井下加热器，其特征在于，所述助燃气体注入装置还包括第一增压机，所述第一增压机设置于所述助燃气气源与所述助燃气进气管之间；所述燃烧气体注入装置还包括第二增压机，所述第二增压机设置于所述燃烧气体气源与所述燃烧气进气管之间；所述待加热气体注入装置还包括第三增压机，所述第三增压机设置于所述待加热气气源与所述待加热气进气管之间。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的井下加热器，其特征在于，所述燃烧加热系统还包括催化剂层，所述燃烧室内管外壁设置有凸台，所述催化剂层通过所述凸台连接于所述燃烧室内。
7.根据权利要求6所述的井下加热器，其特征在于，所述催化剂层为负载催化剂的多孔泡沫铝。
8.一种井下开采设备，其特征在于，所述井下开采设备包括权利要求1至7中任一项所述的井下加热器。 说明书 : 一种井下加热器及井下开采设备技术领域[0001] 本申请涉及石油开采井下装置技术领域，特别地涉及一种井下加热器及井下开采设备。背景技术[0002] 油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等非常规油气资源是重要的战略资源，世界各国都大力开展相关研究，以期能够在非常规油气资源开采领域实现突破。通过井下原位加热的方式实现油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等非常规油气资源的开采被认为是最有效的方法，因此研发高效率、多功能的井下加热器成为实现非常规油气资源开采的关键。[0003] 目前井下加热器的加热方式主要有两种，一种是电加热，首先在地表通过增压机向井底的加热器通入气体，然后加热器内的电加热棒将注入的气体加热，最后高温的气体被注入到地层中，加热地层。这种加热方式的优点是能够根据不同的工程需求，向地层中注入不同种类的气体，能够满足更广泛的工程需求。但是，由于加热棒的寿命有限(最多为3000小时)，因此不能保证长时间的加热，故障率高，无法满足长期加热地层的需求。另一种是燃烧加热，首先在地表通过增压机分别向井底的加热器通入燃烧气和助燃气，两种气体在加热器的燃烧室内燃烧形成高温尾气，注入到地层中，加热地层；燃烧气和助燃气的点燃方式分为三种，分别为明火点燃、高温点燃(即使两种气体达到燃点使其燃烧)及催化剂点燃，其中催化剂点燃是采用泡沫铝涂覆铂和铑作为催化剂，在有催化剂存在的条件下，氢气和氧气能够在常温状态下被点燃，然后降低氢气浓度使加热器温度达到450～500℃时通入甲烷气，燃烧形成高温尾气，注入地层，由于催化剂点燃方式简单而被普遍采用。燃烧加热的优点是能够实现长时间加热，故障率低，能够满足长期加热地层的需求。但是，由于燃烧气主要为烃类气体，助燃气主要为空气或氧气；因此，燃烧产生的高温尾气的主要成分为高温水蒸气和二氧化碳；由于非常规油气资源的物性不同，针对不同的地层性质，需要选用不同的注入气体；以油页岩为例，油页岩热采过程中需要发生化学反应，不同种类的气体会影响油页岩内部有机质的裂解行为，并且会影响产物组成，因此需要根据地层性质选择注入气体；采用燃烧加热的方式只能向地层中通入高温水蒸气和二氧化碳，不能适用于更广泛的地层；因此，应用范围较窄，无法满足不同种类非常规油气资源的开采要求。[0004] 综上所述，现有的两种加热器的加热方式不能完全满足非常规油气资源的开采需求；因此，如何设计一种加热器既能向地层中通入高温尾气，也能加热其他类型的注入气体，满足油页岩、稠油、致密油及天然气水合物等不同类型非常规油气资源的开采需求是目前急需解决的问题。发明内容[0005] 有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种井下加热器，所述井下加热器，可有效地解决上述技术问题。[0006] 第一方面，本申请提供的井下加热器，所述井下加热器包括气体注入系统、燃烧加热系统以及换热系统；所述气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置；所述燃烧加热系统包括燃烧室，所述助燃气体注入装置以及所述燃烧气体注入装置均与所述燃烧室连接；所述换热系统包括燃烧室内管、阀体以及换热室，所述阀体以及与所述换热室置于所述燃烧室内管内，所述阀体用于控制所述待加热气体注入装置可选择地与所述换热室连接，且所述阀体用于控制所述换热室可选择地与所述燃烧室连接，所述换热室朝向井下的一端设置有第一排气口，所述燃烧室内管朝向井下的一端设置有第二排气口。