多源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一种多源多元热流体发生系统及方法。所述多源多元热流体发生系统主要包括超临界气化反应器、超临界混合燃烧反应器；燃料浆液在有超临界水存在的条件下，在所述超临界气化反应器中先发生气化反应，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，所述气化产物又与溶解于所述超临界水中的含氧气体分子在所述超临界混合燃烧反应器中燃烧，形成了含有超临界水和CO

【技术实现步骤摘要】
多源多元热流体发生系统及方法
本专利技术涉及能源开采领域，尤其是一种开采稠油油藏的多源多元热流体发生系统及方法。
技术介绍
世界上稠油资源极为丰富，其地质储量远远超过常规原油。据统计，世界上已证实的常规原油地质储量约为4200亿吨，而稠油(包括沥青)油藏地质储量高达15500亿吨。以我国渤海油田为例，截止2009年12月底渤海稠油的探明储量为20.5*108m3。降低成本，最大限度地把稠油、超稠油开采出来，是当今世界石油界面临的共同课题。但稠油由于粘度高、流动性差，给开采、集输和加工带来很大困难。目前主要依靠热力开采手段进行有效开发。稠油热采技术是从工程热物理的基本理论和方法出发，通过向稠油油藏内注入大量热流体达到降低稠油粘度，改善油层渗流特性的目的，提高原油流动性，从而提高采收率。现有的注蒸汽热力采油，是开发稠油油藏的有效手段。蒸汽吞吐热采技术是利用燃料(原油、柴油或天然气)的热能，把一定量的水加热成为一定压力、温度和干度的饱和湿蒸汽，将所产生的高温高压湿蒸汽注入油井，关井一段时间，湿蒸汽的热能向油层扩散并加热原油以降低稠油的粘度，待稠油流动性增加后再开井生产，从而提高稠油的采收率。然而注蒸汽吞吐的规律是在第4、第5周期产油量达到峰值，此后伴随着吞吐周期的增加，周期产油量逐渐降低，综合含水增加，生产效果日益变差。造成注蒸汽热采多轮次吞吐后生产效果变差的主要原因是蒸汽在含油饱和度低的地带无效窜流。此外，许多油井在钻井及井下作业过程中，井底结蜡堵塞严重，造成产能降低。多元热流体热采技术是利用火箭发动机的高压燃烧喷射机理，将燃料(柴油或天然气)和氧化剂(一般是空气)在注入舱的燃烧室中燃烧，依靠产生的高温高压烟气再将混合掺入的水汽化以产生多元热流体，并将其注入稠油井的驱油技术。多元热流体主要组分是氮气、水蒸汽和二氧化碳，并根据技术需要添加化学剂，从而利用热能、气体和化学剂的复合驱油机理提高稠油采油速度和采收率。多元热流体(N2+CO2+水蒸汽)兼具氮气、二氧化碳、热力采油等多种工艺的特点，将其直接注入油层，从而增加油层压力，降低原油粘度，提高驱油波及面积，达到提高原油采收率的目的。一方面，采用多元热流体采油技术能够有效控制蒸汽窜流，提高采油率；另一方面，热能使近井地带结蜡和沥青质溶解，通过注入后放压，使注入的非凝结气体高速流出，携带出近井地带污染物，达到增产效果。实践证明，这一创新技术能使我国东部老油田原油采收率再提高5％至20％。然而，传统的多元热流体发生方法具有能耗高、转化率低、热效率低、总系统能效低等问题，且对柴油、原油和天然气等燃料的依赖性很高。此外，稠油注采过程中还会产生大量的采油废水/高浓度含油污水，对环境造成负面影响。特别地，海洋平台稠油开发使用的多元热流体技术严重依赖柴油作为燃料，柴油成本高，且运输费用大；另一方面海洋平台生产过程中会产生大量的含油生产污水，要达到排放标准需要使用复杂的水处理设备。因此如何就地取材，减少柴油的采购和运输成本也是当前需要探讨的问题。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种开采稠油油藏的多源多元热流体发生系统及方法。本专利技术的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种多源多元热流体发生系统和发生方法，该系统及方法是先将燃料浆液在超临界水中气化，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，再与氧气发生较充分燃烧，产生大量热量，并形成含有超临界水、二氧化碳气的超临界多源多元热流体，以供注入油井中，降低稠油粘度，进而提高采油率。本专利技术的系统及方法具有能耗低，热效率高、总系统能效高、且不过度依赖于柴油、原油和天然气等燃料的特点。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，提供了一种多源多元热流体发生系统，所述多源多元热流体发生系统包括超临界气化反应器、超临界混合燃烧反应器；燃料浆液在有超临界水存在的条件下，在所述超临界气化反应器中发生气化反应，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，所述气化产物又与溶解于所述超临界水中的含氧气体在所述超临界混合燃烧反应器中较为充分的燃烧，生成含有超临界水、二氧化碳的多源多元热流体。