[发明专利]二氧化碳分离系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及分步分离，更具体而言，涉及分步分离含二氧化碳的气体混合物的系统和方法。

背景技术

油井在一次采油阶段期间通常收集其来自于地下油层的油的大约30%。使用二次采油技术，比如增加地下压力的注水开发，可以采收额外20%的油。提高采收率法采油(“EOR”)提供能够从地下油层采收额外20%或更多油的三次采油技术。

在EOR过程期间，大量的气体被注入地下油层中，从而从井中推动额外的油。通常用二氧化碳作为EOR气体，因为其具有与地下油混合并且使油粘性更小且更容易提取的能力。

注入到油井中的大部分二氧化碳随着采收的油一同被采收。然而，采收的二氧化碳通常含有大量的其它组分，比如水蒸气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。在EOR过程中再利用被这些组分污染的二氧化碳被认为显著降低作业效率。

现存的分离技术，比如胺分离、溶剂分离和分子筛分离，对于从气态油井流出物中分离二氧化碳是低效的，这是因为二氧化碳在流出物中相对高的百分比。其它技术，比如氧燃烧(oxygen burning)，浪费了流出物中的烃资源。

因此，本领域技术人员继续在从气态油井流出物中分离二氧化碳的领域中进行研究和开发工作。

发明内容

根据本公开内容的方面提供了分离系统，其包括气体混合物的源，所述气体混合物至少包含第一组分和第二组分；以及分离单元，其与所述源连通以便接收气体混合物并且将所述第一组分至少部分地与所述第二组分分离，其中所述分离单元包括涡流分离器和压力容器中至少一个。

有利地，所述分离系统进一步包括在所述源和所述分离单元之间的泵。

有利地，所述第一组分包括二氧化碳。

优选地，所述第二组分包括烃和水的至少一种。

有利地，所述分离系统进一步包括放置用于接收所述第一组分的第一容器和放置用于接收所述第二组分的第二容器。

优选地，所述分离系统进一步包括与所述第一容器和所述第二容器中的一个流体连通的发电机。

根据本公开内容的另一个方面，提供了涡流诱导(vortex-induced)分离气体混合物的系统，其可以包括气体混合物的源，所述气体混合物至少包含第一组分和第二组分；以及与所述源连通的涡流分离器，所述涡流分离器配置用于接收所述气体混合物并且将涡流施加至所述气体混合物以便将所述第一组分至少部分地与所述第二组分分离。

根据本公开内容的进一步方面，提供了分离系统，其包括气体混合物的源，所述气体混合物至少包含第一组分和第二组分；与所述源连通的压力容器；以及与所述源和所述压力容器流体连通的泵，其中所述泵以足以使所述气体混合物至少分离为液态部分和气态部分的压力将所述气体混合物泵入所述压力容器中。

根据本公开内容的又进一步方面，提供了涡流诱导分离气体混合物的方法。所述方法可以包括以下步骤：(1)提供至少具有第一组分和第二组分的气体混合物，所述第一组分为所述气体混合物的第一百分比；(2)将所述气体混合物引入涡流路径，其中所述涡流路径实现所述第一组分与所述第二组分的至少部分分离；并且(3)从所述涡流路径俘获所述气体混合物的第一部分，所述第一部分包含所述第一组分并且所述第一组分为所述第一部分的第二百分比，其中所述第二百分比大于所述第一百分比。

有利地，所述第一组分包括二氧化碳。

优选地，所述第二组分包括烃和水的至少一种。

有利地，所述第一组分包括二氧化碳并且所述第二组分包括甲烷。

有利地，第一重量百分比是至少80%。

有利地，第二重量百分比是至少90%。

有利地，所述第一组分由具有第一分子量的分子组成并且所述第二组分由具有第二分子量的分子组成，并且其中所述第一分子量大于所述第二分子量。

有利地，所述方法进一步包括将所述第一部分发送到油井中的步骤。

有利地，所述方法进一步包括从所述涡流路径俘获所述气体混合物的第二部分的步骤，所述第二部分包括所述第二组分。

优选地，所述第二组分是烃。

优选地，所述方法进一步包括燃烧来自所述第二部分的所述烃以产生电能的步骤。