[0007] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述井下加热器还包括环设于所述燃烧室外侧的外管，所述外管与所述燃烧室的外壁之间形成回流腔，所述燃烧室侧壁开设有尾气回流口，所述燃烧室与所述回流腔之间设置有单向阀，用于使所述燃烧室与所述回流腔可选择地单向连通。需要说明的，在本实施例中，所述井下加热器还包括环设于所述燃烧室外侧的外管，所述外管与所述燃烧室的外壁之间形成回流腔，所述燃烧室侧壁开设有尾气回流口，所述燃烧室与所述回流腔之间设置有单向阀，用于使所述燃烧室与所述回流腔可选择地单向连通。当燃烧室内的气体压力超出单向阀的预设值时，单向阀将会被顶开，进而使得燃烧室内的气体经过单向阀流入回流腔内。还需要说明的，在本实施例中，在所述燃烧室与所述回流腔之间设置单向阀，可使得燃烧室内的气体单向流入回流腔内，回流腔的气体不会流入燃烧室内。[0008] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述单向阀包括阀座，弹性件以及阀芯，所述阀座连接于所述外管，所述弹性件一端连接于所述阀座，另一端连接于所述阀芯，所述阀芯在弹性件的作用下抵接于所述尾气回流口。需要说明的，在本实施例中，具体地，所述单向阀包括阀座，弹性件以及阀芯，所述阀座连接于所述外管，所述弹性件一端连接于所述阀座，另一端连接于所述阀芯，所述阀芯在弹性件的作用下抵接于所述尾气回流口，也即所述阀芯在弹性件的弹性力作用下抵接于所述尾气回流口，当燃烧室内的气体压力大于所述弹性件的弹性力时，所述弹性件将被压缩，所述阀芯将会脱离所述尾气回流口，进而实现燃烧室内的气体经过单向阀流入回流腔内。当所述燃烧室内的压力减小，所述阀芯将会在所述弹性件的作用下抵紧所述尾气回流口，进而实现气体单向流动。[0009] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述气体注入系统还包括尾气回收管以及连接于所述尾气回收管的阀门，所述尾气回收管与所述回流腔连通，所述阀门用于控制所述尾气回收管的打开或者关闭。需要说明的，在本实施例中，所述气体注入系统还包括尾气回收管以及连接于所述尾气回收管的阀门，所述尾气回收管与所述回流腔连通，所述阀门用于控制所述尾气回收管的打开或者关闭，当燃烧室内的气体流入所述回流腔内后，将会通过所述尾气回收管排出，设置所述阀门，用于控制所述尾气的排出。[0010] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述助燃气体注入装置包括助燃气气源，所述助燃气气源与所述燃烧室通过助燃气进气管与所述燃烧室连通；所述燃烧气体注入装置包括燃烧气体气源，所述燃烧气体气源通过所述燃烧气进气管与所述燃烧室连通；所述待加热气体注入装置包括待加热气气源，所述待加热气气源通过待加热气进气管与所述换热室可选择地连通；所述助燃气进气管、所述燃烧气进气管以及所述待加热气进气管均连接于上端盖。需要说明的，在本实施例中，所述助燃气体注入装置包括助燃气气源，所述助燃气气源与所述燃烧室通过助燃气进气管与所述燃烧室连通；所述燃烧气体注入装置包括燃烧气体气源，所述燃烧气体气源通过所述燃烧气进气管与所述燃烧室连通；所述待加热气体注入装置包括待加热气气源，所述待加热气气源通过待加热气进气管与所述换热室可选择地连通；所述助燃气进气管、所述燃烧气进气管以及所述待加热气进气管均连接于上端盖。也即，在使用过程中，所述助燃气气源可通过助燃气进气管向所述燃烧室内注入助燃气，所述燃烧气体气源可通过所述燃烧气进气管向所述燃烧室内注入燃烧气，所述待加热气气源可通过待加热气进气管向所述换热室内可选择地注入待加热气体，助燃气与燃烧气在所述燃烧室内燃烧产生热量，并通过燃烧室与换热室外壁之间热量传递，进而加热注入换热室内的待加热气体。经过加热的待加热气体经过所述第一排气口以及所述第二排气口注入到地层中。