用于选择性地生产来自太阳能集热器和加热器的用于包括提高石油采收率过程的蒸汽的系统和方法技术方案

本文公开了用于选择性地生产来自太阳能集热器和加热器的用于包括提高石油采收率过程的蒸汽的系统和方法。根据某一特定实施例，系统包括水源、包括集热器进口、集热器出口以及多个放置在用于加热从所述集热器进口到所述集热器出口通过的水的太阳能集中器的太阳能集热器、燃料燃烧加热器、连接到油田注入井的蒸汽出口和耦合到所述水源、所述太阳能集热器、所述加热器和所述蒸汽出口之间的水流网络。所述系统可进一步包括操作上耦合到所述水流网络并编有指令的控制器，所述指令被执行后，在第一序列中引导所述水流的至少一部分通过所述太阳能集热器和所述燃料燃烧加热器，在不同于所述第一序列的第二序列中引导所述水流的所述至少一部分或不同部分通过所述太阳能集热器和所述燃料燃烧加热器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性地生产来自太阳能集热器和加热器的用于包括提高石油采收率过程的蒸汽的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2013年1月7日申请的美国临时申请No.61/749,888的优先权和2013年5月31日申请的美国临时申请No.61/829,984的优先权，此二者在此均通过参考并入。前述的申请文件和/或任何其它在此通过参考并入的材料若在一定程度上与本公开内容冲突，则以本公开内容为准。
本技术通常而言指向用于选择性地自太阳能集热器和加热器生产蒸汽的系统和方法，包括通过改变来自各个前述组件的能量贡献增加用于提高石油采收率过程的蒸汽生产效率的技术。
技术介绍
随着化石燃料变得更加稀缺，能源行业已经开发出更为复杂的技术，将其用于开采在过去开采非常困难或昂贵的燃料。其中一种这样的技术是将蒸汽注入含油地层以开放并减少石油的粘性。目前已存在几项用于蒸汽注入的技术，它们时常被统称为“热提高石油采收率”或“热EOR”。典型的蒸汽注入技术包括循环、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)以及运用垂直和/或水平的注入井，或这些井的组合，同时带有连续、可变速率和/或间歇性的蒸汽注入到每个井中的其它策略。一个用于形成用于蒸汽注入的蒸汽的典型系统是燃料燃烧炉，其具有直流式配置或再循环式配置。其它蒸汽生成系统包括以连续方式运行的余热锅炉。在一个从许多天到许多年的期间内，热EOR操作常常每天24小时都产生蒸汽。在连续蒸汽注入期间内，蒸汽压力和流速可能在某些情况下大致不变，而在其它情况下可能在一个预先确定的有限的幅度内变化，或者根据预定计划变化幅度更大。然而，关闭和打开蒸汽生成设备(例如每天)通常是不可取的，因为这种反复增加了与热循环相关的设备维护，以及在闲置或备用期间内发生腐蚀的更大可能性。另一典型的蒸汽生成器是太阳能蒸汽生成器，它能增强或替代燃料燃烧炉。太阳能蒸汽生成器能替代燃料的使用、减少运行成本、减少气体排放、和/或增加热采收工程中的石油产量。然而，由于有效太阳辐射的日/夜模式，以及根据包括入射太阳辐射的变化在内的因素导致的能量生产率的变化，这样的系统只能间歇地采集能量。由于上述的对连续蒸汽的需求，许多或大部分包含太阳能蒸汽生成器的热采收工程也会包含一个或多个燃料燃烧蒸汽生成器。这些燃料燃烧蒸汽生成器消耗液态或气态的燃料，将其作为补充热源，从进入的液体水流中形成蒸汽。然而，这种太阳能和燃料燃烧炉的组合通常是低效的，例如，因为它们包含了许多额外成分、浪费了能量、和/或具有过量或过剩的产量。因此，仍然存在着对高效太阳能蒸汽生成系统的需求。附图说明图1是根据本公开技术的一个实施例配置的包括太阳能集热器、加热器和控制器的系统的部分示意图。图2A是根据本公开技术的一个实施例配置成在夜间运行的图1所示的系统的部分示意图。图2B是根据本公开技术的一个实施例配置成在相对低入射辐射的条件下运行的图1所示的系统的部分示意图。图2C是根据本公开技术的一个实施例配置成在相对高入射辐射的条件下运行的图1所示的系统的部分示意图。图2D是根据本公开技术的一个实施例配置成在入射辐射达到峰值的条件下运行的图1所示的系统的部分示意图。图3是根据本技术的另一实施例配置的系统的部分示意图。图4是根据本技术的又一实施例配置的系统的部分示意图。图5是根据本技术的若干实施例描绘了来自太阳能集热器和加热器的典型热贡献的曲线图。图6是说明了太阳能辐射水平在一天的时间内典型变化的曲线图。