CN114016990A - 一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 - Google Patents
一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114016990A CN114016990A CN202111302464.4A CN202111302464A CN114016990A CN 114016990 A CN114016990 A CN 114016990A CN 202111302464 A CN202111302464 A CN 202111302464A CN 114016990 A CN114016990 A CN 114016990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- oil
- heating
- well
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 50
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 108
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 44
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 92
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010742 number 1 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/295—Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/243—Combustion in situ
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/24—Methods of underground mining; Layouts therefor for oil-bearing deposits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/70—Combining sequestration of CO2 and exploitation of hydrocarbons by injecting CO2 or carbonated water in oil wells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明公开了一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，包括风‑光互补发电装置、电加热井、烟气加热竖井/空气冷却竖井、高温换热器、气液分离装置、低温换热器燃烧室和风机等。针对富油煤地下直接热解所需周期长，本发明采用高温烟气通入烟气加热竖井辅助电加热井升温地块的方法，针对地下直接热解富油煤产生的大量余热，构建了空气冷却系统，有效将余热传递至一下地块使用，提高能源利用率。本发明全系统输入电能，输出了油，捕集了CO2并进行地质封存，从而减少CO2向大气的排放，减缓大气污染与温室效应，其余部分的物质及能量被充分利用。本发明有效减少了富油煤地下直接热解时造成的资源浪费与环境污染，具有巨大的经济效益与使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统。
背景技术
富油煤是集煤油气属性为一体的煤炭资源，在提高油气转化效率、降低经济成本方面具有更好优势。如今富油煤地上热解技术趋于成熟，位于浅层的富油煤资源也日趋匮乏，位于深层的富油煤因开采难度大、经济效益低而未得到有效利用，同时富油煤地上热解会产生大量废气与固体污染物。富油煤地下直接热解技术具有绿色低碳开发的巨大潜力，目前已知的地下直接热解技术仍存在热能利用率低、热解周期长、能源消耗巨大问题，因此如何缩短地下直接热解周期以及热解过程结束后的余热利用问题亟需解决。
发明内容
针对位于地下深层区的富油煤，可以采用地下直接热解法将其中的油气提取出来利用，但因为地下直接热解存在技术尚不成熟、热能利用率低、热解周期长、能源消耗巨大等问题。因此，本发明提供了一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其利用新型立体组合布井方式与余热利用系统对富油煤进行高效地下直接热解。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，包括风-光互补发电装置、电加热井、烟气加热竖井/空气冷却竖井、生产井、烟气加热横向通道/空气冷却横向通道、高温换热器、气液分离装置、低温换热器、气体分离装置、燃烧室和风机；
由风-光互补发电装置产生电能并输送至电加热井，电加热井深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井中提取收集，烟气加热竖井/空气冷却竖井一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道属于同一通道，不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道，在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费；
将上一地块进行过余热利用的空气通过空气通道输入低温换热器与从气液分离装置中输送出的高温气进行热交换，进行一次预热后，经空气通道输入高温换热器与从生产井中刚产出的高温油气进行热交换，进行二次预热后将空气送入燃烧室助燃；
气液分离装置用于分离高温油气，分离温度由高温换热器进行控制，高温油气在高温换热器与空气进行热交换后，可经物理降温等方法调控至400℃左右后送入气液分离装置进行油气分离；
气体分离装置针对混合气体中CO2与N2进行分离，分离温度由低温换热器进行控制，混合气体在低温换热器与空气进行热交换后，经降温调控至25℃后送入气体分离装置进行气体分离，混合气体的主要成分为烷烃类可燃气体、CO2和N2，首先将烷烃类可燃气体与CO2分离，采用变压吸附法，将温度控制在25℃，分离CO2并进行地质封存，后将烷烃类可燃气体与N2分离，同样采用变压吸附法，温度不变，改变压力条件与吸附膜，分离N2并排放至大气；
提纯后的烷烃类可燃气体通过气体通道输送至燃烧室，与经过两次预热的空气混合点燃，产生高温烟气，并通入烟气加热竖井内，烟气加热横向通道在煤层区密集分布，与烟气加热竖井相连，辅助电加热井对本地块进行加热；