根据本专利技术的一个方面，所述多源多元热流体发生系统还包括一个水增压泵、燃料增压泵和压缩含氧气源；所述超临界气化反应器设有超临界水入口、燃料入口、含氧气体入口和超临界混合体出口；所述水增压泵连接所述超临界水入口，所述燃料增压泵连接所述燃料入口，所述压缩含氧气源连接所述含氧气体入口；所述超临界气化反应器的超临界混合体出口连接所述超临界混合燃烧反应器，所述超临界混合燃烧反应器还设有至少一个含氧气体入口，所述压缩含氧气源连接至所述超临界混合燃烧反应器的含氧气体入口，向所述超临界混合燃烧反应器提供燃烧所需的氧气；所述超临界混合燃烧反应器设有一个多源多元热流体出口，供导出燃烧产生的多源多元热流体。根据本专利技术的一个方面，其中，所述水增压泵连接一个高压水输送管道，所述高压水输送管道的一端连接所述超临界水入口，其中所述高压水输送管道的部分区段设于所述超临界混合燃烧反应器内，利用所述超临界混合燃烧反应器的热量将所述高压水加热以形成超临界水。根据本专利技术的一实施方式，其中，所述超临界混合燃烧反应器具有一个热量引出部，将所述超临界混合燃烧反应器中热量的一部分引出，以加热将所述高压水形成超临界水。根据本专利技术的一实施方式，其中，所述压缩含氧气源被分为两路，一路连接所述超临界气化反应器，另一路连接所述超临界混合燃烧反应器。根据本专利技术的一实施方式，其中，所述压缩含氧气源向所述超临界混合燃烧反应器分段送入含氧气体，即所述超临界混合燃烧反应器包括至少两个含氧气体入口，所述各含氧气体入口分别通过一个独立的气体流量调节阀连接所述压缩含氧气源。根据本专利技术的一实施方式，其中，所述多源多元热流体出口连接一个调节装置，从所述超临界混合燃烧反应器输出的多源多元热流体经所述调节装置后，形成适于注入井筒条件的多源多元热流体。本专利技术中，所述压缩含氧气源的气体压力在22.1MPa以上，可以不断向所述超临界气化反应器、和所述超临界混合燃烧反应器提供高压含氧气体含氧气流。例如，所述压缩含氧气源可选择为压缩空气源，此时可采用一种高压含氧气体压缩机，通过抽取环境常态的空气，压缩到相应的压力标准后输出。此外，本专利技术还提供一种多源多元热流体发生方法，其特征包括如下步骤：气化步骤：所述燃料浆液在超临界水中气化，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，所述气化产物又与溶解于所述超临界水中的压缩含氧气体发生部分燃烧，形成了含有超临界水、氢气、二氧化碳为主要组分的超临界混合体；燃烧步骤：所述混合热流体进一步在氧气存在的条件下，进行混合燃烧，同时释放热量，形成含有超临界水、二氧化碳气的多源多元热流体。根据本专利技术的一实施方式，在气化步骤之前，还包括一个准备步骤；所述准备步骤是将常态水加压至水的临界压力，并预热至水的临界温度以获得超临界水；将增压至水的临本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多源多元热流体发生系统，其特征在于：所述多源多元热流体发生系统包括超临界气化反应器、超临界混合燃烧反应器；燃料浆液在有超临界水存在的条件下，在所述超临界气化反应器中发生气化反应，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，所述气化产物又与溶解于所述超临界水中的含氧气体在所述超临界混合燃烧反应器中燃烧，形成了含有超临界水和二氧化碳的多源多元热流体。

【技术特征摘要】
1.一种多源多元热流体发生系统，其特征在于：所述多源多元热流体发生系统包括超临界气化反应器、超临界混合燃烧反应器；燃料浆液在有超临界水存在的条件下，在所述超临界气化反应器中发生气化反应，转化成以氢气和二氧化碳为主要组分的气化产物，所述气化产物又与溶解于所述超临界水中的含氧气体在所述超临界混合燃烧反应器中燃烧，形成了含有超临界水和二氧化碳的多源多元热流体。2.根据权利要求1所述的一种多源多元热流体发生系统，其特征在于：所述多源多元热流体发生系统还包括一个水增压泵、燃料增压泵和压缩含氧气源；所述超临界气化反应器设有超临界水入口、燃料入口、含氧气体入口和超临界混合体出口；所述水增压泵连接所述超临界水入口，所述燃料增压泵连接所述燃料入口，所述压缩含氧气源连接所述含氧气体入口；所述超临界气化反应器的超临界混合体出口连接所述超临界混合燃烧反应器，所述超临界混合燃烧反应器还设有至少一个含氧气体入口，所述压缩含氧气源连接至所述超临界混合燃烧反应器的含氧气体入口，向所述超临界混合燃烧反应器提供燃烧所需的氧气；所述超临界混合燃烧反应器设有一个多源多元热流体出口，供导出燃烧产生的多源多元热流体。3.根据权利要求2所述的一种多源多元热流体发生系统，其特征在于，所述水增压泵连接一个高压水输送管道，所述高压水输送管道的一端连接所述超临界水入口，其中所述高压水输送管道的部分区段设于所述超临界混合燃烧反应器内，利用所述超临界混合燃烧反应器中的热量将所述高压水加热以形成超临界水；或者所述超临界混合燃烧反应器具有一个热量引出部，将所述超临界混合燃烧反应器中热量的一部分引出，以加热将所述高压水形成超临界水。4.根据权利要求2或3所述的一种多源多元热流体发生系统，其特征在于，所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：周守为，郭烈锦，李清平，金辉，付强，张凤久，刘永飞，吕鑫，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11