图7A是根据本技术的一个实施例配置的包括存储介质的系统的部分示意图。图7B是根据本技术的一个实施例由太阳能集热器和加热器的多重组合提供的油田的部分示意图。图7C是根据本技术的另一实施例配置的具有存储介质和分离器的系统的部分示意图。图7D是根据本技术的又一实施例配置的具有阀装置的系统的部分示意图。图7E是根据本技术的还一实施例具有阀装置的系统的部分示意图。图8A-8C是根据本技术的其它一些实施例具有管道和阀配置的系统的部分示意图。具体实施例本技术通常而言指向用于选择性地生产来自太阳能集热器和一个或多个额外加热器(例如辅助的、补足的和/或补充的加热器)的蒸汽的系统和方法。下文描述了本公开技术的若干实施例的具体细节，参考配置成用于油井蒸汽注入的系统以提供对这些实施例的透彻理解，但在其它实施例中，代表性的系统能用于其它语境。为了清晰明确，在以下的描述中不会提到一些细节，这些细节描述了众所周知的并经常与蒸汽生成系统相联系的、但可能不必要地使本技术的某些重要方面模糊不清的结构或过程。此外，虽然以下的公开提出了本公开技术不同方面的若干实施例，但是本技术的一些其它实施例能具有不同于在本节所描述的那些配置和/或组件。因此，本公开技术可参考图1-8C具有带有额外组件、和/或没有以下描述的若干组件的其它实施例。以下描述的本公开技术的许多实施例可表现为计算机可执行指令的形式，包括由可编程计算机执行的程序。相关
的专业人员会理解，能在计算机系统和/或控制器上或通过计算机系统和/或控制器，而非那些下文所示和描述的，实现本技术。本技术能在特定编程、配置和/或创建的以执行一个或多个下文描述的这些计算机可执行指令的专用计算机或数据处理器上实现。因此，本文所用的术语“计算机”和“控制器”与通常一样，指的是任何适当的数据处理器，并能包括网络设备和便携式设备(包括掌上电脑、可穿戴计算机、移动电话、多处理器系统、基于处理器或可编程的消费性电子产品、网络计算机、小型计算机等)。本技术也能在通过通信网络连接的远程处理设备执行任务或模块的分布式环境中实现。在分布式计算环境中，程序模块或子程序可位于局部和远程记忆存储设备上。以下描述的技术方面可存储或分布在计算机可读介质上，包括磁或光可读或可移动的计算机磁盘，以及通过网络电子分布的。在特定的实施例中，特定的技术方面的数据结构和数据传输也被包含在本技术的保护范围内。以下描述的本技术的实施例包括产生蒸汽的系统，用于制造、装配、编制、操作和/或控制这种系统的技术，以及用于指导该系统的使用、建造、开发和/或其它方面的方法。因此，本公开技术的多种实施例可包括由人或非人实体采取直接的行动(例如，由人、机器、控制器、软件或硬件)和/或指示任务得到完成(例如，由人、机器、控制器、软件或硬件)。图1是用于产生蒸汽的整体系统100的部分示意图。系统100包括一个或多个太阳能集热器120，该集热器在控制器140的指示下可操作地被耦合到一个或多个加热器110(为了描绘，其中之一如图1所示)以将蒸汽提供给目标130。加热器110能补充由太阳能集热器120提供的能量，以便为目标130提供相对不变的具有相对不变的质量和/或其它特性的蒸汽流。在其它实施例中，太阳能集热器120和加热器110能同时运行，以产生不同数量和/或具有不同特性的蒸汽。在这些实施例的任何一个中，审慎地配置和控制前述组件的特征，当与传统的蒸汽生成系统相比时，以提高整体的效率和/或减少系统100的成本。这一点在下文还会进一步描述。图1所示的系统100的实施例包括为太阳能集热器120和加热器110提供液态水的水流系统150。太阳能集热器120和加热器110转而产生提供给目标130的蒸汽。在一特定实施例中，目标130包括耦合到一个或多个注入井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高石油采收率的方法，包括：通过太阳能集热器和燃料加热器通过：在第一序列中引导水流的至少一部分通过所述太阳能集热器和所述燃料加热器；在不同于所述第一序列的第二序列中引导所述水流的所述至少一部分或不同部分通过所述太阳能集热器和所述燃料加热器；控制所述水流；作为在所述太阳能集热器和所述燃料加热器处加热水流的结果，形成来自所述水流的蒸汽；以及将所述蒸汽注入含油地层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.07 US 61/749,888;2013.05.31 US 61/829,984;1.