本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机向空气冷却竖井内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井并输出至下一地块。
本发明进一步的改进在于，电加热井与烟气加热竖井耦合的布井方式，平面布井方式为外六边形内嵌三角形。
本发明进一步的改进在于，还包括油气生产通道，烟气加热横向通道与油气生产通道交错布置，实现布井立体化。
本发明进一步的改进在于，还包括储油罐，气液分离装置将油与气体分开，油经油通道运至储油罐收集。
本发明进一步的改进在于，烟气加热竖井/空气冷却竖井用作空气冷却竖井，一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道属于同一通道，不同阶段作用不同，热解完成后通入空气带走地块余热，并传递至下一地块，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道；在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道。
本发明进一步的改进在于，对从生产井提取出的高温油气进行气液分离，对分离的高温气再进行气体分离，提纯烷烃类可燃气体，将CO2、N2分离，并将分离的CO2捕获后进行地质封存，从而减少CO2向大气的排放，减缓大气污染与温室效应。
本发明进一步的改进在于，将提纯的烷烃类可燃气体通入燃烧室与上一地块输入的空气混合点燃产生烟气，通过烟气加热竖井回送至本地块辅助电加热井加热。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)煤层区块热解结束后的地层中含有大量热能，通过在热解结束后通入空气的方式将本地块热量充分吸收，并通入下一地块的燃烧室内助燃，降低燃烧室所需额外热量，同时充分利用余热。在通入燃烧室前空气还将进行两次预热，热量来源分别是高温油气与经气液分离后的高温混合气，提升能量利用率。
(2)采用新型立体布井方式，在平面上，采用外六边形内嵌三角形的布井分布，以生产井为中心，电加热井为六边形布局，以相邻两个电加热井与生产井所构成的三角形中心设置烟气加热竖井，共三根，烟气加热竖井与生产井通过地下铺设的烟气加热横向通道相连，生产井除了与烟气加热横向通道相连，还与油气生产通道相连，油气生产通道与烟气加热横向通道位于不同平面交错排列，可辅助电加热井加热，缩短地块加热周期。
(3)烟气加热竖井可以作为空气冷却竖井，烟气加热横向通道可以作为空气冷却横向通道，在余热利用时输运空气，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费。
(4)采用风-光互补的新能源发电手段，并采用电加热法进行富油煤地下直接热解，提高了热解效率，减少有机污染物的排放，具有广泛的应用前景。
(5)该系统自外部输入电能进行电加热便可以持续从地下煤层中提取油气，通过变压吸附的方式将混合气中CO2、N2分离，并将CO2捕集后地质封存，减少了大量的碳排放，从而减缓环境污染与温室效应。
附图说明
图1是本发明一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统的结构示意图；
图2是本发明一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统的布井结构平面图；
图3是余热利用阶段空气输运路线示意图。
附图标记说明：
1为风-光互补发电装置，2为电路，3为电加热井，4为烟气加热竖井/空气冷却竖井，5为生产井，6为烟气通道，7为烟气加热横向通道/空气冷却横向通道，8为油气生产通道，9为空气通道，10为油气通道，11为高温换热器，12为储油罐，13为油通道，14为气液分离装置，15为混合气通道，16为低温换热器，17为CO2地质封存过程，18为N2分离过程，19为气体分离装置，20为燃烧室，21为风机，22为电加热井，23为电路，24为烟气加热竖井/空气冷却竖井，25为油气生产通道，26为烟气通道，27为生产井，28为烟气加热横向通道/空气加热横向通道。
图2中虚线只表示布井几何形状，井间连接方式在图1中实线表示。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述：
参见图1，本发明提供的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，包括风-光互补发电装置1，电路2，电加热井3，烟气加热竖井/空气冷却竖井4，生产井5，烟气通道6，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道7，油气生产通道8，空气通道9，油气通道10，高温换热器11，储油罐12，油通道13，气液分离装置14，混合气通道15，低温换热器16，CO2地质封存过程17，N2分离过程18，气体分离装置19，燃烧室20，以及风机21。该系统综合考虑了富油煤的地下直接热解部分、余热利用部分，结合了变压吸附法与碳捕集技术，开发了由烟气加热辅助电加热的热解提油法，热解后产物进行分离提纯，并采用空气进行余热利用的过程。
本发明所提出的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，具体是指：
(1)由风-光互补发电装置1产生电能并经由电路2输送至电加热井3，电加热井3深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井5中提取收集。
(2)生产井5深入煤层区的部分与烟气加热横向通道、油气生产通道8相通，油气生产通道8横向钻设，纵向分层布置，每两层油气生产通道8间设置一个烟气加热横向通道，由图2所示，每一个油气生产通道8与相邻的烟气加热横向通道7夹角为60°，并以生产井5为中心向外延伸。
(3)富油煤热解生成的高温油气首先进入油气生产通道8，并从生产井5中抽出，经由油气通道10输运，进入高温换热器11与空气进行换热，之后再降温至气液分离所需温度，约为400℃，保证煤焦油不会进一步裂解，继续输送至气液分离装置14将油与气体分开，油经油通道13运至储油罐收集。
(4)混合气经混合气通道15输送至低温换热器16，与空气进行换热，之后再降温至变压吸附法分离所需温度，约为25℃，并进入气体分离装置19提纯烷烃类可燃气体，分离出CO2、N2，并将CO2捕集后进行地质封存，从而减少CO2向大气的排放，减缓大气污染与温室效应。
(5)提纯后的烷烃类可燃气体进入燃烧室20，与经过两次预热的空气混合后点燃，生成高温烟气经烟气通道6返回地块煤层区，并以烟气加热竖井为中心对周围底层进行加热，可增加地层中除电加热井3的热源，缩短本地块富油煤全部热解所需时间。