[0011] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述助燃气体注入装置还包括第一增压机，所述第一增压机设置于所述助燃气气源与所述助燃气进气管之间；所述燃烧气体注入装置还包括第二增压机，所述第二增压机设置于所述燃烧气体气源与所述燃烧气进气管之间；所述待加热气体注入装置还包括第三增压机，所述第三增压机设置于所述待加热气气源与所述待加热气进气管之间。需要说明的，在本实施例中，所述助燃气体注入装置还包括第一增压机，所述第一增压机设置于所述助燃气气源与所述助燃气进气管之间；所述燃烧气体注入装置还包括第二增压机，所述第二增压机设置于所述燃烧气体气源与所述燃烧气进气管之间；所述待加热气体注入装置还包括第三增压机，所述第三增压机设置于所述待加热气气源与所述待加热气进气管之间，设置第一增压机，第二增压机以及第三增压机便于分别对助燃气体、燃烧气体及待加热气体进行加压，通过各自的注入管道进入对应的燃烧室或换热室内。[0012] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述阀体包括壳体以及设置于所述壳体内的弹簧，所述壳体可滑动套设于所述待加热气进气管外壁，所述弹簧可滑动地套设于所述待加热气进气管外壁，所述待加热气进气管的外壁设置有凸环，所述弹簧一端抵接于所述壳体，另一端抵接于所述凸环；所述壳体于与所述换热室连接。所述换热室靠近所述待加热气进气管的一端设置有用于容纳所述待加热气进气管的下沉腔，所述下沉腔侧壁开设有进气口；当所述待加热气进气管达到预设气体压力时，所述燃烧室带动所述壳体压缩所述弹簧，所述待加热气进气管的端部脱离所述下沉腔的底面，所述待加热气进气管通过所述进气口与所述换热室连通；所述燃烧室内管的外侧壁开设有第三排气口，当所述待加热气进气管达到预设气体压力时，所述燃烧室沿着朝向所述第二排气口运行，所述燃烧室外壁阻挡所述第三排气口，所述换热室与所述加热室隔断。需要说明的，在本实施例中，在具体实施过程中，当所述待加热气进气管内的注入的待加热气体，气体压力随之增大，进而推动所述换热室向远离所述待加热气进气管的方向移动，进而带动所述壳体随之滑动，进而壳体压缩弹簧，弹簧由于凸环的抵挡进而被压缩，所述待加热气进气管的端部脱离所述下沉腔的底面，所述待加热气进气管通过所述进气口与所述换热室连通；进而实现待加热气体进入换热室内，进入换热室内的气体将会接收到来自换热室内壁传递来的热量，进而实现将所述换热室内的待加热气体加热至预设温度，换热室内壁的热量来自燃烧室内燃烧气体与助燃气体的混合然后所释放的热量。进一步地，所述燃烧室内管的外侧壁开设有第三排气口，当所述待加热气进气管达到预设气体压力时，所述燃烧室沿着朝向所述第二排气口运行，所述燃烧室外壁阻挡所述第三排气口，所述换热室与所述加热室隔断。也即实现燃烧室内的燃烧气体将无法通过所述第三排气口进入所述燃烧室内管内管，进而无法经过所述第二排气管注入到地层中，此时换热室内的气体被加热进而注入地层中。此时，所述换热室与所述加热室隔断，燃烧室内的气体燃烧后，产生的热量用于加热换热室内的待加热气体，当所述燃烧室内的尾气压力过大时，将会顶开所述单向阀，进而通过回流腔排出。进而使得本申请提供的井下加热器既可以既能向地层中通入高温尾气，也能加热其他类型的高温气体。[0013] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述燃烧加热系统还包括催化剂层，所述燃烧室内管外壁设置有凸台，所述催化剂层通过所述凸台连接于所述燃烧室内。需要说明的，在本实施例中，所述燃烧加热系统还包括催化剂层，所述燃烧室内管外壁设置有凸台，所述催化剂层通过所述凸台连接于所述燃烧室内，设置催化剂层便于使得助燃气体以及燃烧气体在催化剂的作用下更加容易实现燃烧。所述凸台为所述催化剂层提供支撑连接点，便于实现催化剂层连接的更加稳定。[0014] 在根据第一方面的可选的实施例中，所述催化剂层为负载催化剂的多孔泡沫铝。需要说明的，在本实施例中，将所述催化剂层为负载催化剂的多孔泡沫铝，多孔泡沫铝催化剂内部为多孔状，助燃气体(氧气)和燃烧气体(氢气和甲烷)在燃烧室内混合进入负载催化剂的多孔泡沫铝内部，在催化剂作用下在助燃气体与燃烧气体便于燃烧，进而经过所述第三排气口进而所述燃烧室内管，进而经过所述第二排气口注入地层中。