一种提高石油采收率的方法，包括：通过：在第一序列中引导水流的至少一部分通过太阳能集热器和燃料加热器；在不同于所述第一序列的第二序列中引导所述水流的所述至少一部分或不同部分通过所述太阳能集热器和所述燃料加热器；控制通过所述太阳能集热器和所述燃料加热器的所述水流；作为在所述太阳能集热器和所述燃料加热器处加热水流的结果，形成来自所述水流的蒸汽；以及将所述蒸汽注入含油地层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料加热器仅是单一的燃料加热器。3.根据权利要求1所述的方法，其中引导至少一部分包括在所述第一序列中引导所述至少一部分通过所述太阳能集热器以及随后通过所述燃料加热器，其中引导所述至少一部分或不同部分包括在所述第二序列中引导所述至少一部分或不同部分通过所述燃料加热器以及随后通过所述太阳能集热器。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一序列先于所述第二序列。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二序列先于所述第一序列。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在第一过程期间，引导热量从所述太阳能集热器和所述燃料加热器到所述含油地层，其中所述太阳能集热器在所述第一过程期间接收第一水平的太阳辐射；以及在第二过程期间，引导热量从所述太阳能集热器到热存储介质，以冷却所述太阳能集热器并加热所述热存储介质，其中所述太阳能集热器在所述第二过程期间并不接收太阳辐射，或接收小于所述第一水平的第二水平的太阳辐射。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料加热器包括加热器出口、燃料燃烧器、燃烧器排气装置、放置在与沿着从所述燃烧器到所述燃烧器排气装置的废气路径排放的废气热连通的位置的第一加热器部分、以及放置在与从所述燃烧器到所述燃烧器排气装置排放的废气热连通的位置的第二加热器部分，所述第一加热器部分被放置在所述第二加热器部分沿着所述废气路径下游的位置，其中控制所述水流包括：通过引导所述水流的至少一些通过所述第一和第二加热器部分，并旁路所述太阳能集热器于第一模式中操作；通过引导所述水流的第一部分通过所述第一加热器部分，引导所述水流的第二部分通过所述太阳能集热器，以及引导所述水流的所述第一和第二部分两者通过所述第二加热器部分于第二模式中操作；通过引导所述水流的第三部分通过所述第一加热器部分，接着通过所述太阳能集热器，再通过所述第二加热器部分于第三模式中操作；通过引导所述水流的第四部分先通过所述第一加热器部分再通过所述太阳能集热器，引导离开所述太阳能集热器的所述水流的第五部分通过所述第二加热器部分，以及引导离开所述太阳能集热器的所述水流的第六部分旁路所述第二加热器部分于第四模式中操作。8.一种蒸汽生产系统，包括：水源；耦合到所述水源的进水口，以接收来自所述水源的水；太阳能集热器，包括集热器进口、集热器出口以及多个放置在用于加热从所述集热器进口到所述集热器出口通过的水的位置的太阳能集中器；加热器，包括加热器出口、燃料燃烧器、燃烧器排气装置、放置在与沿着从所述燃烧器到所述燃烧器排气装置的废气路径排放的废气热连通的位置的第一加热器部分、以及放置在与从所述燃烧器到所述燃烧器排气装置排放的废气热连通的位置的第二加热器部分，所述第一加热器部分被放置在所述第二加热器部分沿着所述废气路径下游的位置；放置在所述进水口、所述第一加热器部分和所述集热器进口之间的第一阀；放置在所述第一阀、所述第一加热器部分和所述集热器进口之间的第二阀；放置在所述第一加热器部分和所述第二加热器部分之间的第三阀；放置在所述集热器出口和所述加热器出口之间的第四阀；编有指令的控制器，所述指令被执行后引导所述系统进行每项操作：第一模式，即所述第一、第二和第四阀关闭，第三阀打开，从而引导至少一些水通过所述第一和第二加热器部分并旁路所述太阳能集热器；第二模式，即所述第一和第三阀打开，第二和第四阀关闭，从而引导水的第一部分通过所述第一加热器部分，引导水的第二部分通过所述太阳能集热器，并引导水的所述第一和第二部分两者通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·塞特尔·奥唐纳，彼得·埃梅里·冯贝赫伦斯，安德拉什·奈迪，斯图尔特·M·海斯勒，
申请(专利权)人：玻点太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US