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Use of opposed jet flame stabilization in a downhole steam generator

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Abstract

Use of opposed jet flame stabilization in a direct contact steam generator which can operate in the borehole of an oil well was successfully demonstrated. Flame stabilization was obtained using a coaxially placed mixing cup from which a jet of premixed methane and air was introduced counter-currently into the main air stream. Stable combustion was achieved within a wide range of air/fuel ratios. Steam generation rates of up to 75 kg/h, evaporation efficiencies of up to 92% and combustion intensities approaching 12 MW/m3 could be sustained over prolonged periods. A logic ignition control system ensured the safe operation of the generator. Exhaust gas analysis showed only negligible amounts of unburned methane and less than 0.5% carbon monoxide, when operating the generator at equivalence ratios of around 1.2.

Abstract

On a fait la démonstration de l'utilisation d'un jet opposé pour la stabilisation d'une flamme dans un générateur direct de vapeur, capable de fonctionner dans l'ouverture d'un puits de pétrole. On a obtenu la stabilisation de la flamme en employant une coupelle de mélange coaxiale, à partir de laquelle on introduit, un jet de méthane et d'air pré-mélangé à contre-courant dans le débit principal d'air. On a réalisé une combustion stable sur une large gamme de rapports air/combustible. Des vitesses de production de vapeur d'eau allant jusqu'à 75 kg/h, des rendements d'évaporation atteignant 92% et des intensités de combustion approchant 12MW/m3 ont pu être maintenus pendant de longues périodes. Un système de contrôle logique de l'ignition a assuré un fonctionnement sûr du générateur. L'analyse du gaz d'échappement n'a indiqué que des quantités négligeables de méthane non brûlé moins de 0.5% de monoxyde de carbone, lorsque le générateur fonctionne à des rapports d'équivalence d'environ 1.2.

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