CN210714643U - 一种多能互补的稠油开采节能系统 - Google Patents

一种多能互补的稠油开采节能系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种多能互补的稠油开采节能系统,包括封闭玻璃抛物线聚光单元、余热回收单元、高温储能单元和蒸汽发生单元;所述封闭玻璃抛物线聚光单元上抛物线聚光集热器的出油口与所述导热油蒸汽发生器的入油口连通,所述导热油蒸汽发生器的出油口依次通过油气分离器、导热油循环泵、电动三通阀与所述抛物线聚光集热器的入油口连通;所述电动三通阀还与所述高温储能单元的油盐换热器入油口连通。本实用新型采用上述结构的一种多能互补的稠油开采节能系统,利用太阳能、燃气能、低谷电能与废热能的耦合利用,来生产稠油开采所需的高温高压蒸汽,减少常规石化能源的消耗,提高稠油开采的经济效益与环保效益。

Description

一种多能互补的稠油开采节能系统
技术领域
本实用新型涉及稠油开采技术领域,特别是涉及一种多能互补的稠油开采节能系统。
背景技术
我国的稠油沥青质含量低、胶质含量高、金属含量低,稠油黏度偏高,流动性差,很难被开采利用,需要采用高温高压蒸汽输入到稠油层,加热降黏,在稠油开采中,由于稠油开采需要大量的高温高压蒸汽,蒸汽费用占生产成本的比例为45%~60%。目前稠油开采一般使用燃煤锅炉、燃油锅炉与燃气锅炉等常规石化能源来生产高温高压蒸汽,不但运行费用较高,同时在燃烧过程中,产生大量的SO2、NOx等大气污染物,对大气造成严重的污染。
我国稠油油田有塔河油田、辽河油田、克拉玛依油田、土哈油田等,稠油开采地区太阳能资源丰富,但风沙较大,灰尘多,常规的槽式太阳能聚光镜与集热管容易积尘,严重影响太阳能镜场的光热转化效率,给油田造成较大的经济损失。
稠油开采过程中,会产生大量35℃以上的含油污水,含油污水蕴藏的热量很大,由于品味较低,利用难度较大,油田低品位废热亟待开发利用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多能互补的稠油开采节能系统,利用太阳能、燃气能、低谷电能与废热能的耦合利用,来生产稠油开采所需的高温高压蒸汽,减少常规石化能源的消耗,提高稠油开采的经济效益与环保效益。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种多能互补的稠油开采节能系统,包括封闭玻璃抛物线聚光单元、余热回收单元、高温储能单元和蒸汽发生单元;
所述封闭玻璃抛物线聚光单元上抛物线聚光集热器的出油口与所述导热油蒸汽发生器的入油口连通,所述导热油蒸汽发生器的出油口依次通过油气分离器、导热油循环泵、电动三通阀与所述抛物线聚光集热器的入油口连通;
所述电动三通阀还与所述高温储能单元的油盐换热器入油口连通,所述油盐换热器的出油口与所述导热油蒸汽发生器的入油口连通;
所述余热回收单元包括污水换热器、高温污水源热泵和全自动软化水装置,所述全自动软化水装置通过供水泵与所述高温污水源热泵的冷凝器端入水口连接,所述污水换热器与所述高温污水源热泵的蒸发器端连接;
所述高温污水源热泵的冷凝器端出水口分别与所述导热油蒸汽发生器的入口、所述蒸汽发生单元上燃气蒸汽锅炉的入口连通,所述导热油蒸汽发生器的出口、所述燃气蒸汽锅炉的出口均与所述分汽缸的入汽口连接,所述分汽缸的出汽口位于稠油开采井的下方。
