[發明專利]以氮氣作保護膜的超臨界水氧化流體注采系統及其工藝

有效

• 申請號: 201210163868.4
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102678097A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 馬春元;陳桂芳;陳守燕;張鳳鳴;徐純燕;張勇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

1.一種以氮氣作保護膜的超臨界水氧化流體注采系統，其特征是，包括空分設備、燃料裝置、水增壓預熱裝置、氧氣增壓泵、氮氣增壓泵、氣膜反應器、井筒和注入管道，注入管道設置于井筒中，所述空分設備的氧氣出口通過氧氣增壓泵與氣膜反應器上端的氧氣入口相通，所述空分設備的氮氣出口通過氮氣增壓泵分三路分別與氣膜反應器側面的上氮氣入口、下氮氣入口、井筒與注入管道之間的間隙相通，所述氣膜反應器上端還設有分別與燃料裝置、水增壓預熱裝置相連的燃料入口和水入口；氣膜反應器的下端設有與注入管道相連通的出口。

2.如權利要求1所述的系統，其特征是，所述空分設備的氮氣出口與氣膜反應器側面的上氮氣入口、下氮氣入口、井筒與注入管道之間的間隙相連通的管道上分別設有第一氮氣流量調節閥、第二氮氣流量調節閥和第三氮氣流量調節閥。

3.如權利要求1所述的系統，其特征是，所述氣膜反應器內設有與氣膜反應器內腔相配合的多孔壁，多孔壁與氣膜反應器內壁之間有間隙；所述氣膜反應器的下端出口與注入管道相連通的管道上設有多元熱流體壓力調節閥。

4.如權利要求1所述的系統，其特征是，所述燃料裝置包括燃料罐、燃料增壓泵，燃料罐出口通過燃料增壓泵與氣膜反應器上端的燃料入口相連通。

5.如權利要求1所述的系統，其特征是，所述水增壓預熱裝置包括儲水罐通過水增壓泵、水預熱器與氣膜反應器上端的水入口相連通。

6.如權利要求1所述的系統，其特征是，所述井筒的上端與注入管道之間設有與間隙相通的油井氮氣入口，空分設備的氮氣出口的其中一路經氮氣增壓泵、第三氮氣流量調節閥與油井氮氣入口相通；所述注入管道上半部分穿過并焊接在連接法蘭上，連接法蘭與井筒上端口相連。

7.一種利用權利要求1-6中任一項所述系統的注采工藝，其特征是，步驟如下：

（1）空氣通過空分設備分離為氮氣和氧氣，其中氧氣經過氧氣增壓泵升壓至22.1-30MPa，燃料經燃料增壓泵升壓至22.1-30MPa，水經水增壓泵升壓至22.1-30MPa后預熱至300-600℃，三者均從氣膜反應器頂部注入；

（2）從氣膜反應器頂部注入的氧氣、燃料、水在反應器上部進行超臨界水氧化反應，產物為二氧化碳、剩余氧氣、水；

（3）通過空分設備分離出的一部分氮氣，經過氮氣增壓泵升壓至22.1-30MPa后從氣膜反應器側面通過多孔壁注入，作為氣膜反應器的氣體保護膜，將反應器器壁與超臨界水氧化反應區域分離；

（4）超臨界水氧化反應產物與作為反應器的氣體保護膜的氮氣在氣膜反應器下部混合后的混合物從氣膜反應器下部出口流出，經過多元熱流體壓力調節閥調壓后，通過焊接在連接法蘭上的注入管道注入油井中；

（5）通過空分設備分離出的另一部分氮氣，通過第三氮氣壓力調節閥調壓至與經過多元熱流體壓力調節閥調壓后的混合物壓力一致，注入管道與井筒間的間隙中，作為井筒的保護膜。

8.如權利要求7所述的工藝，其特征是，所述步驟（1）和步驟（2）中的燃料為就地采取的原油或高濃度采油廢水，無需提前預熱。

9.如權利要求7所述的工藝，其特征是，所述步驟（1）中反應器頂部注入的水為普通水，經過增壓和預熱后溫度為300-600℃，壓力為22.1-30MPa，為超臨界水氧化反應提供初始能量。

10.如權利要求7所述的工藝，其特征是，所述步驟（4）中氣膜反應器出口的混合物流體經多元熱流體壓力調節閥調壓后，其壓力為5-30MPa，溫度150-350℃。