[0015] 第二方面，本申请还提供了一种井下开采设备，所述井下开采设备包括上述的井下加热器。[0016] 本申请提供的一种井下加热器，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：[0017] 本申请提供的井下加热器，包括气体注入系统、燃烧加热系统以及换热系统；所述气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置；所述换热系统包括燃烧室内管、阀体以及换热室，所述阀体以及与所述换热室置于所述燃烧室内管内，所述阀体用于控制所述待加热气体注入装置可选择地与所述换热室连接，且所述阀体用于控制所述换热室可选择地与所述燃烧室连接，所述换热室朝向井下的一端设置有第一排气口，所述燃烧室内管朝向井下的一端设置有第二排气口。在实施过程中，可向所述待加热气体注入装置内注入其他用户所需的高温气体，能够针对不同的工程需求，向地层内注入不同类型的气体，可以注入气体的类型既可以是助燃气体与燃烧气体形成的高温尾气，也可以是其他类型的气体；满足不同类型非常规油气资源的开采需求。[0018] 本申请提供的井下开采设备由于包括上述的井下加热器，因此也具备有上述的有益效果。附图说明[0019] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。[0020] 图1是本申请实施例的井下加热器的整体结构示意图。[0021] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。[0022] 附图标记：[0023] 100‑井下加热器；1‑助燃气气源；2‑第一增压机；3‑第一球阀；4‑待加热气气源；5‑第三增压机；6‑燃烧气体气源；7‑第二增压机；8‑第二球阀；9‑第一尾气回收管；10‑第二尾气回收管；11‑助燃气进气管；12‑燃烧气进气管；13‑上端盖；14‑燃烧室内管；15‑待加热气进气管；151‑凸环；16‑阀体；17‑外管；18‑弹簧；19‑保温层；20‑燃烧室；21‑催化剂层；22‑进气口；23‑换热室；24‑凸台；25‑折流板；26‑第三排气口；27‑第一排气口；28‑阀座；29‑弹性件；30‑阀芯；31‑下端盖；32‑第二排气口；33‑尾气回流口。具体实施方式[0024] 下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。[0025] 为了简明，本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。[0026] 在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或几种”中“几种”的含义是两种及两种以上。[0027] 除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。[0028] 请参照图1，本申请提供的井下加热器100，所述井下加热器100包括气体注入系统、燃烧加热系统以及换热系统；所述气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置；所述燃烧加热系统包括燃烧室20，所述助燃气体注入装置以及所述燃烧气体注入装置均与所述燃烧室20连接；所述换热系统包括燃烧室内管14、阀体16以及换热室23，所述阀体16以及与所述换热室23置于所述燃烧室内管14内，所述阀体16用于控制所述待加热气体注入装置可选择地与所述换热室23连接，且所述阀体16用于控制所述换热室23可选择地与所述燃烧室20连接，所述换热室23朝向井下的一端设置有第一排气口27，所述燃烧室内管14朝向井下的一端设置有第二排气口32。[0029] 本申请提供的井下加热器100，包括气体注入系统、燃烧加热系统以及换热系统；所述气体注入系统包括助燃气体注入装置、待加热气体注入装置以及燃烧气体注入装置；所述换热系统包括燃烧室内管14、阀体16以及换热室23，所述阀体16以及与所述换热室23置于所述燃烧室内管14内，所述阀体16用于控制所述待加热气体注入装置可选择地与所述换热室23连接，且所述阀体16用于控制所述换热室23可选择地与所述燃烧室20连接，所述换热室23朝向井下的一端设置有第一排气口27，所述燃烧室内管14朝向井下的一端设置有第二排气口32。