优选的,所述高温储能单元包括低温熔盐罐和高温熔盐罐,所述低温熔盐罐的出口与所述高温熔盐罐的入口之间通过熔盐电加热装置连接,所述高温熔盐罐的出口与所述低温熔盐罐的入口之间通过油盐换热器的熔盐管路连接。
优选的,所述低温熔盐罐与所述熔盐电加热装置之间设有低温熔盐泵,所述高温熔盐罐与所述油盐换热器之间设有高温熔盐泵。
优选的,所述污水换热器与所述高温污水源热泵的蒸发器端出水口之间设有中介水循环泵。
优选的,所述油气分离器的一侧设有高低位槽装置。
因此,本实用新型采用上述结构的一种多能互补的稠油开采节能系统,有益效果至少如下:
(1)通过配置封闭玻璃温室抛物线聚光单元、余热回收单元、高温储能单元与蒸汽发生单元,充分利用稠油地区的丰富的太阳能资源,通过高温污水源热泵回收油田含油污水的余热,实现了太阳能、燃气能、低谷电能与污水余热能的耦合利用,降低稠油开采蒸汽成本,节能效果好,可以显著提高稠油开采的经济效益。
(2)利用基于太阳能为主的多能互补稠油开采系统,可以替代常规石化能源,将大幅减少SO2、NOx等大气污染物排放,有助于打赢蓝天保卫战,提高民众健康水平,具有较好的社会效益。
(3)使用封闭玻璃温室抛物线聚光单元替代常规槽式集热器,可以适应风沙较大的地区使用,避免常规槽式集热器聚光镜与集热管的积尘,可以大幅提高系统的光热转化效率。
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本实用新型一种多能互补的稠油开采节能系统实施例的示意图。
附图标记
1、封闭玻璃温室抛物线聚光单元;2、抛物线聚光集热器;3、高温污水源热泵;4、导热油蒸汽发生器;5、低温熔盐罐;6、高温熔盐罐;7、燃气蒸汽锅炉;8、分汽缸;9、导热油循环泵;10、高低位槽装置;11、油气分离器;12、油盐换热器;13、熔盐电加热装置;14、电动三通阀;15、污水换热器;16、全自动软化水装置;17、供水泵;18、中介水循环泵;19、低温熔盐泵;20、高温熔盐泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
图1是本实用新型一种多能互补的稠油开采节能系统实施例的示意图,如图所示,一种多能互补的稠油开采节能系统,包括封闭玻璃抛物线聚光单元1、余热回收单元、高温储能单元和蒸汽发生单元。
封闭玻璃抛物线聚光单元1上抛物线聚光集热器2的出油口与导热油蒸汽发生器4的入油口连通,导热油蒸汽发生器4的出油口依次通过油气分离器11、导热油循环泵9、电动三通阀14与抛物线聚光集热器2的入油口连通。抛物线集热器2的导热油吸热后传递到导热油蒸汽发生器4中散热后经过油气分离器11、导热油循环泵9回到抛物线聚光集热器2的入油口。油气分离器11的一侧设有高低位槽装置10,油气分离器11用于分离及排除管路中导热油中不凝性气体、水蒸气及低挥发组分,高低位槽装置10起膨胀、补油与排气的功能,在温度变化时对管路内的导热油膨胀缓冲,以保证导热油在液相状态下能稳定地运行。
高温储能单元包括低温熔盐罐5和高温熔盐罐6,低温熔盐罐5的出口与高温熔盐罐6的入口之间通过熔盐电加热装置13连接,低温熔盐罐5的熔盐经过加热后进入高温熔盐罐6中。高温熔盐罐6的出口与低温熔盐罐5的入口之间通过油盐换热器12的熔盐管路连接,高温熔盐罐6中高温熔盐在油盐换热器12中散热后回到低温熔盐罐5中。低温熔盐罐5与熔盐电加热装置 13之间设有低温熔盐泵19,低温熔盐罐5中的熔盐在低温熔盐泵19的作用下进入熔盐电加热装置13中加热。高温熔盐罐6与油盐换热器12之间设有高温熔盐泵20,高温熔盐罐6中的熔盐在高温熔盐泵20的作用下进入油盐换热器12中。