(6)本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机22向空气冷却竖井4内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井并输出至下一地块。烟气加热竖井/空气冷却竖井4一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道7属于同一通道，在不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道；在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费。
结合附图1，本发明的具体工作如下所示：
由风-光互补发电装置1产生电能并经由电路2输送至电加热井3，电加热井3深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井5中提取收集。生产井5深入煤层区的部分与烟气加热横向通道、油气生产通道8相通，油气生产通道8横向钻设，纵向分层布置，每两层油气生产通道8间设置一个烟气加热横向通道，由图2所示，每一个油气生产通道8与相邻的烟气加热横向通道7夹角为60°，并以生产井5为中心向外延伸，本布井方式合理利用空间资源，使得空间利用率最大化。
富油煤热解生成的高温油气首先进入油气生产通道8，并从生产井5中抽出，经由油气通道10输运，进入高温换热器11与空气进行换热，之后再降温至气液分离所需温度，约为400℃，保证煤焦油不会进一步裂解，继续输送至气液分离装置14将油与气体分开，油经油通道13运至储油罐收集。混合气经混合气通道15输送至低温换热器1，与空气进行换热，之后再降温至变压吸附所需温度，约为25℃，并进入气体分离装置19提纯烷烃类可燃气体，分离出CO2、N2，并将CO2捕集后进行地质封存，因此本系统对外碳排放量几乎为零。提纯后的烷烃类可燃气体进入燃烧室20，与经过两次预热的空气混合后点燃，生成高温烟气经烟气通道6返回地块煤层区，并以烟气加热竖井为中心对周围底层进行加热，可增加地层中除电加热井3的热源，缩短本地块富油煤全部热解所需时间。
本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机22向空气冷却竖井内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井5并输出至下一地块。烟气加热竖井/空气冷却竖井4一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道7属于同一通道，不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道；在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费。空气在余热利用阶段路线如图3所示。
在地块开始加热时，混合气中无烟气，但气体仍由生产井5中输出，经过高温换热器11、气液分离装置14、低温换热器16、气体分离装置19、燃烧室20，在燃烧室20中将气体与空气混合点燃后产生烟气，至此，本地块后续油气中均混合烟气，直至富油煤全部热解。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (8)
1.一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，包括风-光互补发电装置(1)、电加热井(3)、烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)、生产井(5)、烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)、高温换热器(11)、气液分离装置(14)、低温换热器(16)、气体分离装置(19)、燃烧室(20)和风机(21)；
由风-光互补发电装置(1)产生电能并输送至电加热井(3)，电加热井(3)深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井(5)中提取收集，烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)属于同一通道，不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道，在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费；
将上一地块进行过余热利用的空气通过空气通道(9)输入低温换热器(16)与从气液分离装置(14)中输送出的高温气进行热交换，进行一次预热后，经空气通道(9)输入高温换热器(11)与从生产井(5)中刚产出的高温油气进行热交换，进行二次预热后将空气送入燃烧室(20)助燃；
气液分离装置(14)用于分离高温油气，分离温度由高温换热器(11)进行控制，高温油气在高温换热器(11)与空气进行热交换后，可经物理降温等方法调控至400℃左右后送入气液分离装置(14)进行油气分离；
气体分离装置(20)针对混合气体中CO2与N2进行分离，分离温度由低温换热器(16)进行控制，混合气体在低温换热器(16)与空气进行热交换后，经降温调控至25℃后送入气体分离装置进行气体分离，混合气体的主要成分为烷烃类可燃气体、CO2和N2，首先将烷烃类可燃气体与CO2分离，采用变压吸附法，将温度控制在25℃，分离CO2并进行地质封存(17)，后将烷烃类可燃气体与N2分离，同样采用变压吸附法，温度不变，改变压力条件与吸附膜，分离N2并排放至大气(18)；
提纯后的烷烃类可燃气体通过气体通道(15)输送至燃烧室(20)，与经过两次预热的空气混合点燃，产生高温烟气，并通入烟气加热竖井内，烟气加热横向通道在煤层区密集分布，与烟气加热竖井相连，辅助电加热井(3)对本地块进行加热；
本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机(21)向空气冷却竖井内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井(5)并输出至下一地块。
2.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，电加热井(3)与烟气加热竖井(4)耦合的平面布井方式。
3.根据权利要求2所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，平面布井方式为外六边形内嵌三角形。
