采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，包括混凝预处理单元，混凝预处理单元连接有物料输运单元，物料输运单元连接有超临界水热燃烧单元，超临界水热燃烧单元连接有启动预热单元，超临界水热燃烧单元连接有超临界水氧化处理单元，超临界水氧化处理单元连接有蒸汽后处理单元，能无害化处理采油废液的同时提供有效的注汽介质，提高稠油采收率。

Supercritical hydrothermal combustion treatment and steam injection system of oil production wastewater

The invention discloses an oil extraction wastewater by supercritical hydrothermal combustion process, steam injection system, including coagulation pretreatment unit, coagulation pretreatment unit is connected with the material transport unit, material transport unit is connected with a supercritical hydrothermal combustion unit, supercritical hydrothermal combustion unit is connected with a preheating unit. Supercritical hydrothermal combustion unit connected with supercritical water oxidation processing unit, supercritical water oxidation processing unit is connected with a steam postprocessing unit, can provide steam medium effective waste harmless treatment of oil production and improve heavy oil recovery.

【技术实现步骤摘要】
采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统
本专利技术属于油田深层稠油开采设备
，特别涉及一种采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统。
技术介绍
全球已探明的稠油储量达到了354亿吨，我国已探明和控制的稠油储量为16亿吨，目前在12个盆地发现了70多个稠油油田，重点分布在塔河、胜利、辽河、河南、新疆等油田。其中，我国陆上原油中，稠油储量占20％，而海上原油中的稠油储量所占比例高达70％。稠油由于其粘度大、流动性差，进而大大增加了其开采难度。热力开采技术是现有最常用的稠油开采技术之一，通过蒸汽(热水)的加热作用降粘改善原油流动性，并且热介质具有动力驱油作用及溶解气驱作用，能有效地提高原油采收率。注汽锅炉是产生高温高压蒸汽最常用的设备，在重质高粘度稠油开采中发挥着不可替代的作用。然而，传统的注汽锅炉仍存在一些问题。首先，我国注汽锅炉数量大，分布于我国各稠油开发油田，仅辽河油田一家，其现有的各种容量注汽锅炉已达340台；其次，注汽锅炉的燃料多以重油为主，燃烧过程中会产生SOx、NOx、烟尘等污染物。2012年，我国石油和天然气开采业排放了2.5万吨SOx、2.3万吨NOx和1.7万吨烟尘。目前，我国已成为世界最大CO2和SO2排放国及世界三大酸雨区之一。燃煤和燃油过程所排放的烟尘是导致雾霾天气的首要因素，严重危害人类健康。因此，常规燃煤和燃油技术需要配置末端脱硫、脱硝和除尘设备，投资巨大，运行费用很高。由于油田注汽锅炉规模小，一般未设置昂贵的脱硫、脱硝和除尘装置。此外，在常规燃油过程中实现CO2控制又是一个难点，若进行CO2分离，则设备投资高，脱碳能耗大，系统经济性差。为此，发展一种不需要污染物末端控制的新型高效、清洁燃烧技术是近年来的研究热点。将超临界水热燃烧技术应用于采油废液的无害化处理及注汽领域，辅助燃料超临界水热燃烧后的高温产物与冷的采油废液直接混合，将废液加热至超临界状态，进而发生快速、高效的SCWO反应，实现废液中污染物的无害化处理的同时，最终产生由水、CO2、N2等组成的超临界复合热载体。将其注入地层后，其所携带的热量对原油进行加热，使原油粘性下降，流动性急剧增强，CO2、N2等气体溶于原油，降低界面张力，进一步驱动了原油流动。