电动三通阀14还与高温储能单元的油盐换热器12入油口连通,抛物线聚光集热器2的导热油经过电动三通阀14后可以进入油盐换热器12中吸收高温盐散发的热量。油盐换热器12的出油口与导热油蒸汽发生器4的入油口连通,吸热后的导热油进入导热油蒸汽发生器4进行散热,散发的热量用于导热油蒸汽发生器4内水的吸热。
余热回收单元包括污水换热器15、高温污水源热泵3和全自动软化水装置16,污水换热器15与高温污水源热泵3的蒸发器端连接,污水换热器15 与高温污水源热泵3的蒸发器端出水口之间设有中介水循环泵18,在中介水循环泵18的作用下,污水换热器15将吸收的热量传递给高温污水源热泵3 的蒸发端。全自动软化水装置16通过供水泵17与高温污水源热泵3的冷凝器端入水口连接,水源在供水泵17的动力作用下进入高温污水源热泵3的冷凝器端进行吸热。
高温污水源热泵3的冷凝器端出水口分别与导热油蒸汽发生器4的入口、蒸汽发生单元上燃气蒸汽锅炉7的入口连通,高温污水源热泵3的水经过初步吸热后进入导热油蒸汽发生器4进行加热或者进入燃气蒸汽锅炉7进行加热后变成蒸汽。导热油蒸汽发生器4的出口、燃气蒸汽锅炉7的出口均与分汽缸8的入汽口连接,导热油蒸汽发生器4与燃气蒸汽锅炉7产生的蒸汽均可以进入分汽缸8中。分汽缸8的出汽口位于稠油开采井的下方,蒸汽经过分汽缸8后排放到稠油开采井中,便于稠油的开采。
多能互补的稠油开采节能系统工作原理:
1)太阳能+余热回收:通过检测太阳能辐照计,当太阳能辐照度满足使用要求时,电动三通阀14与封闭玻璃温室抛物线聚光单元1连通,导热油循环泵9将低温导热油输送到封闭玻璃温室抛物线聚光单元1中,抛物线聚光集热器2收集太阳能,将低温导热油加热到高温。油田污水余热通过污水换热器15将低品位热量传递为中介水,中介水通过中介水循环泵18进入高温污水源热泵3蒸发器侧,供水泵17从全自动软化水装置16中抽取软化水,输送到高温污水源热泵3冷凝器侧,加热升温后变为80℃左右的高温热水。
高温热水通过补水管路进入导热油蒸汽发生器4。在封闭玻璃温室抛物线聚光单元1中加热的高温导热油进入导热油蒸汽发生器4与高温水换热产生高温高压蒸汽,高温高压蒸汽通过分汽缸8,输送到稠油开采井,满足稠油开采的需求。
2)太阳能+燃气锅炉+余热回收:通过检测太阳能辐照计,当太阳能辐照度一般,不能完全满足生产需要,电动三通阀14与封闭玻璃温室抛物线聚光单元1连通,导热油循环泵9将低温导热油输送到封闭玻璃温室抛物线聚光单元1中,抛物线聚光集热器2收集太阳能,将低温导热油加热到高温。油田污水余热通过污水换热器15将低品位热量传递为中介水,中介水通过中介水循环泵18进入高温污水源热泵3蒸发器侧,供水泵17从全自动软化水装置16中抽取软化水,输送到高温污水源热泵3冷凝器侧,加热升温后变为 80℃左右的高温热水,高温热水分别通过补水管路进入导热油蒸汽发生器4 与燃气蒸汽锅炉7。
在封闭玻璃温室抛物线聚光单元1中加热的高温导热油进入导热油蒸汽发生器4与高温水换热产生高温高压蒸汽,此时开启燃气锅炉7,燃气锅炉通过燃烧天然气,产生高温高压蒸汽,高温高压蒸汽进入分汽缸8,输送到稠油开采井,满足稠油开采的需求。
3)燃气锅炉+余热回收:夜晚或阴雨雪天气下,太阳能辐照度不能满足最低要求时,封闭玻璃温室抛物线聚光单元不工作,油田污水余热通过污水换热器15将低品位热量传递为中介水,中介水通过中介水循环泵18进入高温污水源热泵3蒸发器侧,供水泵17从全自动软化水装置16中抽取软化水,输送到高温污水源热泵3冷凝器侧,加热升温后变为80℃左右的高温热水,高温热水通过补水管路进入燃气蒸汽锅炉7,此时开启燃气锅炉7,燃气锅炉通过燃烧天然气,产生高温高压蒸汽,高温高压蒸汽进入分汽缸8,输送到稠油开采井,满足稠油开采的需求。