4.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，还包括油气生产通道(8)，烟气加热横向通道与油气生产通道(8)交错布置，实现布井立体化。
5.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，还包括储油罐(12)，气液分离装置(14)将油与气体分开，油经油通道(13)运至储油罐(12)收集。
6.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)用作空气冷却竖井，一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)属于同一通道，不同阶段作用不同，热解完成后通入空气带走地块余热，并传递至下一地块，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道；在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道。
7.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，对从生产井(5)提取出的高温油气进行气液分离，对分离的高温气再进行气体分离，提纯烷烃类可燃气体，将CO2、N2分离，并将分离的CO2捕获后进行地质封存，从而减少CO2向大气的排放，减缓大气污染与温室效应。
8.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，将提纯的烷烃类可燃气体通入燃烧室(20)与上一地块输入的空气混合点燃产生烟气，通过烟气加热竖井(4)回送至本地块辅助电加热井(3)加热。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111302464.4A CN114016990A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111302464.4A CN114016990A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114016990A true CN114016990A (zh) | 2022-02-08 |
Family
ID=80061433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111302464.4A Pending CN114016990A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114016990A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114718534A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-08 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种富油煤自生热与电加热耦合的原位热解系统 |
| CN114790880A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-26 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法 |
| CN115095307A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-23 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种富油煤地下直接热解提油系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080257552A1 (en) * | 2007-04-17 | 2008-10-23 | Shurtleff J Kevin | Apparatus, system, and method for in-situ extraction of hydrocarbons |
| CN102704894A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 上海交通大学 | 原位开采海底天然气水合物的装置及其方法 |
| CN108487888A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-04 | 吉林大学 | 用于提高油页岩原位开采油气采收率辅助加热装置及方法 |
| CN108756846A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-06 | 李勇 | 由多层u型对接井组构成的煤炭地下气化通道及气化方法 |
| CN109882133A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 大连理工大学 | 一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置及方法 |
| CN111075418A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-04-28 | 中国石油大学(北京) | 一种储层开采装置及方法 |
| CN112160738A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-01 | 西安交通大学 | 一种煤炭地下原位热解的布井结构及其构建方法 |
| US20210324716A1 (en) * | 2017-09-25 | 2021-10-21 | China University Of Petroleum | Ccus system for exploiting thickened oil reservoirs based on optimal flue gas co2 enrichment ratio and working method thereof |
-
2021
- 2021-11-04 CN CN202111302464.4A patent/CN114016990A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080257552A1 (en) * | 2007-04-17 | 2008-10-23 | Shurtleff J Kevin | Apparatus, system, and method for in-situ extraction of hydrocarbons |
