CN114482927A - 一种稠油绿色低碳开发系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稠油绿色低碳开发系统和方法，涉及稠油开发技术领域，包括废汽处理模块、不凝气处理模块、水处理模块、CO2捕集模块、锅炉以及蒸汽处理模块。本发明提出利用油田高温废汽处理过程中获得的中品位的余热做为CO2捕集所需热源，利用高温废汽处理过程中获得的可燃性不凝气部分替代锅炉燃料，利用高温废汽处理过程中获得的冷凝水作为锅炉给水，合理利用余热资源，降低热能浪费，部分解决采油过程中大量余热无法利用的热平衡问题，可实现油田高温采出液中品位余热、不凝气和冷凝水的资源化利用，更可为油田生产提供高品质过热蒸汽和液态CO2，同时实现整个系统CO2的近零排放，从而实现稠油的绿色低碳开发。
Description
技术领域
本发明涉及稠油开发技术领域，尤其涉及一种稠油绿色低碳开发系统和方法。
背景技术
在油田稠油热采过程中，需要在注汽井中注入蒸汽，蒸汽在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换，加热后的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄到下面的水平生产井中产出。稠油采出液压力高、温度高(200℃左右)，自井场输送到转油站后需要降压降温，在降压降温过程中，闪蒸出大量高温废汽，并携有不凝气及少量轻质油。
目前油田采出液处理方法以采出液蒸汽闪蒸出的废汽主要使用乙二醇循环降温处理，乙二醇作为循环介质，大量中品位热能(95-200℃)直接散失到大气中。废汽处理产生的不凝气中的有害物难以处理，不能作为可燃气直接燃烧利用，需要掺天然气焚烧，造成资源浪费。废汽处理产生的冷凝液(低矿化度、含少量轻质油)经油水分离后排放至蒸发池，未能有效利用。目前稠油开采过程中需要注入大量蒸汽，而注汽锅炉所需锅炉用水来自油田污水，水质差，无法生产高品质的过热蒸汽，不能满足当前稠油开采对蒸汽品质的需求。同时注汽锅炉在生产过程中会产生二氧化碳形成碳排放，不符合油田开采碳减排要求。因此，本领域的技术人员致力于开发一种稠油绿色低碳开的方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是油田稠油热采过程中热能不平衡，废汽处理过程中大量中品位热以及可燃不凝气等未能有效资源化利用。
为实现上述目的，本发明提供了一种稠油绿色低碳开发系统，所述系统包括：
废汽处理模块：利用CO2捕集模块的低温冷凝水作为冷源处理高温废汽；
不凝气处理模块：用于处理废汽处理模块产生的高温不凝气；
锅炉：利用不凝气处理模块产生的不凝气作为掺烧气燃料，加热来自水处理模块的锅炉用水，产生过热蒸汽；
水处理模块：处理来自CO2捕集模块的低温冷凝水为合格锅炉用水；
CO2捕集模块：利用废汽处理模块的高温冷凝水作为热源，捕集锅炉烟气中的CO2，产生液态CO2和排出净化烟气。
进一步地，所述系统还包括蒸汽处理模块，处理来自油田的高温采出液。
进一步地，所述锅炉为流化床锅炉。
本发明另一方面提供了一种稠油绿色低碳开发方法，所述方法包括以下步骤：
S20：利用来自CO2捕集模块产生的低温冷凝水作为冷源处理高温废汽，产生的高温不凝气进入不凝气处理模块处理，形成的高温冷凝水回到CO2捕集模块；
S30：经不凝气处理模块处理后的不凝气送入锅炉燃烧；
S40：经CO2捕集模块利用后的低温冷凝水通过水处理模块处理，作为锅炉用水送入锅炉；
S50：锅炉利用不凝气作为锅炉掺烧气燃烧，加热来自水处理的锅炉用水产生过热蒸汽，锅炉烟气作为CO2捕集模块碳源；
S60：锅炉烟气进入CO2捕集模块，利用废汽处理模块产生的高温冷凝水作为热源加热解吸CO2，解吸出的CO2经处理得到液态CO2，经过碳捕集后的净化烟气排入大气。
进一步地，所述方法在步骤S20之前还包括以下步骤：
S10：来自油田的高温采出液进入蒸汽处理模块，闪蒸出液相采出液输送至原油处理站，闪蒸出的气相为高温废汽进入废汽处理模块。
