CN220852108U - 化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，属于油田注汽技术领域，该系统包括供水机构、化石能源注汽装置、清洁能源注汽装置和混合装置；供水机构用于向、化石能源注汽装置和清洁能源注汽装置供水；化石能源注汽装置用于通过燃烧化石能源来加热供水机构输送的水以得到第一水蒸气，并将第一水蒸气输送至混合装置；清洁能源注汽装置用于通过消耗清洁能源来加热供水机构输送的水以得到第二水蒸气，并将第二水蒸气输送至混合装置；混合装置用于混合第一水蒸气和第二水蒸气得到第三水蒸气，并将第三水蒸气输送至油井。该系统通利用清洁能源生产蒸汽，降低了化石能源的消耗，避免了二次污染，实现了油气资源的合理开采利用。
Description
技术领域
本申请属于油田注汽技术领域，具体涉及一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统。
背景技术
在油田稠油开采中，注汽锅炉是一种高耗能设备，它以天然气为主要燃料，在运行过程中燃料消耗量较大，随着稠油企业对热采的依赖程度越来越高，燃料的消耗也大幅增加。目前，油田大多采用天然气逐步代替煤、石油作为工业能源，有效降低了烟气排放量，但是随着天然气价格的上涨，燃料成本高达生产总成本比例的60％左右。因此，以天然气为燃料对超稠油进行开采，经济压力和成本明显加大。
目前，国内风电装机容量不断增长，如何将油田注汽锅炉的能源系统与电能进行耦合与协同，降低油田天然气等化石燃料的消耗，提高新能源的消耗，减少碳的排放，成为油田及电力行业亟待解决的问题。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统以解决现有的油田注汽系统碳排放高的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，包括供水机构、化石能源注汽装置、清洁能源注汽装置和混合装置；
所述供水机构用于向所述、化石能源注汽装置和清洁能源注汽装置供水；所述化石能源注汽装置用于通过燃烧化石能源来加热所述供水机构输送的水以得到第一水蒸气，并将所述第一水蒸气输送至所述混合装置；
所述清洁能源注汽装置用于通过消耗清洁能源来加热所述供水机构输送的水以得到第二水蒸气，并将所述第二水蒸气输送至所述混合装置；
所述混合装置用于混合所述第一水蒸气和所述第二水蒸气得到第三水蒸气，并将所述第三水蒸气输送至油井。
在一些实施例中，所述化石能源包括以下任意一种：原油、天然气和煤。
在一些实施例中，所述清洁能源包括以下一种或几种：风电、光伏、生物质和氢能。
在一些实施例中，所述供水机构包括柱塞泵、第一给水调节阀和第二给水调节阀；
所述柱塞泵的出水口通过所述第一给水调节阀与所述化石能源注汽装置连接，所述柱塞泵的出水口还通过所述第二给水调节阀与所述清洁能源注汽装置连接；
所述第一给水调节阀用于控制进入所述化石能源注汽装置的给水量；
所述第二给水调节阀用于控制进入所述清洁能源注汽装置的给水量。
在一些实施例中，所述柱塞泵的出水口水压大于或等于15MPa且小于或等于25MPa。
在一些实施例中，还包括功率测量装置和第一流量控制模块；
所述功率测量装置用于采集所述清洁能源注汽装置的功率以生成功率信号，并将所述功率信号发送至所述第一流量控制模块；
所述第一流量控制模块用于基于所述功率信号生成第一调节信号，并将所述第一调节信号发送至所述第二给水调节阀；
所述第二给水调节阀用于基于所述第一调节信号调整阀门开度以控制进入所述清洁能源注汽装置的给水量。
在一些实施例中，还包括第一压力测量装置和第一压力控制模块；
所述第一压力测量装置用于在所述清洁能源注汽装置的出口采集所述第二水蒸气的压力以生成第一压力信号，并将所述第一压力信号发送至所述第一压力控制模块；
所述第一压力控制模块用于基于所述第一压力信号生成第二调节信号，并将所述第二调节信号发送至所述第二给水调节阀；
所述第二给水调节阀用于基于所述第二调节信号修正阀门开度以控制进入所述清洁能源注汽装置的给水量。
在一些实施例中，还包括第二流量控制模块；
所述第二给水调节阀还用于生成阀门开度信号，并将所述阀门开度信号发送至所述第二流量控制模块；
