基于小型压水堆的核能制汽采油系统技术方案

本发明专利技术公开了基于小型压水堆的核能制汽采油系统，包括与油井连接的燃料化石注汽锅炉，油井还与计量站或联合站连接，还包括小型压水堆蒸汽发生器、乏汽减压装置、一号中间换热器、二号中间换热器，所述一号中间换热器、二号中间换热器串接在一起，所述小型压水堆蒸汽发生器出汽口同时连接乏汽减压装置进汽口、二号中间换热器进汽口，所述乏汽减压装置出汽口连接一号中间换热器进汽口，所述二号中间换热器出汽口连接燃料化石注汽锅炉进汽口，本发明专利技术采用小型压水堆提供高、低压的饱和蒸汽或过热蒸汽，用于采油过程中加热油层中原油或者用于地面管线中掺热输油。

【技术实现步骤摘要】
基于小型压水堆的核能制汽采油系统
本专利技术涉及油田采油技术，具体地说是基于小型压水堆的核能制汽采油系统。
技术介绍
随着世界范围内稠油开采规模的不断扩大，注蒸汽开采稠油作为一种成熟工艺已越来越引起人们的重视。稠油热采是目前世界上规模最大的提高原油采收率工程项目，该技术自问世以来，已经有了突飞猛进的发展，形成了以蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD、热水驱等技术为代表的技术框架。注汽锅炉是现在油田中应用最广泛的蒸汽注入设备，其将水转化为干度为75％的湿饱和蒸汽，注入井下，对油层进行加热，以降低原油粘度，从而提高采收率。目前燃料主要包括原油、天然气、水煤浆等，因此注汽锅炉分为烧原油注汽锅炉、烧天然气注汽锅炉、烧煤注汽锅炉。然而近期随着国际油价的下跌，有效缩减开发成本成了石油行业必须考虑的问题。稠油热采注汽系统成本占稠油热采成本的65％以上。燃油燃气蒸汽锅炉需要不间断的提供燃料来满足注入蒸汽压力的要求，不但成本较高，而且燃烧后会产生二氧化碳、二氧化硫等有害气体，严重污染环境，面临着巨大的环保压力。因此，油田注汽锅炉的技术更新成为大势所趋。核能是指通过原子核的裂变或聚变而获得能量，与化石燃料相比，核能是非常清洁的能源，不会排放有害物质，污染环境。而稠油开采恰恰需要大量的高品质的蒸汽，采用核能制汽的方式，可以部分或者完全替代传统化石燃料的锅炉方式产生蒸汽，减少环境污染。通过专利查询，目前核能主要用于发电，如CN201610500080，一种基于采用核能发电的系统；用于制氢，如CN201610115011,核电站高温气冷堆发电制氢制淡水三联产系统及其方法；用于海水淡化，如CN200710099364,一种核能海水淡化耦合设备及其方法。没有查到用于油田开发需要的直接制蒸汽采用的专利，因此属于空白。小型核能反应堆是电功率小于300MW的核反应堆动力装置，小型堆的发展有望使核能为稠油热采提供更为清洁和廉价的热能用于稠油热采。本专利技术采用压水堆技术，它是目前世界上最普遍采用的核电堆型。其主要特点是利用堆容器—压力壳和冷却剂环路系统、设备包容带放射性的一回路介质。利用主泵使冷却剂循环带出堆芯热量；利用蒸汽发生器使二回路水介质，由给水变成蒸汽，从而推动汽轮发电机组输出电能。本专利技术专利主要针对一种小型压水堆与常规化石燃料锅炉联合制备油田采用用高品质蒸汽进行描述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于小型压水堆的核能制汽采油系统，小型压水堆提供高、低压的饱和蒸汽或过热蒸汽，用于采油过程中加热油层中原油或者用于地面管线中掺热输油。为了达成上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，基于小型压水堆的核能制汽采油系统，包括与油井连接的燃料化石注汽锅炉，油井还与计量站或联合站连接，还包括小型压水堆蒸汽发生器、乏汽减压装置、一号中间换热器、二号中间换热器，所述一号中间换热器、二号中间换热器串接在一起，所述小型压水堆蒸汽发生器出汽口同时连接乏汽减压装置进汽口、二号中间换热器进汽口，所述乏汽减压装置出汽口连接一号中间换热器进汽口，燃料化石注汽锅炉出汽口连接油井。所述乏汽减压装置出汽口还直接连接计量站或联合站。所述燃料化石注汽锅炉自身的燃烧腔还连接化石燃料通道、空气通道。所述乏汽减压装置出汽口还通过二号调节阀连接一号中间换热器，二号中间换热器出汽口连接一号中间换热器进汽口。所述一号中间换热器出汽口通过凝结水泵连接除氧器进口，除氧器出口通过一号汽动给水泵连接小型压水堆蒸汽发生器进水口。所述乏汽减压装置出汽口通过一号调节阀连接除氧器进口。所述一号中间换热器进水口通过二号汽动给水泵连接燃料化石注汽锅炉给水管，一号中间换热器出水口连接二号中间换热器进水口，二号中间换热器出水口连接燃料化石注汽锅炉进水口。所述一号中间换热器或二号中间换热器包括换热壳以及设置在换热壳内腔中的弯曲换热管，换热壳上开设换热器进汽口和换热器出汽口，换热管两端分别为换热器进水口和换热器出水口。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：小型压水堆提供高、低压的饱和蒸汽或过热蒸汽，用于采油过程中加热油层中原油或者用于地面管线中掺热输油。采用小型压水堆由于产生的主蒸汽参数较低(典型压水堆二回路蒸汽压力最高6.9MPa，温度284℃，而采用用注入蒸汽压力从浅层油藏2MPa到超深层26MPa，典型注汽压力8-22MPa)，并不能直接发生8MPa以上蒸汽，本专利技术采用小型压水堆联合化石能源锅炉方式来满足注汽需要，主要是利用小型压水堆产量的大量的低参数的热能来提供从常温水升温阶段的显热部分的热能，后端还需要配置化石燃料注汽锅炉，将热水进一步加热产生高压蒸汽(8-26MPa)，用于采油过程中加热油层中原油，而小型压水堆直接产生的低参数的热能可以通过乏汽母管降压，降低到1MPa以下，用于地面管线中掺热输油。其中从小型压水堆出来的蒸汽在第一回路中循环，提升常温给水的热能，并回到小型堆的蒸汽发生器中。第二回路中常温给水通过多级加热器方式进行升温，然后进入化石燃料注汽锅炉，加压升温到油田采油用蒸汽。所述的在供热制汽回路与小型压水堆一回路间必须设置中间回路，小型压水堆蒸汽发生器产生的蒸汽限制在中间回路内进行热力循环，防止小型压水堆蒸汽发生器产生可能带有污染的介质水扩散。第一回路：核岛侧蒸汽发生器产生的蒸汽送往一号中间换热器与二号中间换热器，经放热形成的冷凝水由凝结水泵及水处理后打入除氧器，继续被新蒸汽送至除氧器的热源蒸汽加热至饱和除氧，最后经给水泵送入蒸汽发生器，形成常规岛回路。结构见附图1。第二回路：经水处理的注汽锅炉给水，分别通过给水泵、一号中间换热器、二号中间换热器升温，然后送入天然气注汽锅炉加热汽化形成高压蒸汽，送至最远3km采油注汽井侧。结构见附图1。系统未考虑发电，两个回路的给水泵均采用汽动泵，一方面消纳部分富余蒸汽，另外提高热力系统经济性。两台给水泵汽机均采用主蒸汽供汽，排汽都进入乏汽母管与部分主蒸汽混合后为除氧器与一号中间换热器提供热源蒸汽，同时为油田采出的产液进行加热升温，解决输送过程中原油降温输送阻力大的难题。结构见附图1。小型堆是国际原子能机构(IAEA)将电功率小于300MW的核反应堆动力装置定义为“小型核反应堆”，简称“小型堆”。压水堆是其主要特点是利用堆容器——压力壳和冷却剂环路系统、设备包容带放射性的一回路介质。利用主泵使冷却剂循环带出堆芯热量；利用蒸汽发生器使二回路水介质，由给水变成蒸汽，从而推动汽轮发电机组输出电能；利用稳压器稳定系统压力。以中国广核集团的ACPR50小型压水堆，堆芯热功率200MW，在二回路产生压力温度为4.68MPa、297.2℃的过热蒸汽。本专利技术通过小型压水堆与常规化石燃料锅炉联合制备油田采油用高品质蒸汽的方式，可以大幅减少化石能源的消耗，并大幅节能减排。以中国广核集团的ACPR50小型压水堆，在二回路产生压力温度为4.68MPa、297.2℃的过热蒸汽，按照引入小型压水堆核能供热后，计算产生压力为12MPa的蒸汽，经加热器焓升为1030.5kJ/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于小型压水堆的核能制汽采油系统，包括与油井连接的燃料化石注汽锅炉，油井还与计量站或联合站连接，其特征在于，还包括小型压水堆蒸汽发生器、乏汽减压装置、一号中间换热器、二号中间换热器，所述一号中间换热器、二号中间换热器串接在一起，所述小型压水堆蒸汽发生器出汽口同时连接乏汽减压装置进汽口、二号中间换热器进汽口，所述乏汽减压装置出汽口连接一号中间换热器进汽口，燃料化石注汽锅炉出汽口连接油井。/n

