本公开提供一种基于多能源互补的稠油热采注汽系统，包括：地热子系统，太阳能子系统，风能子系统和蒸汽生产子系统；其中，地热子系统包括一级热泵和二级热泵，蒸汽生产子系统包括第一蒸汽发生器和蒸汽换热器，地热子系统通过一级热泵与蒸汽生产子系统换热连接，太阳能子系统与第一蒸汽发生器换热连接，风能子系统与蒸汽换热器电连接；地热子系统通过二级热泵与太阳能子系统换热连接；风能子系统还分别与一级热泵和二级热泵电连接；地热子系统，太阳能子系统和风能子系统分别产生能量品质依次增加的地热能源、第一能源和第二能源；蒸汽生产子系统用于综合梯级利用地热能源、第一能源和第二能源分段加热软化水来生产蒸汽。和第二能源分段加热软化水来生产蒸汽。和第二能源分段加热软化水来生产蒸汽。
【技术实现步骤摘要】
基于多能源互补的稠油热采注汽系统
[0001]本公开涉及稠油热采
，尤其涉及一种基于多能源互补的辅助稠油热采注汽系统。
技术介绍
[0002]常规注蒸汽稠油热采需要消耗大量蒸汽和蒸汽生产燃料，降低这部分的生产能耗，将对提高采收效率和减少环境污染起到重要帮助。太阳能、风能和地热能都是目前利用广泛的可再生资源，就其储量而言取之不尽，且都具有就地可取、无需运输，环境友好的优势，在辅助蒸汽生产等领域具有广阔前景。
[0003]太阳能利用技术主要分为光伏发电与太阳能热利用两个方面。其中太阳能热利用技术是指将分散的太阳辐射汇聚成高聚光比的辐射能，为系统提供高温的热量。集热按照聚光形式主要分为：碟式、塔式、槽式、线性菲涅尔式四种类型。而这其中以抛物槽式集热器为代表在商业上利用最为广泛，在商业上发展较为成熟。在稠油热采领域，利用槽式太阳能辅助产蒸汽的技术在一些地区已经开始了运行，其中美国的GlassPoint Solar公司已在中东与加利福尼亚州等地建设了以槽式太阳能为主的稠油热采商用项目。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]风能作为太阳能的另一种形式在时间变化分布上有很强的互补性。白天太阳光最强时，风力较小，夜间时，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强；在夏季，太阳光强度大而风力小，冬季则相反。太阳能和风能在时间上的互补性使其在资源利用中具有很好的匹配性。
[0005]地热能是地质运动中由地壳抽取的天然热能，地热能量以热力形式存在，是引起火山爆发及地震的能量。地球内部的温度可高达7000℃，而在80
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100km的深度处，温度会降至650℃至1200℃。在巨大的压力下，高温热能被传递至地层中较接近地面的地方，将附近的地下水加热至高温，这些高温的水最终会渗出地面，甚至喷出地表。直接取用这些热源在换热器中进行换热，是最简单、最经济的方法。而利用电能与低温地热结合提供热能的技术在生活供暖与农业生产等领域已经开始逐渐发展。我国以地源热泵为代表的地热能开发规模在世界上已经处于领先地位。
[0006]与地热资源类似，在稠油生产过程中存在大量的污水余热。采油污水是指油田开采时，注入水、注入蒸汽凝结的水、或原有地层存在的水又随着原油被开采出来，从含水原油中脱出的含油污水。其温度水平大都分布在45～65℃，与油田生产关系密切。与常规地热资源相比，污水余热不需要额外的钻井工程及尾水回灌工程投资，能够节约热水采出和尾水回灌的成本。并且现代采油工艺对污水的水质进行了稳定的控制，经过处理后腐蚀、结垢的趋势较弱，是有潜力进行综合利用的能源。
[0007]稠油热采领域存在着耗能巨大，环境污染严重等问题，同时稠油开发地区存在着
丰富的可再生资源和余热资源。这些可再生资源从稳定性来看，风能、太阳能随时间波动，而地热能则十分稳定，在能源品位上，风能，太阳能、地热能依次递减。因此将风光地热能源互补利用的稠油热采注汽系统不仅能极大程度减少燃料直接燃烧对生态环境的破坏，又可以综合利用风能的高品位开发利用低品位的地热与余热，促进新能源的开发利用，具有良好的发展前景。
技术实现思路
[0008](一)要解决的技术问题
[0009]针对于现有的技术问题，本公开提供一种基于多能源互补的稠油热采注汽系统，用于至少部分解决以上技术问题。
[0010](二)技术方案
[0011]本公开提供一种基于多能源互补的稠油热采注汽系统，包括：地热子系统，太阳能子系统，风能子系统和蒸汽生产子系统；其中，地热子系统包括一级热泵和二级热泵，蒸汽生产子系统包括第一蒸汽发生器4和蒸汽换热器，地热子系统通过一级热泵与蒸汽生产子系统换热连接，用于对软化水进行一次加热，太阳能子系统与第一蒸汽发生器4换热连接，用于对软化水进行二次加热，风能子系统与蒸汽换热器电连接，用于对软化水进行三次加热；地热子系统通过二级热泵与太阳能子系统换热连接；风能子系统还分别与一级热泵和二级热泵电连接；地热子系统，太阳能子系统和风能子系统分别产生地热能源、第一能源和第二能源；地热能源、第一能源和第二能源的能量品质依次增加，蒸汽生产子系统用于综合梯级利用地热能源、第一能源和第二能源分段加热软化水来生产蒸汽。