所述第二流量控制模块用于基于所述阀门开度信号生成第三调节信号，并将所述第三调节信号发送至所述第一给水调节阀；
所述第一给水调节阀用于基于所述第三调节信号调整阀门开度以控制进入所述化石能源注汽装置的给水量。
在一些实施例中，还包括第二压力测量装置、第二压力控制模块和再循环阀门；
所述第二压力测量装置用于在所述混合装置的出口采集所述第三水蒸气的压力以生成第二压力信号，并将所述第二压力信号发送至所述第二压力控制模块；
所述第二压力控制模块用于基于所述第二压力信号生成第四调节信号，并将所述第四调节信号发送至所述再循环阀门；
所述柱塞泵的出口和入口通过所述再循环阀门联通；
所述再循环阀门用于基于所述第四调节信号控制所述柱塞泵从出口至入口的再循环流量。
在一些实施例中，还包括第三压力测量装置；
所述第三压力测量装置用于在所述化石能源注汽装置的出口采集所述第一水蒸气的压力。
本申请的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本申请实施例提供的化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统通过将油田的化石能源注汽装置清洁能源注汽装置，利用清洁能源生产蒸汽，有助于减少化石能源的蒸汽需求量，降低化石能源的消耗，避免了二次污染，提高对清洁能源的消耗，有助于实现油气资源的合理开采利用。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例中一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统的结构示意图；
图2是本申请另一示例性实施例中一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统的结构示意图。
图中，
1.柱塞泵；2.再循环阀门；3.第一给水调节阀；4.化石能源注汽装置；5.第三压力测量装置；6.第二压力测量装置；7.第一压力测量装置；8.清洁能源注汽装置；9.第二给水调节阀；10.功率测量装置；11.第二压力控制模块；12.第一压力控制模块；13.第一流量控制模块；14.第二流量控制模块。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统进行详细地说明。
图1是本申请一示例性实施例中一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统的结构示意图。如图1所示，在本申请实施例的第一方面，提供了一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，包括供水机构、化石能源注汽装置、清洁能源注汽装置和混合装置；
供水机构用于向、化石能源注汽装置和清洁能源注汽装置供水；
化石能源注汽装置用于通过燃烧化石能源来加热供水机构输送的水以得到第一水蒸气，并将第一水蒸气输送至混合装置；
清洁能源注汽装置用于通过消耗清洁能源来加热供水机构输送的水以得到第二水蒸气，并将第二水蒸气输送至混合装置；
混合装置用于混合第一水蒸气和第二水蒸气得到第三水蒸气，并将第三水蒸气输送至油井。
本实施例中，化石能源可以包括以下任意一种：原油、天然气和煤。清洁能源可以包括以下一种或几种：风电、光伏、生物质和氢能。化石能源注汽装置可以为油田注汽锅炉，清洁能源注汽装置可以为电加热锅炉。本实施例提供的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统在新能源发电时段，同时电网负荷需求低时，通过供水机构同时向化石能源注汽装置和清洁能源注汽装置供水，利用电锅炉设备将清洁电能转换为蒸汽的热能，减少了注汽锅炉的蒸汽需求量，降低了注汽锅炉的燃料消耗，减少了碳排放；注汽锅炉与电锅炉耦合运行提高了注汽效率。
具体地，供水机构包括柱塞泵、第一给水调节阀和第二给水调节阀；柱塞泵的出水口通过第一给水调节阀与化石能源注汽装置连接，柱塞泵的出水口还通过第二给水调节阀与清洁能源注汽装置连接；第一给水调节阀用于控制进入化石能源注汽装置的给水量；第二给水调节阀用于控制进入清洁能源注汽装置的给水量。
具体使用时，将柱塞泵出口的19MPa左右的高压水，通过第二给水调节阀，分流一部分高压水送至电加热锅炉，通过电加热锅炉预热、蒸发后生成饱和度大于等于80％的干饱和蒸汽后送出，与注汽锅炉产生的蒸汽混合后，注入井内开采石油。