除此之外，与常规注汽锅炉热力开采技术相比，超临界水热燃烧技术具有显著优势：(1)燃料中的硫主要以硫酸盐的形式存在于液相产物中，不会向大气中排放SOx；燃料中绝大部分的氮最终转化为氮气，几乎无NOx向大气排放；燃烧过程在水中进行，无烟尘和重金属向大气环境排放；燃料中碳的燃烧终产物为CO2，其完全溶解于超临界水中，但当降温后CO2很容易从水中分离，从而实现CO2的低成本减排。因此，超临界水热燃烧技术可以实现污染物源头控制，不需脱硫、脱硝、除尘的末端装置，有效控制雾霾等大气污染。(2)燃料在超临界水中的燃烧过程为体积放热，是分子之间的直接传热，燃烧效率高。(3)反应后出水可达到水的临界点以上，在加强热力驱油作用的基础上，超临界水又是一种非极性溶剂，注入油层后可以实现类似于气体混相驱的混相驱油，超临界态的水可以溶解部分原油，从而增强原油的流动性，提高驱油效率。(4)无排烟损失，提高能量利用效率，减少燃料消耗。(5)将采油废液作为给水，同时实现废液的高效处理，降低水处理费用。(6)超临界水热燃烧装置体积小、占地面积少，适用于海上、井下等空间有限的情况。然而，对弈超临界水热燃烧技术的开发还处于实验室阶段，还未被应用于实际工程中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，以甲醇作为辅助燃料，在实现高效、洁净、低碳燃烧的基础上，能无害化处理采油废液的同时提供有效的注汽介质，提高稠油采收率。本专利技术所采用技术方案是，采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，包括混凝预处理单元，混凝预处理单元连接有物料输运单元，物料输运单元连接有超临界水热燃烧单元，超临界水热燃烧单元连接有启动预热单元，超临界水热燃烧单元连接有超临界水氧化处理单元，超临界水氧化处理单元连接有蒸汽后处理单元；混凝预处理单元包括采油废液储料池，采油废液储料池的出口连通有低压物料泵，低压物料泵连通有混凝沉降池，混凝沉降池连通有筒式过滤器，筒式过滤器连通有储料箱；物料输运单元包括高压物料变频泵、甲醇储槽、液氧储槽，储料箱的出口连通高压物料变频泵，甲醇储槽连通有高压甲醇泵，液氧储槽的出口依次连通有低温液氧泵、氧化剂预热器、缓冲器；超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧蒸汽发生器，高压物料变频泵、高压甲醇泵及缓冲器均连接超临界水热燃烧蒸汽发生器；启动预热单元包括软化水箱，软化水箱的出口依次连接有高压软化水变频泵、软化水电加热器、三通，三通连通超临界水热燃烧蒸汽发生器；超临界水氧化处理单元包括超临界水氧化管式反应器，超临界水氧化管式反应器连接超临界水热燃烧蒸汽发生器，超临界水氧化管式反应器还连接有蒸汽过滤器和备用蒸汽过滤器，蒸汽过滤器和备用蒸汽过滤器为并行设置，蒸汽过滤器和备用蒸汽过滤器还共同连接氧化剂预热器；蒸汽后处理单元包括CO2缓蚀剂储罐，CO2缓蚀剂储罐的出口连接有缓蚀剂计量泵，缓蚀剂计量泵连接有混合器，混合器还连接氧化剂预热器。超临界水热燃烧蒸汽发生器包括顶盖和直筒体部分，顶盖上设置有热水进口、第二废液进口、第三废液进口、第一甲醇进口、第二甲醇进口、第三甲醇进口、第一氧化剂进口、第二氧化剂进口，直筒体部分包括承压壁74、第一内筒、第二内筒，第一内筒位于第二内筒内，承压壁的下部设置有氧化剂进口，氧化剂进口连通缓冲器的出口，承压壁的上部设置有氧化剂出口，氧化剂出口连通第一氧化剂进口和第二氧化剂进口；氧化剂预热器设置为是套管式预热器，氧化剂预热器的内管的一端连接低温液氧泵，氧化剂预热器的内管的另一端连接缓冲器，蒸汽过滤器和备用蒸汽过滤器共同连接氧化剂预热器外管的一端，氧化剂预热器的外管的另一端连接混合器。高压物料变频泵的出口并列设置有第一废液管、第二废液管、第三废液管，第一废液管连通三通，三通连通热水进口，第二废液管和第三废液管分别连通第二废液进口和第三废液进口，高压甲醇泵的出口并列设置有三个管道，三个管道分别连通第一甲醇进口、第二甲醇进口、第三甲醇进口。第三废液进口设置在第一内筒和第二内筒之间的顶盖上，热水进口、第二废液进口、第一甲醇进口、第二甲醇进口、第三甲醇进口、第一氧化剂进口、第二氧化剂进口设置在第一内筒上部对应的顶盖上，第一内筒壁上开设有若干小孔。三通设置有第一进口和第二进口，软化水电加热器出口连通第一进口，第一废液管连通第二进口。筒式过滤器与储料箱之间设置有电动截止阀，第一废液管上设置有采油废液流量调节阀，氧化剂预热器的外管与混合器之间的管道上设置有压力调节阀。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用以甲醇作为辅助燃料的超临界水热燃烧蒸汽发生器，可以实现污染物源头控制，不需脱硫、脱硝、除尘的末端装置：燃料中的硫主要以硫酸盐的形式存在于液相产物中，不会向大气中排放SOX；燃料中绝大部分的氮最终转化为氮气，几乎无NOX向大气排放；燃烧过程在水中进行，无烟尘和重金属向大气环境排放；燃料中碳的燃烧终产物为CO2，其完全溶解于超临界水中，但当降温后CO2很容易从水中分离，从而实现CO2的低成本减排本文档来自技高网...