[0012]可选地，地热子系统还包括：地下开采装置6和三级热泵；其中，地下开采装置6用于开采地热能源并输入三级热泵；一级热泵包括第一冷凝器11，二级蒸发器8，第一压缩机10和第一节流阀12；其中，二级蒸发器8与三级热泵换热连接，用于吸收地热能源的热能，将热能用于热泵循环工质的蒸发，地热子系统通过第一冷凝器11与蒸汽生产子系统换热连接，第一压缩机10与风能子系统电连接，用于提高热泵循环工质压力，利用第二能源提升地热能源的能量品质，得到第一混合能源，第一节流阀12用于降低第一冷凝器11输出的热泵循环工质的压力。
[0013]可选地，蒸汽生产子系统还包括预热器7，三级热泵还与预热器7换热连接。
[0014]可选地，二级热泵包括：第二蒸发器13，第二压缩机14，第二冷凝器15和第二节流阀16；其中，第二蒸发器13与一级热泵换热连接，用于吸收第一混合能源的热能，将热能用于二级热泵的循环工质的蒸发，第二压缩机14与风能子系统电连接，用于提高热泵循环工质压力，利用第二能源提升第一混合能源的能量品质得到第二混合能源，第二冷凝器15与太阳能子系统换热连接，用于将第二混合能源储存到太阳能子系统，第二节流阀16用于降低第二冷凝器15输出的热泵循环工质的压力；第二冷凝器15还与蒸汽换热器换热连接。
[0015]可选地，太阳能子系统包括：太阳能集热器1和储热装置；其中，太阳能集热器1，储热装置和第一蒸汽发生器4三者通过三通相互连接，第二冷凝器15与储热装置换热连接，储热装置用于存储及释放吸收地热能源、第一能源和第二能源后的高温工质，以及换热后的低温工质。
[0016]可选地，储热装置包括：高温储罐2和低温储罐3；其中，热泵循环工质从低温储罐3
中流出，与第二冷凝器15换热后，流入高温储罐2。
[0017]可选地，风能子系统包括：风力发电机组19，电控装置20和控制中心25；其中，风力发电机组19分别与电控装置20，蒸汽换热器，一级热泵以及二级热泵电连接；电控装置20和控制中心25通信连接，用于控制第二能源对软化水进行三次加热和提升地热能源的能量品质以及连接外部电网21。
[0018]可选地，地热子系统还包括采油污水给水装置S2；一级热泵还包括一级蒸发器9，一级蒸发器9与采油污水给水装置S2换热连接，用于吸收采油污水余热，在一级热泵循环中利用第二能源提升采油污水余热的能量品质，得到第一混合能源。
[0019]可选地，基于多能源互补稠油热采注汽系统还包括：运行控制子系统，包括第一控制模块A、第二控制模块B、第三控制模本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多能源互补的稠油热采注汽系统，其特征在于，包括：地热子系统，太阳能子系统，风能子系统和蒸汽生产子系统；其中，所述地热子系统包括一级热泵和二级热泵，所述蒸汽生产子系统包括第一蒸汽发生器(4)和蒸汽换热器，所述地热子系统通过所述一级热泵与所述蒸汽生产子系统换热连接，用于对软化水进行一次加热，所述太阳能子系统与所述第一蒸汽发生器(4)换热连接，用于对软化水进行二次加热，所述风能子系统与所述蒸汽换热器电连接，用于对软化水进行三次加热；所述地热子系统通过所述二级热泵与所述太阳能子系统换热连接；所述风能子系统还分别与所述一级热泵和所述二级热泵电连接；所述地热子系统，所述太阳能子系统和所述风能子系统分别产生地热能源、第一能源和第二能源；所述地热能源、所述第一能源和所述第二能源的能量品质依次增加，所述蒸汽生产子系统用于综合梯级利用所述地热能源、所述第一能源和所述第二能源分段加热软化水来生产蒸汽。2.根据权利要求1所述的基于多能源互补的稠油热采注汽系统，其特征在于，所述地热子系统还包括：地下开采装置(6)和三级热泵；其中，所述地下开采装置(6)用于开采所述地热能源并输入所述三级热泵；所述一级热泵包括第一冷凝器(11)，二级蒸发器(8)，第一压缩机(10)和第一节流阀(12)；其中，所述二级蒸发器(8)与所述三级热泵换热连接，用于吸收所述地热能源的热能，将热能用于热泵循环工质的蒸发，所述地热子系统通过所述第一冷凝器(11)与所述蒸汽生产子系统换热连接，所述第一压缩机(10)与所述风能子系统电连接，用于提高所述热泵循环工质压力，利用所述第二能源提升所述地热能源的能量品质，得到第一混合能源，所述第一节流阀(12)用于降低所述第一冷凝器(11)输出的热泵循环工质的压力。3.根据权利要求2所述的基于多能源互补的稠油热采注汽系统，其特征在于，所述蒸汽生产子系统还包括预热器(7)，所述三级热泵还与所述预热器(7)换热连接。4.根据权利要求2所述的基于多能源互补的稠油热采注汽系统，其特征在于，所述二级热泵包括：第二蒸发器(13)，第二压缩机(14)，第二冷凝器(15)和第二节流阀(16)；其中，所述第二蒸发器(13)与所述一级热泵换热连接，用于吸收所述第一混合能源的热能，将热能用于所述二级热泵的循环工质的蒸发，所述第二压缩机(14)与所述风能子系统电连接，用于提高所述热泵循环工质压力，利用所述第二能源提升所述第一混合能源的能量品质得到第二混合能源，所述第二冷凝器(15)与所述太阳能子系统换热连接，用于将所述第二混合能源储存到所述太阳能子系统，所述第二节流阀(16)用于降低所述第二冷凝器(15)输出的热泵循环工质的压力；所述第二冷凝器(15)...
【专利技术属性】
技术研发人员：白章，郑博，巩亮，胡文鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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