图2是本申请另一示例性实施例中一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，还包括功率测量装置、第一流量控制模块、第一压力测量装置、第一压力控制模块、第二流量控制模块、第二压力测量装置、第二压力控制模块、再循环阀门和第三压力测量装置。
功率测量装置用于采集清洁能源注汽装置的功率以生成功率信号，并将功率信号发送至第一流量控制模块；
第一流量控制模块用于基于功率信号生成第一调节信号，并将第一调节信号发送至第二给水调节阀；
第二给水调节阀用于基于第一调节信号调整阀门开度以控制进入清洁能源注汽装置的给水量；
第一压力测量装置用于在清洁能源注汽装置的出口采集第二水蒸气的压力以生成第一压力信号，并将第一压力信号发送至第一压力控制模块；
第一压力控制模块用于基于第一压力信号生成第二调节信号，并将第二调节信号发送至第二给水调节阀；
第二给水调节阀用于基于第二调节信号修正阀门开度以控制进入清洁能源注汽装置的给水量；
第二给水调节阀还用于生成阀门开度信号，并将阀门开度信号发送至第二流量控制模块；
第二流量控制模块用于基于阀门开度信号生成第三调节信号，并将第三调节信号发送至第一给水调节阀；
第一给水调节阀用于基于第三调节信号调整阀门开度以控制进入化石能源注汽装置的给水量；
第二压力测量装置用于在混合装置的出口采集第三水蒸气的压力以生成第二压力信号，并将第二压力信号发送至第二压力控制模块；
第二压力控制模块用于基于第二压力信号生成第四调节信号，并将第四调节信号发送至再循环阀门；
柱塞泵的出口和入口通过再循环阀门联通；
再循环阀门用于基于第四调节信号控制柱塞泵从出口至入口的再循环流量；
第三压力测量装置用于在化石能源注汽装置的出口采集第一水蒸气的压力。
本实施例中，化石能源注汽装置可以为油田注汽锅炉，清洁能源注汽装置可以为电加热锅炉。本实施例提供的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统通过利用电能对柱塞泵后的给水进行预热、蒸发，可以提高对新能源电能的消耗，降低燃气总消耗，节省了化石能源，避免了二次污染，实现了油气资源的合理开采利用。从而最终实现了低谷时段新能源电能对油田注汽锅炉所采用常规燃气的部分替代。
具体使用时，油田的注汽锅炉耦合电锅炉生产化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统的蒸发量及给水的流量控制策略。根据新能源发电的动态发电功率，功率测量装置采集计算的数据经过第一流量控制模块的计算，输出信号至第二给水调节阀，控制进入电锅炉的给水量；电锅炉出口蒸汽的第一压力测量装置的第一压力信号经第一压力控制模块二的计算，输出信号至第二给水调节阀，对进入电锅炉的给水量进行反馈修正；第二给水调节阀反馈修正后的阀门开度信号输送至第二流量控制模块计算，输出信号至第一给水调节阀，控制进入注汽锅炉的给水量，注汽锅炉的燃料及风系统根据进入注汽锅炉的给水量控制调整；混合后的蒸汽的第二压力测量装置的第二压力信号经第二压力控制模块的计算，输出信号至再循环阀门，控制柱塞泵的出口再循环流量。
本实施例提供的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统在油田开采过程中采用注汽锅炉耦合电加热锅炉，利用风电或者光伏等部分清洁能源生产蒸汽，增加新能源的消耗，减少常规燃气消耗，降低碳排放。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，包括供水机构、化石能源注汽装置(4)、清洁能源注汽装置(8)和混合装置；
所述供水机构用于向所述、化石能源注汽装置(4)和清洁能源注汽装置(8)供水；
所述化石能源注汽装置(4)用于通过燃烧化石能源来加热所述供水机构输送的水以得到第一水蒸气，并将所述第一水蒸气输送至所述混合装置；
所述清洁能源注汽装置(8)用于通过消耗清洁能源来加热所述供水机构输送的水以得到第二水蒸气，并将所述第二水蒸气输送至所述混合装置；
所述混合装置用于混合所述第一水蒸气和所述第二水蒸气得到第三水蒸气，并将所述第三水蒸气输送至油井。
