[发明专利]一种以石油焦为燃料的石油热采多元热流体发生系统

说明书

本发明公开了一种以石油焦为燃料的石油热采多元热流体发生系统，属于石油热采技术领域。本发明的石油热采多元热流体发生系统，包括制浆装置、搅拌罐、高压泵、燃烧器、高温分离器和储渣罐，燃烧器整体垂直布置，包括燃烧室、设于燃烧室下部的汽化室、以及分别设于燃烧室顶部的雾化喷枪、旋风器和辅助点火装置。利用顶置旋流燃烧器配合辅助点火装置，使水焦浆与助燃剂混合后高压旋流喷射燃烧，保证了水焦浆与助燃剂充分混合并雾化，利用旋风器形成回旋燃烧来强化水焦浆着火燃烧，延长着火燃烧时间，保证了水焦浆充分燃烧，减少焦炭燃烬和飞灰含碳量，使得石油焦作为多元热流体发生器的燃料成为可能，降低了多元热流体稠油开采的成本。

技术领域

本发明涉及一种石油热采多元热流体发生系统，更具体地说，涉及一种以石油焦为燃料的石油热采多元热流体发生系统。

背景技术

油田的稠油开采主要以蒸汽吞吐、蒸汽驱开发为主，但存在热波及范围小、回采效果差、热损失大等问题。因此吞吐开发后期一般采用注入氮气/二氧化碳等气体辅助蒸汽来提高热采效果，这正是多元热流体采油技术的特征与优势所在。多元热流体热采技术是一种高效利用氮气、二氧化碳、水蒸气及燃烧热量协同作用的综合采油方法，通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和减小热损失、气体辅助原油重力驱等机理来开采稠油，并且可选择性地添加高温起泡剂，在地下形成高温泡沫，控制多元热流体的流度，调整油藏吸气剖面。

多元热流体热采技术工艺设备、流程简单，适合在各种油井使用，已在国内外有一定规模的推广应用，结果表明多元热流体采油工艺实施后增产效果显著。目前一般采用柴油或天然气作为燃料，燃料与空气混合燃烧后，高温燃气再将水加热汽化，一起注入油层。随着国际上石油和天然气价格的攀升，采用柴油和天然气作为多元热流体燃料也带来了成本上的压力，为了进一步降低稠油的开采成本，提高国际市场竞争力，迫切需要开发一种低成本的多元流体热采技术。石油焦是石油加工过程的副产品，是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂过程后，转化而成的产品，其外观为黑色或暗灰色的蜂窝状结构，价格较低。目前，石油焦主要被用于制石墨、冶炼、化工和水泥工业等行业，其被用作燃料主要是在水煤浆厂和玻璃厂等，需要进行超微粉碎成焦粉后才能进行燃烧使用。石油焦的特殊理化特性是制约其作为燃料使用的主要因素，如何保证其充分燃烧是主要技术难点。针对石油焦作为燃料利用的问题，近年来相关研究单位也提出了一些技术方案，如中国专利申请号201710505468.X公开的“石油焦气化装置”、中国专利申请号201721078273.3公开的“石油焦燃烧装置及石油焦燃烧系统”、中国专利申请号201910271639.6公开的“石油焦高温气化喷嘴”以及中国专利申请号201911168808.X公开的“石油焦粉燃烧系统及方法”等。上述专利申请案提供了石油焦作为燃料使用的可行性方案，然而用石油焦代替天然和柴油来作为多元热流体发生器的燃料，是一种系统性改进工程，仍有许多技术难点需要克服，其中如何保证石油焦稳定点火且充分稳定燃烧依然是其在多元流体热采技术中应用的难点之一。

事实上，采用石油焦作为稠油开采注气燃料的思路早已存在，如中国专利号ZL200610047635.2公开的名称为“利用水焦浆作为稠油热采注汽锅炉燃料的工艺方法”，该方法包括水焦浆的生产制备、稠油热采注汽锅炉内燃烧器组的设置、点火方式和顺序、燃烧和传热过程以及改善燃烧过程、提高燃烧效率的措施五个方面的内容，其利用上述工艺方法实现以水焦浆替代原油作为热采注汽锅炉燃料。然而，该专利申请案并没有给出一种具体的燃烧器结构设置，实际燃烧效率有待验证。而从实际应用来看，目前尚无以石油焦为燃料的稠油热采工艺的实际应用，这也从侧面印证了用石油焦代替天然和柴油来作为多元热流体发生器的燃料所存在的技术难度，水焦浆燃烧器使水焦浆充分雾化燃烧的稳定性也是制约石油焦在多元热流体发生器中作为燃料应用的难度所做。

发明内容

1.发明要解决的技术问题