[發明專利]耦合電鍋爐產生蒸汽及熱水的油田注汽鍋爐系統

在審

• 申請號: 202110505312.8
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113091035A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 吳玉新;劉琦;呂俊復;張海;劉青;黃中;楊海瑞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F22B33/00
• 分類號: F22B33/00;F22D1/00;F22D11/00;F22G3/00;E21B43/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉夢晴

本發明公開了一種耦合電鍋爐產生蒸汽及熱水的油田注汽鍋爐系統，包括第一水泵裝置、第二水泵裝置、電鍋爐、液體混合器、注汽爐、蒸汽混合器、過熱器和第一蒸汽管路。電鍋爐用于接收第一水泵裝置輸出的水并加熱，輸出熱水和蒸汽；第二水泵裝置輸出的水和電鍋爐輸出的熱水均進入液體混合器中；注汽爐用于接收液體混合器輸出的水，產生并輸出蒸汽；電鍋爐輸出的蒸汽和注汽爐輸出的蒸汽均進入蒸汽混合器并由蒸汽混合器輸出；過熱器用于接收蒸汽混合器輸出的蒸汽并將蒸汽混合器輸出的蒸汽加熱成所需的高溫高壓的蒸汽并輸送至油井；第一蒸汽管路用于將電鍋爐產生的蒸汽直接輸送至油井。本發明在滿足油田注汽需求上，可以最大限度節能、降耗、減排。

技術領域

本發明涉及油田開采地面工程及能源綜合利用技術領域，尤其涉及一種耦合電鍋爐產生蒸汽及熱水的油田注汽鍋爐系統。

背景技術

隨著全球對氣候變化的日益關注，碳減排已提上日程，中央經濟工作會議上已明確提出了“3060”目標，這對稠油開采行業也提出了新的目標，即如何實現在保障油氣開采的前提下進一步降碳提效。

世界主流的稠油熱采工藝中，需要將大量的高溫高壓蒸汽注入油層進行加熱，以降低稠油的粘度，形成油水混合物采出，后經油水分離得到最終產物。這一過程所消耗的高溫高壓蒸汽通過注汽爐產生，每開采一噸稠油，需耗費大約8噸蒸汽，而油田注汽爐必須利用傳統化石燃料產生蒸汽，是油田碳排放的重要來源。油田地區的降碳提效必須從優化注汽鍋爐系統的能源配置入手。

考慮到油田作業區占地面積廣，風、光資源充分的現實情況，如何充分利用新能源替代傳統化石能源，開發基于新能源結合傳統能源綜合利用的新型油田注汽系統是十分迫切的目標，對油田的可持續化生產意義重大。

稠油熱采根據油藏不同，主要通過太陽能光熱轉化等新能源利用方式直接加熱工質產生蒸汽，包括太陽能光熱轉化蒸汽吞吐、太陽能光熱轉化蒸汽驅、太陽能光熱轉化熱水驅等方式。

太陽能光熱轉化蒸汽吞吐，即采用太陽能光熱轉化的方法先向油井注入一定量的蒸汽，關井一段時間，待蒸汽的熱能向油層擴散后，再開井生產的一種開采重油的增產方法。蒸汽吞吐開采工藝的主要原理是通過使用蒸汽來提高被采油田的油品的溫度來增加油藏的流動性從而便于開采，整個全部的開采過程有物理學、化學、熱力學等多個學科交叉參與的。

太陽能光熱轉化蒸汽驅，即向一口或者多口井中持續地注入熱蒸汽，將地下原油加熱并流向多口生產井，從生產井將原油持續開采出來的方法，其中所注入的蒸汽通過太陽能光熱轉化得到。

太陽能光熱轉化熱水驅，即采用太陽能集熱方式加熱水，將熱水注入油井提高地層的溫度，降低原油的粘度。

太陽能光熱轉化直接加熱工質產生蒸汽的方法，主要存在以下缺陷：

太陽能光熱轉化蒸汽吞吐缺點是通常僅僅能動用和開采近井地帶的稠油，各個井區間存在大量的死油區，隨著儲油量和地層能量的降低，該項技術的采油效果和經濟效益會逐次降低，所以這種技術開采到一定程度時應該轉換其他的開采方式來取得更高的經濟效率。此外太陽能光熱轉化具有周期性、波動大的天然特點，太陽輻照度呈現間斷和極不穩定的狀態，這給油田地區的太陽能集熱直接生產蒸汽的規模化應用增加了難度。

太陽能光熱轉化蒸汽驅的缺點是在開采初始階段的驅油效果會受到地層和溫度場的限制，往往需要經過比較長的時間注入蒸汽后，油井才會增產。投資維護成本高，需要占用大量的土地，并鋪設復雜的管線。同時，必須很好地解決太陽能光熱轉化的蓄能問題，稠油熱采注汽系統加上儲能裝置后，將極大增加投資和維護成本。同時太陽能定日鏡系統造價昂貴，在一次投資中占據很大比重。

太陽能光熱轉化熱水驅的缺點是熱水含量較少，并不能作為有效熱載體把熱量帶入油藏。缺乏實際運行的太陽能光熱轉化稠油熱采項目，光熱轉化技術仍處于研究設計階段。

發明內容