一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法，属于稠油热采技术领域。将超临界多元热流体发生反应器最高温区域

【技术实现步骤摘要】
一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法


[0001]本专利技术属于稠油热采
，涉及一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法。

技术介绍

[0002]稠油因其重质组分含量高、黏度大、流动性差，开采难度极大，主要依靠热力采油方法进行开采。然而，海上存在自然环境恶劣、平台工作空间有限等因素，使得常规的热采技术，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、火烧油层等技术并不适用。2008年研究人员开发了一套多元热流体热采技术，并在海上平台的实际应用中取得了明显的增产效果。然而该技术存在以下局限性，依赖高品质燃料(柴油)，水处理工艺复杂，且燃烧温度高，散热严重。因此亟待开发新的技术改进。
[0003]超临界水具有优异的物理化学性质，当水的温度达到374.3℃，压力22.1MPa时，被称为超临界水(SCW)，具有高溶解性、高扩散性和低的介电常数，是有机物的良溶剂，使得反应中相间传质阻力大大减小，显著提高了反应速率。而现有的超临界水直接氧化装置是将有机物与空气直接在超临界水中发生氧化反应，该过程将产生的大量无机酸和有机酸，并对反应器造成严重腐蚀，故而超临界水直接氧化技术不可取。超临界水气化
‑
氢氧化耦合技术，首先将有机物在超临界水中进行热化学转化为氢气和二氧化碳，而后气化产物氢气与空气在超临界水中进行可控的、相对温和的反应产生多元热流体，整个过程不会有酸腐蚀，而更具应用前景。
[0004]因此，亟需一种以超临界水气化
‑
氢氧化耦合技术为核心紧凑集成的超临界多元热流体发生系统用于有限的海洋平台以开发丰富的海上稠油油藏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有稠油热采技术中，多元热流体发生系统所占用空间大、内部传热传质效果差、严重依赖柴油和水处理过程复杂的缺点，提供一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]用于海上稠油热采的超临界多元热流体发生系统，包括超临界多元热流体发生器主体、排盐装置、水箱、空气压缩单元和投料单元；
[0008]超临界多元热流体发生器主体的外壁开设有预热水入口、物料入口、产物出口、排盐出口和空气进口；超临界多元热流体发生器主体内部设有第一换热套管和第二换热套管，第一换热套管和第二换热套管构成环形空间，环形空间为氢氧化放热区，空气进口设置于环形空间中；第一换热套管的外壁缠绕有第二螺旋换热管，第二换热套管的外壁缠绕有第一螺旋换热管；
[0009]水箱与预热水入口连接；
[0010]投料单元包括储料罐，储料罐与物料入口连接；
[0011]空气压缩单元包括空气压缩机和与空气压缩机连接的储气瓶，储气瓶分别与第一换热套管和第二换热套管的环形空间相连接；
[0012]产物出口连接有气液分离器，气液分离器的从液体出口与水箱连接；
[0013]排盐出口与排盐装置的入口相连通；
[0014]超临界多元热流体发生器主体外壁上安装有加热装置。
[0015]优选地，超临界多元热流体发生主体的出口分为两路流向，一路与气液分离器连接，另一路连接有用于稠油热采的高温截止阀。
[0016]优选地，气液分离器的入口通过冷却器与超临界多元热流体发生主体的出口连接。
[0017]优选地，第一螺旋换热管的入口与第一换热套管相连通，出口与第二换热套管相连通，第二螺旋换热管的入口与第一换热套管相连通，出口与超临界多元热流体主体的顶部相连通。
[0018]优选地，水箱连接有水泵，水箱通过水泵与预热水入口连接；储料罐连接有料泵，储料罐通过料泵与物料入口连接。
[0019]优选地，水泵与预热水入口之间的管路上设有第二流量调节阀；料泵与物料入口的管路上设有第一流量调节阀。
[0020]优选地，所述加热装置设有若干个，若干个加热装置依次自上而下安装在超临界多元热流体发生主体的外壁上。
[0021]优选地，所述加热装置为太阳能加热装置、电磁波加热装置、工业废热加热装置的任意一种或多种的混合。
[0022]一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生方法，包括如下步骤：
[0023]S1：检查各器件是否安装完好，确保精度满足要求、无故障，之后将制备好的物料输送至储料罐中储存；
[0024]S2：将水箱中的海水输送至超临界多元热流体发生反应器主体中；
[0025]S3：开启超临界多元热流体发生器主体外壁的加热装置，为系统启动过程提供能量；
[0026]S4：预热水首先流经超临界多元热流体发生反应器主体与换热套管之间进行升温，然后进入第一螺旋换热管内换热，接着进入第二换热套管内换热，而后进入第一换热套管和第二换热套管的环形空间换热，然后进入第二螺旋换热管内换热，最后离开超临界多元热流体发生器主体，进入气液分离器，经过气液分离后的液体回收进入水箱中；
