[发明专利]低排放发电和烃采收系统及方法

说明书

交叉引用相关申请

本申请要求2008年3月28日提交的美国临时申请号61/072,292和2009年2月18日提交的美国临时申请号61/153,508的权益。

发明领域

本发明的实施方式涉及烃采收方法中的低排放发电。更具体而言，本发明的实施方式涉及利用氮、氧、二氧化碳和烃燃料在极低排放的烃采收方法中发电的方法和装置。

发明背景

本节意图介绍与本发明的示例性实施方式相关的本领域的各个方面。相信该讨论有助于提供一个基本概念，以利于更好地理解本发明的特定方面。因此，应该理解，本节应该基于此进行阅读，并不必承认其为现有技术。

多种强化烃采收操作可以被分类为以下类型之一：压力保持和混相驱动(miscible flooding)。在压力保持操作中，惰性气体如氮被注入主要为气态的油藏，以在该油藏内至少保持最低压力，阻止反凝析并提高总采收量。在混相驱动操作中，混相气体如二氧化碳被注入主要为液态的油藏以与液体混合，降低其粘度并增加压力以提高采收率。

许多产油国正在经历强烈的国内电力需求增长，并关注于提高采收率法采油(EOR)，以提高从其油藏采油。两种常见的EOR技术包括用于油藏压力保持的氮气(N₂)注入和用于EOR混相驱动的二氧化碳(CO₂)注入。还有全球关注的温室气体(GHG)排放问题。这种关注与许多国家的总量控制与交易政策(cap-and-trade)的执行相结合，使得减少CO₂排放成为这些和其它国家以及其中操作烃生产系统的公司优先考虑的事情。

减少CO₂排放的一些方法包括燃料脱碳或燃烧后捕集。但是，这两种方法成本都高并且降低发电效率，导致电力生产量降低，为满足国内电力需求而增加了燃料的需求并增加了电的成本。另一种方法是联合循环方式(in a combined cycle)的含氧燃料燃气轮机(例如，来自燃气轮机Brayton循环的废热被捕集以在Rankin循环中产生蒸汽并产生额外电力)。然而，没有商业可得的燃气轮机能够在这样的循环内进行操作，并且产生高纯氧所需的电力显著降低了该方法的总效率。一些研究比较了这些方法并显示了每种方法的一些优势。参见例如BOLLAND、OLAV和UNDRUM，HENRIETTE，Removal of CO₂ from Gas Turbine Power Plants：Evaluation of pre-and post-combustion methods，SINTEF Group，参见http://www.energy.sintef.no/publ/xergi/98/3/3art-8-engelsk.htm(1998)。

美国专利号4,344,486(′486专利)公开了一种方法，所述方法是向采出的烃和来自产液地层的二氧化碳中添加基本纯的氧以产生热或电，并再次注入二氧化碳用于EOR。所述′486专利公开，将烃液体与产液地层的采出液流中的气态组分分离，然后将所述气态组分与基本纯的氧混合并燃烧所述混合物以产生热和CO₂。然后CO₂被注入相同或不同的产液地层。该方法没有教导或建议解决制氧厂效率低下(efficiency drag)问题的方案。

美国专利公开号2007/0237696(′696出版物)基本上公开了含氧燃料方法和′486专利中公开的EOR的组合。′696出版物也要求独立的制氧厂或空气分离厂，没有教导或建议工作气体发电轮机配置。

因此，仍然十分需要低排放、高效率的烃采收方法。

发明概述