【技术保护点】
采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，其特征在于，包括混凝预处理单元，所述混凝预处理单元连接有物料输运单元，所述物料输运单元连接有超临界水热燃烧单元，所述超临界水热燃烧单元连接有启动预热单元，所述超临界水热燃烧单元连接有超临界水氧化处理单元，所述超临界水氧化处理单元连接有蒸汽后处理单元；所述混凝预处理单元包括采油废液储料池(1)，采油废液储料池(1)的出口连通有低压物料泵(2)，低压物料泵(2)连通有混凝沉降池(3)，混凝沉降池(3)连通有筒式过滤器(4)，筒式过滤器(4)连通有储料箱(5)；所述物料输运单元包括高压物料变频泵(6)、甲醇储槽(9)、液氧储槽(11)，所述储料箱(5)的出口连通高压物料变频泵(6)，所述甲醇储槽(9)连通有高压甲醇泵(10)，所述液氧储槽(11)的出口依次连通有低温液氧泵(12)、氧化剂预热器(13)、缓冲器(14)；所述超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)，所述高压物料变频泵(6)、高压甲醇泵(10)及缓冲器(14)均连接超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)；所述启动预热单元包括软化水箱(19)，软化水箱(19)的出口依次连接有高压软化水变频泵(20)、软化水电加热器(21)、三通(22)，所述三通(22)连通超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)；所述超临界水氧化处理单元包括超临界水氧化管式反应器(8)，超临界水氧化管式反应器(8)连接超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)，超临界水氧化管式反应器(8)还连接有蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)，所述蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)为并行设置，蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)还共同连接氧化剂预热器(13)；所述蒸汽后处理单元包括CO...

【技术特征摘要】
1.采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，其特征在于，包括混凝预处理单元，所述混凝预处理单元连接有物料输运单元，所述物料输运单元连接有超临界水热燃烧单元，所述超临界水热燃烧单元连接有启动预热单元，所述超临界水热燃烧单元连接有超临界水氧化处理单元，所述超临界水氧化处理单元连接有蒸汽后处理单元；所述混凝预处理单元包括采油废液储料池(1)，采油废液储料池(1)的出口连通有低压物料泵(2)，低压物料泵(2)连通有混凝沉降池(3)，混凝沉降池(3)连通有筒式过滤器(4)，筒式过滤器(4)连通有储料箱(5)；所述物料输运单元包括高压物料变频泵(6)、甲醇储槽(9)、液氧储槽(11)，所述储料箱(5)的出口连通高压物料变频泵(6)，所述甲醇储槽(9)连通有高压甲醇泵(10)，所述液氧储槽(11)的出口依次连通有低温液氧泵(12)、氧化剂预热器(13)、缓冲器(14)；所述超临界水热燃烧单元包括超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)，所述高压物料变频泵(6)、高压甲醇泵(10)及缓冲器(14)均连接超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)；所述启动预热单元包括软化水箱(19)，软化水箱(19)的出口依次连接有高压软化水变频泵(20)、软化水电加热器(21)、三通(22)，所述三通(22)连通超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)；所述超临界水氧化处理单元包括超临界水氧化管式反应器(8)，超临界水氧化管式反应器(8)连接超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)，超临界水氧化管式反应器(8)还连接有蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)，所述蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)为并行设置，蒸汽过滤器(17)和备用蒸汽过滤器(18)还共同连接氧化剂预热器(13)；所述蒸汽后处理单元包括CO2缓蚀剂储罐(15)，CO2缓蚀剂储罐(15)的出口连接有缓蚀剂计量泵(16)，缓蚀剂计量泵(16)连接有混合器(23)，所述混合器(23)还连接氧化剂预热器(13)。2.根据权利要求1所述的采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，其特征在于，所述超临界水热燃烧蒸汽发生器(7)包括顶盖(73)和直筒体部分，顶盖(73)上设置有热水进口(731)、第二废液进口(732)、第三废液进口(733)、第一甲醇进口(734)、第二甲醇进口(735)、第三甲醇进口(736)、第一氧化剂进口(737)、第二氧化剂进口(738)，直筒体部分包括承压壁(74)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，王树众，卢金玲，陈森林，贺登辉，罗兴锜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61