| CN102704894A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 上海交通大学 | 原位开采海底天然气水合物的装置及其方法 |
| US20210324716A1 (en) * | 2017-09-25 | 2021-10-21 | China University Of Petroleum | Ccus system for exploiting thickened oil reservoirs based on optimal flue gas co2 enrichment ratio and working method thereof |
| CN108487888A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-04 | 吉林大学 | 用于提高油页岩原位开采油气采收率辅助加热装置及方法 |
| CN108756846A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-06 | 李勇 | 由多层u型对接井组构成的煤炭地下气化通道及气化方法 |
| CN109882133A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 大连理工大学 | 一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置及方法 |
| CN111075418A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-04-28 | 中国石油大学(北京) | 一种储层开采装置及方法 |
| CN112160738A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-01 | 西安交通大学 | 一种煤炭地下原位热解的布井结构及其构建方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114718534A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-08 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种富油煤自生热与电加热耦合的原位热解系统 |
| CN114790880A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-26 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法 |
| CN114718534B (zh) * | 2022-04-21 | 2023-09-08 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种富油煤自生热与电加热耦合的原位热解系统 |
| CN115095307A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-23 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种富油煤地下直接热解提油系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114016990A (zh) | 一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统 | |
| CN114718534B (zh) | 一种富油煤自生热与电加热耦合的原位热解系统 | |
| CN110541695A (zh) | 一种过热水蒸汽原位热解富油煤高效提油方法 | |
| CN103696747B (zh) | 一种油页岩原位提取页岩油气的方法 | |
| CN102383772B (zh) | 钻井式油页岩原位气化干馏制油气系统及其工艺方法 | |
| CN108487888B (zh) | 用于提高油页岩原位开采油气采收率辅助加热装置及方法 | |
| CN113775376B (zh) | 一种富油煤原位热解及co2地质封存一体化的方法 | |
| CN113738336B (zh) | 一种富油煤地下热解热能循环利用系统 | |
| CN108756839B (zh) | 油页岩隔热增效原位转化方法及系统 | |
| CN103790563A (zh) | 一种油页岩原位局部化学法提取页岩油气的方法 | |
| CN112483062B (zh) | 一种地下隔层式煤炭原位气化开采方法及系统 | |
| CN106753503A (zh) | 一种油页岩原位催化氧化法提取页岩油气的方法 | |
| CN102606128A (zh) | 油页岩开采方法及装置 | |
| CN113738325B (zh) | 一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统 | |
| CN113374460B (zh) | 自热式地下干馏油页岩提取页岩油和高热值燃料气的方法 | |
| CN115405276A (zh) | 一种富油煤温和氧化自生热与水蒸气加热耦合的原位热解系统 | |
| CN114412433B (zh) | 一种基于取热发电的深部煤炭原位流态化开采方法 | |
| CN111396010B (zh) | 煤层气田清洁取能系统及方法 | |
| CN114658394A (zh) | 一种改造深部废弃矿井的地下循环采热系统及方法 | |
| CN114876428B (zh) | 一种用于富油煤地下原位转化的模块化及梯级开发方法 | |
| CN115095307A (zh) | 一种富油煤地下直接热解提油系统 | |
| CN101988383A (zh) | 利用烟道气原位干馏地下煤层的方法 | |
| WO2013112191A2 (en) | System and method for producing carbon dioxide for use in hydrocarbon recovery | |
| CN102287175A (zh) | 一种利用热动力开采页岩气和/或页岩油的方法 | |
| CN103470223A (zh) | 一种化石能源低碳共采的方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220208 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |