蒸汽辅助稠油热采系统技术方案

本发明专利技术提供一种蒸汽辅助稠油热采系统，涉及稠油热采领域。该系统包括：集热储热子系统(110)，包括太阳能集热装置(1)和储热装置，用于提供高温热能并储存；风光发电子系统(120)，包括光伏发电阵列(8)、风力发电机组(9)和电控装置(10)，用于利用风能和太阳辐射能互补发电并对电能实现调度；以及注汽热采子系统(130)，用于将高温热能与电能按照能量梯级利用原则相互耦合以提供稠油热采所需能量。本发明专利技术通过充分利用太阳能与风能此类可再生资源为稠油热采提供能源，通过动态优化调控使风能和太阳能实现实时梯级互补利用，应对气象条件变化，降低了单一能源系统的波动性，并且使稠油热采过程能够脱离电网独立运行。过程能够脱离电网独立运行。过程能够脱离电网独立运行。

【技术实现步骤摘要】
蒸汽辅助稠油热采系统


[0001]本专利技术涉及稠油热采领域，尤其涉及一种蒸汽辅助稠油热采系统。

技术介绍

[0002]稠油资源是重要的石油资源，稠油因其粘度高、流动性能差，一般在油层条件下不能流动，常规开采方法很难有效的开发。目前主要的开采手段是注蒸汽加热降粘、注化学剂降粘以及注气降粘等，而热力采油是目前稠油热采最为主要的方法。
[0003]然而，常规注蒸汽稠油热采需要消耗大量水蒸汽，一般的油汽比在0.15～0.25之间，而蒸汽生产需要消耗大量的化石燃料。相比于传统锅炉，太阳能蒸汽发生器的特点在于受环境影响较大，同时季节周期和昼夜交替也会导致装置产生热量不稳定，使蒸汽无法恒速注入；太阳能辐射强度低这一问题会直接影响到装置运行的经济效益，所以急需集热效率更高的设备提高装置运行的经济性。
[0004]综合利用风能与地热能供热在一些领域已经有所应用，但基本针对于生活供暖、农业生产等较低温度的领域，而稠油热采此类较高温度的领域在我国基本处于空缺状态。有鉴于此，可独立供能的太阳能风能互补系统稠油热采注汽系统具有良好的发展前景。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对目前稠油热采过程耗能高部分地区能源供应困难的问题，本专利技术提供了一种可独立运行的蒸汽辅助稠油热采系统。
[0007](二)技术方案
[0008]本专利技术提供一种蒸汽辅助稠油热采系统，包括：集热储热子系统110，包括太阳能集热装置1和储热装置，用于提供高温热能并储存；风光发电子系统120，包括光伏发电阵列8、风力发电机组9和电控装置10，用于利用风能和太阳辐射能互补发电并对电能实现调度；以及注汽热采子系统130，用于将高温热能与电能按照能量梯级利用原则相互耦合以提供稠油热采所需能量。
[0009]在一些实施例中，集热储热子系统110还包括依次设置于太阳能集热装置1和储热装置之间的工质循环泵2和第一控制阀a，储热装置包括高温储罐4、第二控制阀b和低温储罐5，其中：工质循环泵2用于驱动导热工质循环流动，储热装置用于储存导热工质吸收的高温太阳能集热能；第一控制阀a用于控制导热工质分流至高温储罐4或蒸汽发生器3，导热工质经由蒸汽发生器3换热为低温工质，低温工质经由第二控制阀b控制分流至低温储罐5或太阳能集热装置1。
[0010]在一些实施例中，高温储罐4与低温储罐5之间还依次设置有储热工质泵6和工质加热器7；其中，工质加热器7由电控装置10供应电能，低温储罐5储存的部分低温工质由储热工质泵6驱动进入工质加热器7吸收热能后存储至高温储罐4。
[0011]在一些实施例中，太阳能集热装置1的集热类型包括抛物槽式、线性菲涅尔式、塔
式或碟式；优选地，采用抛物槽式太阳能集热装置提供清洁的高温热能，抛物槽式太阳能集热装置由多个抛物槽式单元组成，每个抛物槽式单元包括槽式聚光镜、真空集热管和跟踪驱动装置。
[0012]在一些实施例中，光伏发电阵列8和风力发电机组9分别电连接电控装置10，电控装置10用于控制电能的储存以及电力变压输送；风光发电子系统120还包括蓄电池组11，用于吸收电力变压输送之后的剩余电能或者将储存的电能补充至电控装置10。
[0013]在一些实施例中，注汽热采子系统130包括软化水罐13、给水泵14、蒸发器15、压缩机16、热泵加热器17、节流阀18、蒸汽发生器3、电能加热器25、末端加热器20、注汽井22和采油机21，其中：电控装置10分别向给水泵14、压缩机16、电能加热器25、末端加热器20和采油机21供应电能；给水泵14用于将软化水罐14提供的软化水加压到注汽压力，加压后的软化水输入至热泵加热器17预热，蒸发器15、压缩机16、热泵加热器17和节流阀18依次闭环连接，预热后的软化水输入蒸汽发生器3；太阳能集热装置1为蒸汽发生器3提供高温热能，蒸汽发生器3加热预热后的软化水产生高温蒸汽输入至电能加热器25；电能加热器25用于对蒸汽发生器3的输出蒸汽进行加热，加热后的输出蒸汽经由末端加热器20调整参数后注入注汽井22。
[0014]在一些实施例中，热泵加热器17的输出管路上还依次设置有第七控制阀g、第八控制阀h和第五控制阀e；第七控制阀g、第八控制阀h和第五控制阀e用于将经过热泵加热器17预热后的软化水分流至电能加热器25或补燃锅炉19加热生成蒸汽，生成的蒸汽经由末端加热器20调整参数后注入注汽井22。
[0015]在一些实施例中，蒸汽发生器3的输出管路上还设置有第三控制阀c、第四控制阀d和第六控制阀f，蒸汽发生器3的输出蒸汽依次经过第三控制阀c、第四控制阀d和第六控制阀f进入末端加热器20；和/或蒸汽发生器3的输出蒸汽还依次经过第三控制阀c、第八控制阀h和第五控制阀e分流至电能加热器25或补燃锅炉19加热。