进一步地，所述方法在步骤S60中解吸CO2的方法是使用化学吸收剂，低温下吸收CO2，高温下解吸CO2。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用油田高温废汽处理过程中获得的中品位的余热做为CO2捕集所需热源，合理利用余热资源，降低热能浪费，部分解决采油过程中大量余热无法利用的热平衡问题；
2、本发明油田高温采出液废汽处理过程中产生的不凝气经不凝气处理后进入流化床锅炉掺烧，减少燃料的用量，实现不凝气资源化利用；
3、本发明热能利用后的低温冷凝水经水处理，进入流化床锅炉作为锅炉用水，生产高品质过热蒸汽，满足油田稠油开采的需求；
4、本发明锅炉烟气送入CO2捕集装置进行CO2捕集，并将捕集的CO2用于油田驱油，实现锅炉烟气CO2近零排放，解决锅炉碳排放问题；
5、本发明可实现稠油的绿色低碳开采，可实现油田高温采出液中品位余热、不凝气和冷凝水的资源化利用，更可为油田生产提供高品质过热蒸汽和液态CO2，同时实现整个系统CO2的近零排放。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的系统流程图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，在本发明一个较佳实施例中，一种稠油绿色低碳开发系统，所述系统包括废汽处理模块、不凝气处理模块、水处理模块、CO2捕集模块、锅炉以及蒸汽处理模块。
如图1所示，本实施例中废汽处理模块：利用来自CO2捕集模块产生的90℃-120℃的低温冷凝水作为冷源，处理来自蒸汽处理模块产生的140℃-200℃的高温废汽，其中高温废汽的成分为：蒸汽含量为80-99％，干基中：C1占比35-90％，C2占比为0.3％-1％，C3占比0.1％-1％，C4以上(丁烷及以上烷烃)占比为0.1-2％，CO2占比为10-55％，N2占比为0.1-3％；上述成分中，C1为甲烷，C2为乙烷，C3为丙烷，C4为丁烷。
经处理后产生的130-160℃高温冷凝水回到CO2捕集模块，从而获得稳定的中品位热能；产生的90-120℃高温不凝气进入不凝气处理模块进行处理，其中高温不凝气的成分为：蒸汽含量为30-60％，干基中：C1占比35-90％，C2占比为0.3％-1％，C3占比0.1％-1％，C4以上占比为0.1-2％，CO2占比为10-55％，N2占比为0.1-3％；上述成分中，C1为甲烷，C2为乙烷，C3为丙烷，C4为丁烷。
如图1所示，本实施例中不凝气处理模块：来自废汽处理产生的90-120℃高温不凝气经不凝气处理模块处理，得到满足锅炉燃烧要求的20-70℃不凝气，送入锅炉燃烧，替代锅炉部分燃料实现资源化利用，同时减少锅炉的燃料消耗。
如图1所示，本实施例中锅炉：来自不凝气处理模块的20-70℃不凝气作为锅炉掺烧气，在锅炉内燃烧释放热量，加热来自水处理模块产生的锅炉用水，产出高品质的过热蒸汽，为油田注气提供高品质过热蒸汽；锅炉的烟气作为CO2捕集碳源；其中高品质过热蒸汽的参数为压力8-16MPa，温度300-350℃。
如图1所示，本实施例中水处理模块：处理来自CO2捕集模块的低温冷凝水为合格锅炉用水，满足锅炉用水标准；
如图1所示，本实施例中CO2捕集模块：利用废汽处理模块产生的高温冷凝水作为热源，捕集锅炉烟气中的CO2，产生液态CO2和排出净化烟气，实现锅炉尾气CO2近零排放，符合国家碳减排政策；
如图1所示，本实施例中蒸汽处理模块：来自油田的油田高温采出液，经蒸汽处理模块处理后，产生的降压降温后的液相采出液送入原油处理站，降压降温过程中产生的气相高温废汽送入废汽处理模块处理。
本发明的另一较佳实施例中，锅炉采用的是流化床锅炉。流化床锅炉是采用流化床燃烧方式的锅炉。流化床锅炉按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉。流化床锅炉按炉膛内的烟气压力可分为常压流化床锅炉和增压流化床锅炉。
本发明利用油田高温废汽处理过程中获得的中品位的余热做为CO2捕集所需热源，合理利用余热资源，降低热能浪费，部分解决采油过程中大量余热无法利用的热平衡问题；利用油田高温废汽处理过程中产生的含CO2、硫化氢、水蒸汽和其他可燃气的不凝气难以做为可用燃料，不凝气经处理后送入流化床锅炉作为燃料，实现资源化利用，同时减少锅炉的燃料消耗。
