[发明专利]采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统

说明书

本发明公开了一种采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统，包括混凝预处理单元，混凝预处理单元连接有物料输运单元，物料输运单元连接有超临界水热燃烧单元，超临界水热燃烧单元连接有启动预热单元，超临界水热燃烧单元连接有超临界水氧化处理单元，超临界水氧化处理单元连接有蒸汽后处理单元，能无害化处理采油废液的同时提供有效的注汽介质，提高稠油采收率。

技术领域

本发明属于油田深层稠油开采设备技术领域，特别涉及一种采油废液的超临界水热燃烧处理、注汽系统。

背景技术

全球已探明的稠油储量达到了354亿吨，我国已探明和控制的稠油储量为16亿吨，目前在12个盆地发现了70多个稠油油田，重点分布在塔河、胜利、辽河、河南、新疆等油田。其中，我国陆上原油中，稠油储量占20％，而海上原油中的稠油储量所占比例高达70％。稠油由于其粘度大、流动性差，进而大大增加了其开采难度。热力开采技术是现有最常用的稠油开采技术之一，通过蒸汽(热水)的加热作用降粘改善原油流动性，并且热介质具有动力驱油作用及溶解气驱作用，能有效地提高原油采收率。注汽锅炉是产生高温高压蒸汽最常用的设备，在重质高粘度稠油开采中发挥着不可替代的作用。然而，传统的注汽锅炉仍存在一些问题。首先，我国注汽锅炉数量大，分布于我国各稠油开发油田，仅辽河油田一家，其现有的各种容量注汽锅炉已达340台；其次，注汽锅炉的燃料多以重油为主，燃烧过程中会产生SOx、NOx、烟尘等污染物。2012年，我国石油和天然气开采业排放了2.5万吨SOx、2.3万吨NOx和1.7万吨烟尘。

目前，我国已成为世界最大CO₂和SO₂排放国及世界三大酸雨区之一。燃煤和燃油过程所排放的烟尘是导致雾霾天气的首要因素，严重危害人类健康。因此，常规燃煤和燃油技术需要配置末端脱硫、脱硝和除尘设备，投资巨大，运行费用很高。由于油田注汽锅炉规模小，一般未设置昂贵的脱硫、脱硝和除尘装置。此外，在常规燃油过程中实现CO₂控制又是一个难点，若进行CO₂分离，则设备投资高，脱碳能耗大，系统经济性差。为此，发展一种不需要污染物末端控制的新型高效、清洁燃烧技术是近年来的研究热点。

将超临界水热燃烧技术应用于采油废液的无害化处理及注汽领域，辅助燃料超临界水热燃烧后的高温产物与冷的采油废液直接混合，将废液加热至超临界状态，进而发生快速、高效的SCWO反应，实现废液中污染物的无害化处理的同时，最终产生由水、CO₂、N₂等组成的超临界复合热载体。将其注入地层后，其所携带的热量对原油进行加热，使原油粘性下降，流动性急剧增强，CO₂、N₂等气体溶于原油，降低界面张力，进一步驱动了原油流动。除此之外，与常规注汽锅炉热力开采技术相比，超临界水热燃烧技术具有显著优势：(1)燃料中的硫主要以硫酸盐的形式存在于液相产物中，不会向大气中排放SOx；燃料中绝大部分的氮最终转化为氮气，几乎无NOx向大气排放；燃烧过程在水中进行，无烟尘和重金属向大气环境排放；燃料中碳的燃烧终产物为CO₂，其完全溶解于超临界水中，但当降温后CO₂很容易从水中分离，从而实现CO₂的低成本减排。因此，超临界水热燃烧技术可以实现污染物源头控制，不需脱硫、脱硝、除尘的末端装置，有效控制雾霾等大气污染。(2)燃料在超临界水中的燃烧过程为体积放热，是分子之间的直接传热，燃烧效率高。(3)反应后出水可达到水的临界点以上，在加强热力驱油作用的基础上，超临界水又是一种非极性溶剂，注入油层后可以实现类似于气体混相驱的混相驱油，超临界态的水可以溶解部分原油，从而增强原油的流动性，提高驱油效率。(4)无排烟损失，提高能量利用效率，减少燃料消耗。(5)将采油废液作为给水，同时实现废液的高效处理，降低水处理费用。(6)超临界水热燃烧装置体积小、占地面积少，适用于海上、井下等空间有限的情况。

然而，对弈超临界水热燃烧技术的开发还处于实验室阶段，还未被应用于实际工程中。

发明内容