[發(fā)明專利]一種雙向水平井熱煙氣密閉循環(huán)開采油砂的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910017826.1
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109488270B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛輝英;付麗;付睿;付萬春
• 申請（專利權(quán)）人: 成都聚熵能源科技有限公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/38;E21B17/22;E21B7/14
• 代理公司: 成都蓉創(chuàng)智匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51276
• 代理人: 趙雷

本發(fā)明公開了一種雙向水平井熱煙氣密閉循環(huán)開采油砂的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括油砂開采回填單元和氣體循環(huán)單元組成，所述油砂開采回填單元包括設(shè)置于地面上的旋轉(zhuǎn)熱解爐和主坑道下的雙向水平螺旋鉆機，采用主坑道加雙向水平井新方法，將油砂礦密閉加熱、軟化、鉆取、流化、輸送、干餾、分離獲得干餾油、冷凝油、可燃氣等，分離出的冷凝水和尾砂循環(huán)入井進行原位埋藏，該系統(tǒng)及方法可高效解決常規(guī)油砂開采的剝采量大、能耗大、效率低、成本高，安全風險高，土壤破壞和環(huán)境污染嚴重等難題，具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟環(huán)保價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計油砂開采及環(huán)保領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向水平井熱煙氣密閉循環(huán)開采油砂的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著全球石油需求的不斷增加，常規(guī)石油資源已經(jīng)不能滿足石油需求的快速增長，人們開始把目光轉(zhuǎn)向非常規(guī)石油資源。油砂作為非常規(guī)石油資源的主要來源，近年來在全球可利用的烴類能源中所占的比例不斷增大，在世界能源供給中起著舉足輕重的作用，是未來油氣資源的重要接替資源。油砂是指已露出或近地表的重質(zhì)殘余石油浸染的砂巖，系瀝青基原油在運移過程中失掉輕質(zhì)組分后的產(chǎn)物，有時也指浸漬輕餾分部分逸出后的一種天然石油的砂或砂巖，可用來提取重油或瀝青。

目前，越來越多的公司、科研院所開始關(guān)注油砂的綜合利用，對油砂資源的勘探和開發(fā)技術(shù)進行專門的研究工作，但是我國油砂開發(fā)利用的總體水平還是相對滯后，相關(guān)的油砂分離的技術(shù)研究也比較少，并且沒有專門的油砂分離工業(yè)化裝置。油砂分離技術(shù)主要有三種：熱水洗法、溶劑萃取法、熱解干餾法。其中，熱解干餾法是指在隔絕空氣或充滿惰性氣體的條件下，采用間接或直接加熱的方法，使預(yù)處理過的油砂加熱分解的復(fù)雜的反應(yīng)過程，油砂在熱解干餾后生成干餾氣以及固體殘渣，干餾氣經(jīng)冷卻后得到氣體和液體，熱解干餾法通過能量回收系統(tǒng)，降低了總體能耗，而且基于熱解吸的原理，油砂在缺氧和封閉的空間中通過間接加熱，使水和碳氫化合物揮發(fā)出來，油砂中所含烴類物質(zhì)都被熱解實現(xiàn)惰性化，分離相對徹底。

現(xiàn)有油砂礦全覆蓋坑道挖掘開采和干餾熱解方法主要存在以下問題：油砂礦及其上覆蓋層、蓋層和夾層全部機械挖掘、運輸、回填等作業(yè)量大、耗能大、成本高、安全風險高，土壤植被破壞和環(huán)境污染嚴重；油砂礦干餾熱解爐產(chǎn)生的熱煙氣直接排放，其成分和余熱沒有充分資源化循環(huán)利用，不僅熱效率低，而且污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對當前油砂挖掘開采和干餾裂解存在的上述問題，提供一種雙向水平井熱煙氣密閉循環(huán)開采油砂的系統(tǒng)及方法，解決當前采用全覆蓋坑道挖掘開采和干餾裂解過程中存在開采及回填作業(yè)量大、耗能大、效率低、安全風險高、余熱無法重復(fù)利用、土壤植被破壞和環(huán)境污染嚴重的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種雙向水平井熱煙氣密閉循環(huán)開采油砂的系統(tǒng)，包括油砂開采回填單元，所述油砂開采回填單元包括設(shè)置于地面上的旋轉(zhuǎn)熱解爐和主坑道下的雙向水平螺旋鉆機，所述旋轉(zhuǎn)熱解爐包括反應(yīng)爐、排砂爐、產(chǎn)物爐和排油爐，所述雙向水平螺旋鉆機兩側(cè)分別還連接有開采鉆頭和回填鉆頭，所述旋轉(zhuǎn)熱解爐開采鉆頭之間設(shè)有進砂管道，與回填鉆頭之間設(shè)有排砂管道，所述進砂管道與反應(yīng)爐進料口的連通，所述排砂管道與排砂爐出料口連通，所述反應(yīng)爐用于干餾熱解油砂，所述排砂爐用于排出尾砂，所述產(chǎn)物爐用于接收干餾熱解后的熱解氣，所述排油爐用于排出干餾油。

根據(jù)油砂層厚度、埋深和穩(wěn)定性，選取安全經(jīng)濟的方式進行主坑道的挖掘，旋轉(zhuǎn)熱解爐置于主坑道旁，雙向水平螺旋鉆機置于主坑道下，雙向水平螺旋鉆機的開采鉆頭鉆入油砂礦，鉆出油砂經(jīng)過進砂管道輸送至旋轉(zhuǎn)熱解爐干餾熱解，分解成干餾油、熱解氣和尾砂；尾砂經(jīng)排砂管道排出，雙向水平螺旋鉆機的回填鉆頭退出，及時攜帶尾砂回填到已采油砂廢棄井，雙向水平螺旋鉆機完成尾礦回填后，再將主坑道全部回填完全恢復(fù)地下、洞口和底面生態(tài)環(huán)境。