CN102913893B - 开采高含蜡原油的太阳能和风能联合蒸汽发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开采高含蜡原油的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，主要包括利用太阳能和风能联合致热，将水加热至沸腾产生蒸汽和蒸汽升温两个部分。注蒸汽专用水经太阳能真空集热管束和风能搅拌致热，通过热水循环泵强制热循环、温度控制阀控制热水加热温度水温达到沸点后产生蒸汽，进入汽水分离室。分离后的蒸汽，再进入太阳能真空集热管和风能热能泵致热，升温、加压，形成符合蒸汽驱条件的高温(370℃)、高压(21MPa)蒸汽后，注入高含蜡储层，可降低高含蜡原油粘度、提高稠油油藏的采收率。本发明的优点是利用太阳能、风能联合致热，克服了太阳能、风能受地理环境、气象条件影响造成能量不均衡的缺陷，提高了致热效率，并节能环保。

Description

开采高含蜡原油的太阳能和风能联合蒸汽发生装置
技术领域
本发明属于石油开发领域，尤其指利用太阳能和风能联合作为热源产生蒸汽用于开采高含蜡原油。
背景技术
在全球大约10万亿桶剩余石油资源中，70％以上是重油资源。我国12个盆地70多个稠油油田的油气资源量达30亿吨以上，高含蜡、高凝、高粘油田所占比例高达53％。
蒸汽驱是把高温蒸汽作为载热流体和驱动介质，从注气井持续注气，从相邻生产井持续产油，利用注入的热量和质量提高驱油效率的过程。蒸汽驱的增产起主导作用的是降粘作用、蒸汽的热膨胀作用，注入蒸汽后，储层温度升高，原油黏度降低，是蒸汽驱开采高含蜡稠油的最重要的机理。随着蒸汽的注入，油藏温度升高，油和水的黏度都要降低，但水黏度的降低程度与油相比则小得多，其结果是改善了水油流度比，同时油发生膨胀，变得更具流动性，驱替效果和波及效率都得到改善。由于蒸汽驱温度高，加热范围大，加热效果好，蒸汽驱采油已经成为高含蜡稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后，为进一步提高采收率而采取的一项热采技术，在稠油开发中占有重要地位。
蒸汽驱技术中，蒸汽发生装置(注汽锅炉)是一种高耗能设备，根据现场应用数据，蒸汽驱注蒸汽时，每t水产生蒸汽所需费用包括：耗电9kwh、耗水1t、耗天然气30m3，每立方米蒸汽的能耗成本约为23元(0.5473×9+4.7×1+0.45×30)，就11.5t/h蒸汽发生装置来讲，一天注汽276t，那么需要用水358.8t，日成本高达8200多元，年成本高达300多万元。稠油热采注汽系统成本占稠油热采成本的65％以上，其中能耗占稠油热采能耗的80％以上。因此，高成本及能源消耗大大制约了该技术的普及。
发明内容
为解决上述问题，利用环境能(太阳能、风能)可再生能源联合一起做高温蒸汽热源，无需使用现有能源，而且克服了太阳能、风能由于受地理环境、气象条件影响造成能量不均衡的缺陷，利用率高、工作时间长，具有节能高效，环保等特点。大大降低了蒸汽驱开采成本，有利于蒸汽驱开采高含蜡稠油技术的推广和普及，提高采收率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
主要包括利用太阳能和风能联合致热，将水加热至沸腾产生蒸汽和蒸汽升温两个部分。注蒸汽专用水经太阳能真空集热管束和风能搅拌致热装置加热，用热水循环泵对加热过程进行强制热循环，使两种热源均衡加热，提高了致热速度，热水加热温度由温度控制阀控制，加热达到水的沸点后产生蒸汽，进入汽水分离室。分离后的蒸汽，再进入太阳能真空集热管和风能热能泵致热，升温、加压，形成温度(370℃)、压力(21MPa)符合蒸汽驱条件的高温、高压蒸汽后，注入高含蜡储层，从而达到降低高含蜡稠油粘度、提高采收率的目的。适用于高含蜡稠油油藏及其它适合蒸汽驱的常规油藏的开采。
附图说明 图1为本发明的装置结构示意图
具体实施方式 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
对发明的具体实施方式如下：参照图1所示的装置结构示意图，包括：
太阳真空能集热管束(1)，超吸收，热效高，升温快，在同样的光照条件下，比普通管能出更多、更高水温的热水；
风力搅拌致热装置(I)，由风轮(4)旋转，风能转变为机械能，传给转轴(5)带动伸入水罐(3)中的搅拌转子(2)的叶片转动，搅拌水做涡流运动，并不断撞击、摩擦，将机械能全部转化为热能，使水加热升温。
风能热泵(II)，风力风车(6)在自然风的驱动下旋转，通过转动轴驱动热泵系统(II)中的压缩机(7)，压缩机(7)对系统中的蒸发器(8)制冷剂进行压缩，送入热交换器(9)内液化并释放热量；
将蒸汽驱专用水注入太阳能真空集热管束(1)和风力搅拌致热装置(I)中进行加热，用热水循环泵(16)对加热过程进行强制热循环，使两种热源均衡，提高致热速度；热水加热温度由温度控制阀(14)控制，温度达到水的沸点后，温度控制阀(14)开启，产生的蒸汽进入汽水分离器(12)进行分离；
分离后的蒸汽由太阳能真空集热管束(10)和风能热泵(II)中的热交换器(9)再度加热升温，温度和压力由高温高压阀(11)控制，达到温度(370℃)、压力(21MPa)蒸汽驱条件时，高温高压阀(11)开启，将高温高压蒸汽注入高含蜡储层。
汽水分离器(12)分离后的液态水由疏水阀(13)返回到太阳能真空集热管束(1)和风力搅拌致热装置(I)继续加热升温；
风力搅拌致热装置(I)中水罐(3)的液面由液面控制阀(15)控制，当热水温度达到水的沸点后，温度控制阀(14)开启，水罐(3)的液面下降，液面控制阀(15)开启，冷水注入水罐加热，持续下一循环加热过程。

