[发明专利]一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法，属于稠油热采技术领域。将超临界多元热流体发生反应器最高温区域‑氢氧化放热区，设置于第一换热套管和第二换热套管环形空间，通过多元热流体发生器内超临界水气化吸热区与氢氧放热区等各个换热区域的合理耦合设计，大大减少了因电加热等设备带来的较高的设备投入和运行成本；同时海水可以用于超临界多元热流体发生系统，并在系统外设置了排盐装置，进行粗盐回收，附加值高。同时，新技术能够将稠油生产水、含聚污泥等油田污染物资源化和无害化利用，实现了就地取材、变废为宝、物尽其用，并通过物质流与能量流在系统中的高度匹配，实现超临界多元热流体的稳定发生。

技术领域

本发明属于稠油热采技术领域，涉及一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法。

背景技术

稠油因其重质组分含量高、黏度大、流动性差，开采难度极大，主要依靠热力采油方法进行开采。然而，海上存在自然环境恶劣、平台工作空间有限等因素，使得常规的热采技术，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、火烧油层等技术并不适用。2008年研究人员开发了一套多元热流体热采技术，并在海上平台的实际应用中取得了明显的增产效果。然而该技术存在以下局限性，依赖高品质燃料（柴油），水处理工艺复杂，且燃烧温度高，散热严重。因此亟待开发新的技术改进。

超临界水具有优异的物理化学性质，当水的温度达到374.3℃，压力22.1 MPa时，被称为超临界水（SCW），具有高溶解性、高扩散性和低的介电常数，是有机物的良溶剂，使得反应中相间传质阻力大大减小，显著提高了反应速率。而现有的超临界水直接氧化装置是将有机物与空气直接在超临界水中发生氧化反应，该过程将产生的大量无机酸和有机酸，并对反应器造成严重腐蚀，故而超临界水直接氧化技术不可取。超临界水气化-氢氧化耦合技术，首先将有机物在超临界水中进行热化学转化为氢气和二氧化碳，而后气化产物氢气与空气在超临界水中进行可控的、相对温和的反应产生多元热流体，整个过程不会有酸腐蚀，而更具应用前景。

因此，亟需一种以超临界水气化-氢氧化耦合技术为核心紧凑集成的超临界多元热流体发生系统用于有限的海洋平台以开发丰富的海上稠油油藏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有稠油热采技术中，多元热流体发生系统所占用空间大、内部传热传质效果差、严重依赖柴油和水处理过程复杂的缺点，提供一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统及方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于稠油热采集成式的多元热流体发生系统，包括超临界多元热流体发生器主体、排盐装置、水箱、空气压缩单元和投料单元；

超临界多元热流体发生器主体的外壁开设有预热水入口、物料入口、产物出口、排盐出口和空气进口；超临界多元热流体发生器主体内部设有第一换热套管和第二换热套管，第一换热套管和第二换热套管构成环形空间，环形空间为氢氧化放热区，空气进口设置于环形空间中；第一换热套管的外壁缠绕有第二螺旋换热管，第二换热套管的外壁缠绕有第一螺旋换热管；

水箱与预热水入口连接；

投料单元包括储料罐，储料罐与物料入口连接；

空气压缩单元包括空气压缩机和与空气压缩机连接的储气瓶，储气瓶分别与第一换热套管和第二换热套管的环形空间相连接；

产物出口连接有气液分离器，气液分离器的从液体出口与水箱连接；

排盐出口与排盐装置的入口相连通；

超临界多元热流体发生器主体外壁上安装有加热装置。

优选地，超临界多元热流体发生器主体的出口分为两路流向，一路与气液分离器连接，另一路连接有用于稠油热采的高温截止阀。

优选地，气液分离器的入口通过冷却器与超临界多元热流体发生器主体的出口连接。