【技术特征摘要】
1.基于小型压水堆的核能制汽采油系统，包括与油井连接的燃料化石注汽锅炉，油井还与计量站或联合站连接，其特征在于，还包括小型压水堆蒸汽发生器、乏汽减压装置、一号中间换热器、二号中间换热器，所述一号中间换热器、二号中间换热器串接在一起，所述小型压水堆蒸汽发生器出汽口同时连接乏汽减压装置进汽口、二号中间换热器进汽口，所述乏汽减压装置出汽口连接一号中间换热器进汽口，燃料化石注汽锅炉出汽口连接油井。


2.根据权利要求1所述的基于小型压水堆的核能制汽采油系统，其特征在于，所述乏汽减压装置出汽口还直接连接计量站或联合站。


3.根据权利要求1或2所述的基于小型压水堆的核能制汽采油系统，其特征在于，所述燃料化石注汽锅炉自身的燃烧腔还连接化石燃料通道、空气通道。


4.根据权利要求1或2所述的基于小型压水堆的核能制汽采油系统，其特征在于，所述乏汽减压装置出汽口还通过二号调节阀连接一号中间换热器，二号中间换热器出汽口连接一号中间换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，汪庐山，谢志勤，戴宇婷，赵晓，王超，张鹏，李友平，姜泽菊，逯国成，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37