在实施过程中，可向所述待加热气体注入装置内注入其他用户所需的高温气体，能够针对不同的工程需求，向地层内注入不同类型的气体，可以注入气体的类型既可以是助燃气体与燃烧气体形成的高温尾气，也可以是其他类型的气体；满足不同类型非常规油气资源的开采需求。[0030] 需要说明的，在本实施例中，助燃气体包括但不限于氧气，燃烧气体包括但不限于氢气、甲烷等气体；待加热气体可以是根据用户的需求为加热器提供不同类型的被加热气体。[0031] 在可选地示例性实施例中，所述井下加热器100还包括环设于所述燃烧室20外侧的外管17，所述外管17与所述燃烧室20的外壁之间形成回流腔，所述燃烧室20侧壁开设有尾气回流口33，所述燃烧室20与所述回流腔之间设置有单向阀，用于使所述燃烧室20与所述回流腔可选择地单向连通。需要说明的，在本实施例中，所述井下加热器100还包括环设于所述燃烧室20外侧的外管17，所述外管17与所述燃烧室20的外壁之间形成回流腔，所述燃烧室20侧壁开设有尾气回流口33，所述燃烧室20与所述回流腔之间设置有单向阀，用于使所述燃烧室20与所述回流腔可选择地单向连通。当燃烧室20内的气体压力超出单向阀的预设值时，单向阀将会被顶开，进而使得燃烧室20内的气体经过单向阀流入回流腔内。还需要说明的，在本实施例中，在所述燃烧室20与所述回流腔之间设置单向阀，可使得燃烧室20内的气体单向流入回流腔内，回流腔的气体不会流入燃烧室20内。[0032] 具体地，在本实施例中，所述燃烧室20侧壁对称开设有两个尾气回流口33，可以理解的，这里并不对所述尾气回流口33的数量进行限定，在气体具体实施例中，也可以根据用户的需求，将所述尾气回流口33的数量设置为其他数量。[0033] 具体地，在可选地示例性实施例中，所述燃烧室20外侧壁还套设有保温层19。需要说明的，在本实施例中，所述燃烧室20外侧壁还套设有保温层19，便于保证燃烧过程中产生的热量不会大规模散失。[0034] 在可选地示例性实施例中，所述单向阀包括阀座28，弹性件29以及阀芯30，所述阀座28连接于所述外管17，所述弹性件29一端连接于所述阀座28，另一端连接于所述阀芯30，所述阀芯30在弹性件29的作用下抵接于所述尾气回流口33。需要说明的，在本实施例中，具体地，所述单向阀包括阀座28，弹性件29以及阀芯30，所述阀座28连接于所述外管17，所述弹性件29一端连接于所述阀座28，另一端连接于所述阀芯30，所述阀芯30在弹性件29的作用下抵接于所述尾气回流口33，也即所述阀芯30在弹性件29的弹性力作用下抵接于所述尾气回流口33，当燃烧室20内的气体压力大于所述弹性件29的弹性力时，所述弹性件29将被压缩，所述阀芯30将会脱离所述尾气回流口33，进而实现燃烧室20内的气体经过单向阀流入回流腔内。当所述燃烧室20内的压力减小，所述阀芯30将会在所述弹性件29的作用下抵紧所述尾气回流口33，进而实现气体单向流动。具体地，所述弹性件29设置为弹簧。[0035] 在可选地示例性实施例中，所述气体注入系统还包括尾气回收管以及连接于所述尾气回收管的阀门，所述尾气回收管与所述回流腔连通，所述阀门用于控制所述尾气回收管的打开或者关闭。需要说明的，在本实施例中，所述气体注入系统还包括尾气回收管以及连接于所述尾气回收管的阀门，所述尾气回收管与所述回流腔连通，所述阀门用于控制所述尾气回收管的打开或者关闭，当燃烧室20内的气体流入所述回流腔内后，将会通过所述尾气回收管排出，设置所述阀门，用于控制所述尾气的排出。[0036] 具体地，在本实施例中，所述气体注入系统包括第一尾气回收管9以及第二尾气回收管10，所述阀门包括第一球阀3以及第二球阀8，所述第一球阀3和第二球阀8控制第一尾气回收管9和第二尾气回收管10的开闭。