[0027]当在超临界多元热流体发生反应器主体与换热套管之间的预热水升温至近临界和超临界态附近并维持稳定后，开启排盐装置，进行盐回收；
[0028]当在换热套管内的预热水达到目标温度和压力后，将储料罐中的物料输送至超临界多元热流体发生器主体中，进行超临界水气化反应，并在气液分离器中收集分析气体产物，观测气化情况，气液分离器分离后的液体回收进入水箱；
[0029]S5：当气化反应稳定后，开启空气压缩机，并将空气通入第一换热套管和第二换热套管形成的环形空间，使进入的空气与超临界气化后的气体产物发生氢氧化放热反应，释放的热量进一步促进超临界多元热流体发生器主体中的流体升温及气化，得到超临界多元热流体；
[0030]S6：将S得到的超临界多元热流体送入超临界多元热流体发生反应器主体进行预热水换热，在达到目标温度和压力后，离开超临界多元热流体发生反应器主体，进入气液分离器后，将分离后的液体回收进入水箱；
[0031]S7：观测气液分离器的成分组成，当超临界气化反应与氢氧化放热反应耦合稳定后，逐渐增加物料流量和空气流量，降低加热装置的热量供给；
[0032]S8：随着物料供给达到超临界多元热流体发生器主体可自热程度，维持预热水流量、物料流量和空气流量稳定，最终完全关闭加热装置，以物料的化学能供给超临界多元热流体发生系统所需的能量；
[0033]S9：观测超临界多元热流体发生器主体，当超临界多元热流体发生器主体出口的超临界多元热流体满足要求时，将系统产生的超临界多元热流体输送进入油井，用于稠油热采。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术公开了一种海上稠油热采超临界多元热流体发生系统，包括超临界多元热流体发生器主体、排盐装置、水箱、空气压缩单元和投料单元。超临界多元热流体发生反应器中布置了第一换热套管、第二换热套管、第一螺旋换热管和第二螺旋换热管，通过各个换热区域有机的将预热水升温区，超临界水气化区和氢氧化放热区有机的集成一体，同时，可通过第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，包括超临界多元热流体发生器主体(18)、排盐装置(19)、水箱(4)、空气压缩单元和投料单元；超临界多元热流体发生器主体(18)的外壁开设有预热水入口、物料入口、产物出口、排盐出口和空气进口；超临界多元热流体发生器主体(18)内部设有第一换热套管(16)和第二换热套管(17)，第一换热套管(16)和第二换热套管(17)构成环形空间，环形空间为氢氧化放热区，空气进口设置于环形空间中；第一换热套管(16)的外壁缠绕有第二螺旋换热管(15)，第二换热套管(17)的外壁缠绕有第一螺旋换热管(14)；水箱(4)与预热水入口连接；投料单元包括储料罐(1)，储料罐(1)与物料入口连接；空气压缩单元包括空气压缩机(7)和与空气压缩机(7)连接的储气瓶(8)，储气瓶(8)分别与第一换热套管(16)和第二换热套管(17)的环形空间相连接；产物出口连接有气液分离器(20)，气液分离器(20)的从液体出口与水箱(4)连接；排盐出口与排盐装置(19)的入口相连通；超临界多元热流体发生器主体(18)外壁上安装有加热装置。2.根据权利要求1所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，超临界多元热流体发生主体(1)的出口分为两路流向，一路与气液分离器(20)连接，另一路连接有用于稠油热采的高温截止阀(23)。3.根据权利要求2所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，气液分离器(20)的入口通过冷却器(22)与超临界多元热流体发生主体(1)的出口连接。4.根据权利要求1所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，第一螺旋换热管(14)的入口与第一换热套管(16)相连通，出口与第二换热套管(17)相连通，第二螺旋换热管(15)的入口与第一换热套管(16)相连通，出口与超临界多元热流体主体(18)的顶部相连通。5.根据权利要求1所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，水箱(4)连接有水泵(5)，水箱(4)通过水泵(5)与预热水入口连接；储料罐(1)连接有料泵(2)，储料罐(1)通过料泵(2)与物料入口连接。6.根据权利要求5所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，水泵(5)与预热水入口之间的管路上设有第二流量调节阀(6)；料泵(2)与物料入口的管路上设有第一流量调节阀(3)。7.根据权利要求1所述的一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，其特征在于，所述加热装置设有若干个，若干个加热装置依次自上而下安装在超临界多元热流体发生主体(1)的外壁上。8.根据权利要求1所述的一种用于稠油热...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，彭智勇，徐加陵，容思琦，金辉，董宇，张嘉玮，尚飞，张明弈，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：