为配合本发明一种稠油绿色低碳开发系统的使用，本发明提供了一种稠油绿色低碳开发方法，所述方法包括以下步骤：
S10：来自油田的高温采出液进入蒸汽处理模块，闪蒸出液相采出液输送至原油处理站，闪蒸出的气相为高温废汽，来自油田井口采出的高温采出液含原油、蒸汽及不凝气，不凝气含二氧化碳、硫化氢、烃类等；
S20：利用来自CO2捕集模块产生的低温冷凝水作为冷源，处理来自蒸汽处理模块产生的高温废汽，形成高温冷凝水回到CO2捕集模块，从而获得稳定的中品位热能；产生的高温不凝气进入不凝气处理模块；
S30：经过不凝气处理模块处理后的不凝气满足锅炉燃烧要求，送入锅炉燃烧，替代部分燃料；
S40：经CO2捕集模块热能利用后的低温冷凝水通过水处理模块处理，作为锅炉用水送入锅炉；
S50：利用不凝气作为流化床锅炉掺烧气，与煤掺烧，加热来自水处理的锅炉用水产生高品质过热蒸汽，锅炉的烟气作为CO2捕集碳源；
S60：来自锅炉烟气进入CO2捕集系统模块，捕集原理是使用化学吸收剂，低温下吸收CO2，高温下解吸CO2。循环捕集溶剂低温吸收来自锅炉烟气中的CO2，高温解吸使用废汽处理模块产生的高温冷凝水作为热源加热解吸CO2，有效利用废汽处理过程中产生的中品位热能，解吸出的CO2经处理得到产品液态CO2；经过碳捕集后的净化烟气排入大气，从而实现烟气中CO2的近零排放，获得的产品液态CO2用于油田注井驱油。
本发明提出的一种稠油绿色低碳开发方法，不仅仅可实现油田高温采出液中品位余热、不凝气和冷凝水的资源化利用，更可为油田生产提供高品质过热蒸汽和液态CO2，同时实现整个系统CO2的近零排放，从而实现稠油的绿色低碳开发。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种稠油绿色低碳开发系统，其特征在于，所述系统包括：
废汽处理模块：利用CO2捕集模块的低温冷凝水作为冷源处理高温废汽；
不凝气处理模块：用于处理废汽处理模块产生的高温不凝气；
锅炉：利用不凝气处理模块产生的不凝气作为掺烧气燃料，加热来自水处理模块的锅炉用水，产生过热蒸汽；
水处理模块：处理来自CO2捕集模块的低温冷凝水为合格锅炉用水；
CO2捕集模块：利用废汽处理模块的高温冷凝水作为热源，捕集锅炉烟气中的CO2，产生液态CO2和排出净化烟气。
2.如权利要求1所述的稠油绿色低碳开发系统，其特征在于，所述系统还包括蒸汽处理模块，处理来自油田的高温采出液。
3.如权利要求1所述的稠油绿色低碳开发系统，其特征在于，所述锅炉为流化床锅炉。
4.一种稠油绿色低碳开发方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S20：利用来自CO2捕集模块产生的低温冷凝水作为冷源处理高温废汽，产生的高温不凝气进入不凝气处理模块处理，形成的高温冷凝水回到CO2捕集模块；
S30：经不凝气处理模块处理后的不凝气送入锅炉燃烧；
S40：经CO2捕集模块利用后的低温冷凝水通过水处理模块处理，作为锅炉用水送入锅炉；
S50：锅炉利用不凝气作为锅炉掺烧气燃烧，加热来自水处理的锅炉用水产生过热蒸汽，锅炉烟气作为CO2捕集模块碳源；
S60：锅炉烟气进入CO2捕集模块，利用废汽处理模块产生的高温冷凝水作为热源加热解吸CO2，解吸出的CO2经处理得到液态CO2，经过碳捕集后的净化烟气排入大气。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤S20之前还包括以下步骤：
S10：来自油田的高温采出液进入蒸汽处理模块，闪蒸出液相采出液输送至原油处理站，闪蒸出的气相为高温废汽进入废汽处理模块。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤S60中解吸CO2的方法是使用化学吸收剂，低温下吸收CO2，高温下解吸CO2。
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- 2021-12-31 CN CN202111681424.5A patent/CN114482927B/zh active Active
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