[0037] 在可选地示例性实施例中，所述助燃气体注入装置包括助燃气气源1，所述助燃气气源1与所述燃烧室20通过助燃气进气管11与所述燃烧室20连通；所述燃烧气体注入装置包括燃烧气体气源6，所述燃烧气体气源6通过所述燃烧气进气管12与所述燃烧室20连通；所述待加热气体注入装置包括待加热气气源4，所述待加热气气源4通过待加热气进气管15与所述换热室23可选择地连通；所述助燃气进气管11、所述燃烧气进气管12以及所述待加热气进气管15均连接于上端盖13。需要说明的，在本实施例中，所述助燃气体注入装置包括助燃气气源1，所述助燃气气源1与所述燃烧室20通过助燃气进气管11与所述燃烧室20连通；所述燃烧气体注入装置包括燃烧气体气源6，所述燃烧气体气源6通过所述燃烧气进气管12与所述燃烧室20连通；所述待加热气体注入装置包括待加热气气源4，所述待加热气气源4通过待加热气进气管15与所述换热室23可选择地连通；所述助燃气进气管11、所述燃烧气进气管12以及所述待加热气进气管15均连接于上端盖13。也即，在使用过程中，所述助燃气气源1可通过助燃气进气管11向所述燃烧室20内注入助燃气，所述燃烧气体气源6可通过所述燃烧气进气管12向所述燃烧室20内注入燃烧气，所述待加热气气源4可通过待加热气进气管15向所述换热室23内可选择地注入待加热气体，助燃气与燃烧气在所述燃烧室20内燃烧产生热量，并通过燃烧室20与换热室23外壁之间热量传递，进而加热注入换热室23内的待加热气体。经过加热的待加热气体经过所述第一排气口27以及所述第二排气口32注入到地层中。[0038] 具体地，在可选地示例性实施例中，所述助燃气进气管11、所述燃烧气进气管12以及所述待加热气进气管15通过焊接的方式连接于所述上端盖13。[0039] 具体地，所述井下加热器100还包括与所述上端盖13对应设置的下端盖31，所述外管17上端通过焊接于所述上端盖13，下端通过焊接于所述下端盖31；其中所述燃烧室内管14的下端也焊接于所述下端盖31。[0040] 在可选地示例性实施例中，所述助燃气体注入装置还包括第一增压机2，所述第一增压机2设置于所述助燃气气源1与所述助燃气进气管11之间；所述燃烧气体注入装置还包括第二增压机7，所述第二增压机7设置于所述燃烧气体气源6与所述燃烧气进气管12之间；所述待加热气体注入装置还包括第三增压机5，所述第三增压机5设置于所述待加热气气源4与所述待加热气进气管15之间。需要说明的，在本实施例中，所述助燃气体注入装置还包括第一增压机2，所述第一增压机2设置于所述助燃气气源1与所述助燃气进气管11之间；所述燃烧气体注入装置还包括第二增压机7，所述第二增压机7设置于所述燃烧气体气源6与所述燃烧气进气管12之间；所述待加热气体注入装置还包括第三增压机5，所述第三增压机5设置于所述待加热气气源4与所述待加热气进气管15之间，设置第一增压机2，第二增压机7以及第三增压机5便于分别对助燃气体、燃烧气体及待加热气体进行加压，通过各自的注入管道进入对应的燃烧室20或换热室23内。[0041] 在可选地示例性实施例中，所述阀体16包括壳体以及设置于所述壳体内的弹簧18，所述壳体可滑动套设于所述待加热气进气管15外壁，所述弹簧18可滑动地套设于所述待加热气进气管15外壁，所述待加热气进气管15的外壁设置有凸环151，所述弹簧18一端抵接于所述壳体，另一端抵接于所述凸环151；所述壳体于与所述换热室23连接。所述换热室23靠近所述待加热气进气管15的一端设置有用于容纳所述待加热气进气管15的下沉腔，所述下沉腔侧壁开设有进气口22；当所述待加热气进气管15达到预设气体压力时，所述燃烧室20带动所述壳体压缩所述弹簧18，所述待加热气进气管15的端部脱离所述下沉腔的底面，所述待加热气进气管15通过所述进气口22与所述换热室23连通；所述燃烧室内管14的外侧壁开设有第三排气口26，当所述待加热气进气管15达到预设气体压力时，所述燃烧室20沿着朝向所述第二排气口32运行，所述燃烧室20外壁阻挡所述第三排气口26，所述换热室23与所述加热室隔断。需要说明的，在本实施例中，在具体实施过程中，当所述待加热气进气管15内的注入的待加热气体，气体压力随之增大，进而推动所述换热室23向远离所述待加热气进气管15的方向移动，进而带动所述壳体随之滑动，进而壳体压缩弹簧18，弹簧18由于凸环151的抵挡进而被压缩，所述待加热气进气管15的端部脱离所述下沉腔的底面，所述待加热气进气管15通过所述进气口22与所述换热室23连通；进而实现待加热气体进入换热室23内，进入换热室23内的气体将会接收到来自换热室23内壁传递来的热量，进而实现将所述换热室23内的待加热气体加热至预设温度，换热室23内壁的热量来自燃烧室20内燃烧气体与助燃气体的混合然后所释放的热量。