2.根据权利要求1所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，所述化石能源包括以下任意一种：原油、天然气和煤。
3.根据权利要求1所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，所述清洁能源包括以下一种或几种：风电、光伏、生物质和氢能。
4.根据权利要求1所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，所述供水机构包括柱塞泵(1)、第一给水调节阀(3)和第二给水调节阀(9)；
所述柱塞泵(1)的出水口通过所述第一给水调节阀(3)与所述化石能源注汽装置(4)连接，所述柱塞泵(1)的出水口还通过所述第二给水调节阀(9)与所述清洁能源注汽装置(8)连接；
所述第一给水调节阀(3)用于控制进入所述化石能源注汽装置(4)的给水量；
所述第二给水调节阀(9)用于控制进入所述清洁能源注汽装置(8)的给水量。
5.根据权利要求4所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，所述柱塞泵(1)的出水口水压大于或等于15MPa且小于或等于25MPa。
6.根据权利要求4所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，还包括功率测量装置(10)和第一流量控制模块(13)；
所述功率测量装置(10)用于采集所述清洁能源注汽装置(8)的功率以生成功率信号，并将所述功率信号发送至所述第一流量控制模块(13)；
所述第一流量控制模块(13)用于基于所述功率信号生成第一调节信号，并将所述第一调节信号发送至所述第二给水调节阀(9)；
所述第二给水调节阀(9)用于基于所述第一调节信号调整阀门开度以控制进入所述清洁能源注汽装置(8)的给水量。
7.根据权利要求4所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，还包括第一压力测量装置(7)和第一压力控制模块(12)；
所述第一压力测量装置(7)用于在所述清洁能源注汽装置(8)的出口采集所述第二水蒸气的压力以生成第一压力信号，并将所述第一压力信号发送至所述第一压力控制模块(12)；
所述第一压力控制模块(12)用于基于所述第一压力信号生成第二调节信号，并将所述第二调节信号发送至所述第二给水调节阀(9)；
所述第二给水调节阀(9)用于基于所述第二调节信号修正阀门开度以控制进入所述清洁能源注汽装置(8)的给水量。
8.根据权利要求4所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，还包括第二流量控制模块(14)；
所述第二给水调节阀(9)还用于生成阀门开度信号，并将所述阀门开度信号发送至所述第二流量控制模块(14)；
所述第二流量控制模块(14)用于基于所述阀门开度信号生成第三调节信号，并将所述第三调节信号发送至所述第一给水调节阀(3)；
所述第一给水调节阀(3)用于基于所述第三调节信号调整阀门开度以控制进入所述化石能源注汽装置(4)的给水量。
9.根据权利要求7所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，还包括第二压力测量装置(6)、第二压力控制模块(11)和再循环阀门(2)；
所述第二压力测量装置(6)用于在所述混合装置的出口采集所述第三水蒸气的压力以生成第二压力信号，并将所述第二压力信号发送至所述第二压力控制模块(11)；
所述第二压力控制模块(11)用于基于所述第二压力信号生成第四调节信号，并将所述第四调节信号发送至所述再循环阀门(2)；
所述柱塞泵(1)的出口和入口通过所述再循环阀门(2)联通；
所述再循环阀门(2)用于基于所述第四调节信号控制所述柱塞泵(1)从出口至入口的再循环流量。
10.根据权利要求7所述的一种化石能源与清洁能源耦合的油田注汽系统，其特征在于，还包括第三压力测量装置(5)；
所述第三压力测量装置(5)用于在所述化石能源注汽装置(4)的出口采集所述第一水蒸气的压力。
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