Claims (7)

1.开采高含蜡原油的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，注蒸汽专用水经太阳能真空集热管束(1)和风力搅拌致热装置(I)加热，温度达到水的沸点后产生蒸汽，进入汽水分离器(12)进行分离，分离后的蒸汽，再进入太阳能真空集热管束(10)和风能热泵(II)加热，升温、加压后，形成温度370℃、压力21MPa符合蒸汽驱条件的高温、高压蒸汽，注入高含蜡储层；
汽水分离器(12)分离后的液态水由疏水阀(13)返回到太阳能真空集热管束(l)和风力搅拌致热装置(I)继续加热升温。
2.根据权利要求1所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，风力搅拌致热装置(I)，由风轮(4)旋转，风能转变为机械能，传给转轴(5)带动伸入水罐(3)中的搅拌转子(2)的叶片转动，搅拌水做涡流运动，将机械能转化为热能，使水加热升温。
3.根据权利要求1所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，太阳能真空集热管束(1)和风力搅拌致热装置(I)加热过程，用热水循环泵(16)对加热过程进行强制热循环，均衡两种热源，提高致热速度。
4.根据权利要求1所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，太阳能真空集热管束(1)和风力搅拌致热装置(I)加热过程，热水加热温度由温度控制阀(14)控制，温度达到水的沸点后，温度控制阀(14)开启，产生的蒸汽进入汽水分离器(12)进行分离。
5.根据权利要求1所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，风能热泵(II)，由风力风车(6)在自然风的驱动下旋转，通过转动轴驱动风能热泵(II)中的压缩机(7)，压缩机(7)对系统中的蒸发器(8)中的制冷剂进行压缩，送入热交换器(9)内液化并释放热量。
6.根据权利要求l所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，分离后的蒸汽由太阳能真空集热管束(10)和风能热泵(II)中的热交换器(9)再度加热升温，温度和压力由高温高压阀(11)控制，设定控制温度370℃、压力21MPa。
7.根据权利要求2所述的太阳能和风能联合蒸汽发生装置，其特征在于，风力搅拌致热装置(I)中水罐(3)的液面由液面控制阀(15)控制，当热水温度达到水的沸点后，温度控制阀(14)开启，水罐(3)的液面下降，液面控制阀(15)开启，冷水注入水罐，持续下一循环加热过裎。
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Assignee: Qingdao Keyuan Petroleum Technology Co.,Ltd.

Assignor: Shandong University of Science and Technology

Contract record no.: X2021370010001

Denomination of invention: Solar and wind combined steam generator for high waxy crude oil production

Granted publication date: 20150311

License type: Common License

Record date: 20210106