进一步地，所述燃烧室内管14的外侧壁开设有第三排气口26，当所述待加热气进气管15达到预设气体压力时，所述燃烧室20沿着朝向所述第二排气口32运行，所述燃烧室20外壁阻挡所述第三排气口26，所述换热室23与所述加热室隔断。也即实现燃烧室20内的燃烧气体将无法通过所述第三排气口26进入所述燃烧室内管14内管，进而无法经过所述第二排气管注入到地层中，此时换热室23内的气体被加热进而注入地层中。此时，所述换热室23与所述加热室隔断，燃烧室20内的气体燃烧后，产生的热量用于加热换热室23内的待加热气体，当所述燃烧室20内的尾气压力过大时，将会顶开所述单向阀，进而通过回流腔排出。进而使得本申请提供的井下加热器100既可以既能向地层中通入高温尾气，也能加热其他类型的高温气体。[0042] 具体地，在可选地示例性实施例中，所述下沉腔侧壁等间距开设有四个所述进气口22，可以理解的，这里并不对所述进气口22的数量进行限定，可以根据用户的具体需求，将所述进气口22设置为其他适宜的数量。[0043] 具体地，在本实施例中，所述壳体与所述换热室23通过螺纹连接。可以理解的，这里并不对所述壳体与所述换热室23的连接方式进行限定，也可以根据用户的需求，将所述壳体与所述换热室23通过其他方式进行连接。[0044] 具体地，在本实施例中，所述换热室23内还设置有折流板25，所述折流板25交错等间距设置于所述换热室23内壁上。需要说明的，在本实施例中，设置折流板25便于增大换热室23外壁与注入气体间的换热面积，同时对注入气体有节流作用，延长气体与换热室23的换热时间。具体地，所述折流板25焊接在换热室23内部。[0045] 在可选地示例性实施例中，所述燃烧加热系统还包括催化剂层21，所述燃烧室内管14外壁设置有凸台24，所述催化剂层21通过所述凸台24连接于所述燃烧室20内。需要说明的，在本实施例中，所述燃烧加热系统还包括催化剂层21，所述燃烧室内管14外壁设置有凸台24，所述催化剂层21通过所述凸台24连接于所述燃烧室20内，设置催化剂层21便于使得助燃气体以及燃烧气体在催化剂的作用下更加容易实现燃烧。所述凸台24为所述催化剂层21提供支撑连接点，便于实现催化剂层21连接的更加稳定。[0046] 在可选地示例性实施例中，所述催化剂层21为负载催化剂的多孔泡沫铝。需要说明的，在本实施例中，将所述催化剂层21为负载催化剂的多孔泡沫铝，多孔泡沫铝催化剂内部为多孔状，助燃气体(氧气)和燃烧气体(氢气和甲烷)在燃烧室20内混合进入负载催化剂的多孔泡沫铝内部，在催化剂作用下在助燃气体与燃烧气体便于燃烧，进而经过所述第三排气口26进入所述燃烧室内管14，进而经过所述第二排气口32注入地层中。[0047] 还需要说明的，在本实施例中，所述助燃气为氧气，所述燃烧气体为氢气和甲烷，多孔泡沫铝催化剂内部为多孔状，助燃气体(氧气)和燃烧气体(氢气和甲烷)在燃烧室20内混合进入负载催化剂的多孔泡沫铝内部，在催化剂作用下在氢气和氧气常温状态(20℃)燃烧使多孔泡沫铝的温度达到450～500℃时通入甲烷气，燃烧形成高温尾气，并分别通过第三排气口26进入所述燃烧室内管14，进而经过所述第二排气口32注入地层中。进一步地，在本实施例中，所述第三排气口26设置为对称的两个。可以理解的，这里并不对所述第三排气口26的具体数量进行限定，可以根据用户的需求，设置为其他数量。[0048] 本申请还提供了一种井下开采设备，所述井下开采设备包括上述的井下加热器100。[0049] 本申请提供的井下开采设备由于包括上述的井下加热器100，因此也具备有上述的有益效果。[0050] 虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

专利地区：北京

专利申请日期：2021-03-30

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN115142825B