[發明專利]一種用于稠油熱采集成式的多元熱流體發生系統及方法

有效

• 申請號: 202110472354.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113351142B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 郭烈錦;彭智勇;徐加陵;容思琦;金輝;董宇;張嘉瑋;尚飛;張明弈
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J4/00;B01J19/00;E21B43/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明公開了一種用于稠油熱采集成式的多元熱流體發生系統及方法，屬于稠油熱采技術領域。將超臨界多元熱流體發生反應器最高溫區域?氫氧化放熱區，設置于第一換熱套管和第二換熱套管環形空間，通過多元熱流體發生器內超臨界水氣化吸熱區與氫氧放熱區等各個換熱區域的合理耦合設計，大大減少了因電加熱等設備帶來的較高的設備投入和運行成本；同時海水可以用于超臨界多元熱流體發生系統，并在系統外設置了排鹽裝置，進行粗鹽回收，附加值高。同時，新技術能夠將稠油生產水、含聚污泥等油田污染物資源化和無害化利用，實現了就地取材、變廢為寶、物盡其用，并通過物質流與能量流在系統中的高度匹配，實現超臨界多元熱流體的穩定發生。

技術領域

本發明屬于稠油熱采技術領域，涉及一種用于稠油熱采集成式的多元熱流體發生系統及方法。

背景技術

稠油因其重質組分含量高、黏度大、流動性差，開采難度極大，主要依靠熱力采油方法進行開采。然而，海上存在自然環境惡劣、平臺工作空間有限等因素，使得常規的熱采技術，如蒸汽吞吐、蒸汽驅、熱水驅、火燒油層等技術并不適用。2008年研究人員開發了一套多元熱流體熱采技術，并在海上平臺的實際應用中取得了明顯的增產效果。然而該技術存在以下局限性，依賴高品質燃料（柴油），水處理工藝復雜，且燃燒溫度高，散熱嚴重。因此亟待開發新的技術改進。

超臨界水具有優異的物理化學性質，當水的溫度達到374.3℃，壓力22.1 MPa時，被稱為超臨界水（SCW），具有高溶解性、高擴散性和低的介電常數，是有機物的良溶劑，使得反應中相間傳質阻力大大減小，顯著提高了反應速率。而現有的超臨界水直接氧化裝置是將有機物與空氣直接在超臨界水中發生氧化反應，該過程將產生的大量無機酸和有機酸，并對反應器造成嚴重腐蝕，故而超臨界水直接氧化技術不可取。超臨界水氣化-氫氧化耦合技術，首先將有機物在超臨界水中進行熱化學轉化為氫氣和二氧化碳，而后氣化產物氫氣與空氣在超臨界水中進行可控的、相對溫和的反應產生多元熱流體，整個過程不會有酸腐蝕，而更具應用前景。

因此，亟需一種以超臨界水氣化-氫氧化耦合技術為核心緊湊集成的超臨界多元熱流體發生系統用于有限的海洋平臺以開發豐富的海上稠油油藏。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有稠油熱采技術中，多元熱流體發生系統所占用空間大、內部傳熱傳質效果差、嚴重依賴柴油和水處理過程復雜的缺點，提供一種用于稠油熱采集成式的多元熱流體發生系統及方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種用于稠油熱采集成式的多元熱流體發生系統，包括超臨界多元熱流體發生器主體、排鹽裝置、水箱、空氣壓縮單元和投料單元；

超臨界多元熱流體發生器主體的外壁開設有預熱水入口、物料入口、產物出口、排鹽出口和空氣進口；超臨界多元熱流體發生器主體內部設有第一換熱套管和第二換熱套管，第一換熱套管和第二換熱套管構成環形空間，環形空間為氫氧化放熱區，空氣進口設置于環形空間中；第一換熱套管的外壁纏繞有第二螺旋換熱管，第二換熱套管的外壁纏繞有第一螺旋換熱管；

水箱與預熱水入口連接；

投料單元包括儲料罐，儲料罐與物料入口連接；

空氣壓縮單元包括空氣壓縮機和與空氣壓縮機連接的儲氣瓶，儲氣瓶分別與第一換熱套管和第二換熱套管的環形空間相連接；

產物出口連接有氣液分離器，氣液分離器的從液體出口與水箱連接；

排鹽出口與排鹽裝置的入口相連通；

超臨界多元熱流體發生器主體外壁上安裝有加熱裝置。

優選地，超臨界多元熱流體發生器主體的出口分為兩路流向，一路與氣液分離器連接，另一路連接有用于稠油熱采的高溫截止閥。

優選地，氣液分離器的入口通過冷卻器與超臨界多元熱流體發生器主體的出口連接。