4)谷电储能+余热回收:当油田当地有调峰廉价低谷电资源时,开启熔盐电加热装置13进行储能,此时低温熔盐泵19从低温熔盐罐5中抽取低温熔盐,低温熔盐进入熔盐电加热装置13,加热升温后进入高温熔盐罐6,完成储能过程。电动三通阀14与油盐换热器12连通,导热油循环泵9将低温导热油输送到油盐换热器12中,高温熔盐泵20将高温熔盐输送到油盐换热器12,通过油盐换热器12的热量换热传递,将低温导热油加热到高温,并流入导热油蒸汽发生器4中。
油田污水余热通过污水换热器15将低品位热量传递为中介水,中介水通过中介水循环泵18进入高温污水源热泵3蒸发器侧,供水泵17从全自动软化水装置16中抽取软化水,输送到高温污水源热泵3冷凝器侧,加热升温后变为80℃左右的高温热水,高温热水通过补水管路进入导热油蒸汽发生器4。
在油盐换热器12中加热的高温导热油进入导热油蒸汽发生器4与高温水换热产生高温高压蒸汽,高温高压蒸汽进入分汽缸8,输送到稠油开采井,满足稠油开采的需求。
因此,本实用新型采用上述结构的一种多能互补的稠油开采节能系统,利用太阳能、燃气能、低谷电能与废热能的耦合利用,来生产稠油开采所需的高温高压蒸汽,减少常规石化能源的消耗,提高稠油开采的经济效益与环保效益。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多能互补的稠油开采节能系统,其特征在于:包括封闭玻璃抛物线聚光单元、余热回收单元、高温储能单元和蒸汽发生单元;
所述封闭玻璃抛物线聚光单元上抛物线聚光集热器的出油口与导热油蒸汽发生器的入油口连通,所述导热油蒸汽发生器的出油口依次通过油气分离器、导热油循环泵、电动三通阀与所述抛物线聚光集热器的入油口连通;
所述电动三通阀还与所述高温储能单元的油盐换热器入油口连通,所述油盐换热器的出油口与所述导热油蒸汽发生器的入油口连通;
所述余热回收单元包括污水换热器、高温污水源热泵和全自动软化水装置,所述全自动软化水装置通过供水泵与所述高温污水源热泵的冷凝器端入水口连接,所述污水换热器与所述高温污水源热泵的蒸发器端连接;
所述高温污水源热泵的冷凝器端出水口分别与所述导热油蒸汽发生器的入口、所述蒸汽发生单元上燃气蒸汽锅炉的入口连通,所述导热油蒸汽发生器的出口、所述燃气蒸汽锅炉的出口均与分汽缸的入汽口连接,所述分汽缸的出汽口位于稠油开采井的下方。
2.根据权利要求1所述的一种多能互补的稠油开采节能系统,其特征在于:所述高温储能单元包括低温熔盐罐和高温熔盐罐,所述低温熔盐罐的出口与所述高温熔盐罐的入口之间通过熔盐电加热装置连接,所述高温熔盐罐的出口与所述低温熔盐罐的入口之间通过油盐换热器的熔盐管路连接。
3.根据权利要求2所述的一种多能互补的稠油开采节能系统,其特征在于:所述低温熔盐罐与所述熔盐电加热装置之间设有低温熔盐泵,所述高温熔盐罐与所述油盐换热器之间设有高温熔盐泵。
4.根据权利要求1所述的一种多能互补的稠油开采节能系统,其特征在于:所述污水换热器与所述高温污水源热泵的蒸发器端出水口之间设有中介水循环泵。
5.根据权利要求1所述的一种多能互补的稠油开采节能系统,其特征在于:所述油气分离器的一侧设有高低位槽装置。
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