[0016]在一些实施例中，蒸汽辅助稠油热采系统还包括：备用能源子系统，包括备用发电机组12和补燃锅炉19；其中，备用发电机组12用于向电控装置10提供备用电能，补燃锅炉19用于向注汽热采子系统130补充蒸汽生产所需热量。
[0017]在一些实施例中，蒸汽辅助稠油热采系统还包括：运行控制子系统，包括相互电连接的中心控制器23和运算单元24：其中，中心控制器23和运算单元24由电控装置10提供电能，运行控制子系统用于采用优化算法，考虑风能和太阳能的不稳定性和波动性实时动态，来统筹协调集热储热子系统110、风光发电子系统120、注汽热采子系统130或备用能源子系统的运行状态。
[0018](三)有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0020](1)通过充分利用太阳能与风能此类可再生资源为稠油热采提供能源，使稠油热采过程能够脱离电网独立运行，同时大幅减少了传统化石燃料直接燃烧对环境的污染和破坏，也将显著提高可再生能源的利用水平；
[0021](2)通过综合利用太阳能与风能互补特性，有效降低了风能和太阳能源的波动性，根据太阳辐射热能与风力电能的不同特点，差别化互补利用，做到了能量的品位对口及梯级利用，显著提高可再生能源的利用效率，降低开发利用成本；
[0022](3)通过增加储热设备，将富余的太阳辐射能和风能储存为热能，保证夜间无太阳辐射时的热能供给，同时设置备用能源，保障在极端气象条件下的系统的连续运行，实现了系统的独立供能，无需外部电网补充电能，为偏远地区稠油热采的能源供应提供了解决方案；
[0023](4)本专利技术可根据生产需要灵活控制调配系统中的热能与电能，实现能源独立供给，技术灵活度高、适应性强，能够较好地得到推广应用。
附图说明
[0024]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0025]图1示意性示出了根据本公开实施例的蒸汽辅助稠油热采系统的架构图；
[0026]图2示意性示出了根据本公开实施例的蒸汽辅助稠油热采系统的结构图；
[0027]图3示意性示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽辅助稠油热采系统，包括：集热储热子系统(110)，包括太阳能集热装置(1)和储热装置，用于提供高温热能并储存；风光发电子系统(120)，包括光伏发电阵列(8)、风力发电机组(9)和电控装置(10)，用于利用风能和太阳辐射能互补发电并对电能实现调度；注汽热采子系统(130)，用于将所述高温热能与电能按照能量梯级利用原则相互耦合以提供稠油热采所需能量。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述集热储热子系统(110)还包括依次设置于太阳能集热装置(1)和储热装置之间的工质循环泵(2)和第一控制阀(a)，所述储热装置包括高温储罐(4)、第二控制阀(b)和低温储罐(5)，其中：所述工质循环泵(2)用于驱动导热工质循环流动，所述储热装置用于储存导热工质吸收的高温太阳能集热能；所述第一控制阀(a)用于控制所述导热工质分流至高温储罐(4)或蒸汽发生器(3)，所述导热工质经由蒸汽发生器(3)换热为低温工质，所述低温工质经由第二控制阀(b)控制分流至低温储罐(5)或太阳能集热装置(1)。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述高温储罐(4)与低温储罐(5)之间还依次设置有储热工质泵(6)和工质加热器(7)；其中，所述工质加热器(7)由电控装置(10)供应电能，所述低温储罐(5)储存的部分低温工质由储热工质泵(6)驱动进入工质加热器(7)吸收热能后存储至高温储罐(4)。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述太阳能集热装置(1)的集热类型可采用抛物槽式、线性菲涅尔式、塔式或碟式；优选地，采用抛物槽式太阳能集热装置提供清洁的高温热能，所述抛物槽式太阳能集热装置由多个抛物槽式单元组成，每个抛物槽式单元包括槽式聚光镜、真空集热管和跟踪驱动装置。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光伏发电阵列(8)和风力发电机组(9)分别连接所述电控装置(10)，所述电控装置(10)用于控制电能的储存以及电力变压输送；所述风光发电子系统(120)还包括蓄电池组(11)，用于吸收电力变压输送之后的剩余电能或者将储存的电能补充至电控装置(10)。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述注汽热采子系统(130)包括软化水罐(13)、给水泵(14)、蒸发器(15)、压缩机(16)、热泵加热器(17)、节流阀(18)、蒸汽发生器(3)、电能加热器(25)、末端加热器(20)、注汽井(22)和采油机(21)，其中：所述电控装置(10)分别向给水泵(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：白章，胡文鑫，巩亮，袁宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：