[发明专利]一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统

权利要求书

1.一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，包括风-光互补发电装置(1)、电加热井(3)、烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)、生产井(5)、烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)、高温换热器(11)、气液分离装置(14)、低温换热器(16)、气体分离装置(19)、燃烧室(20)和风机(21)；

由风-光互补发电装置(1)产生电能并输送至电加热井(3)，电加热井(3)深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井(5)中提取收集，烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)属于同一通道，不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道，在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费；

将上一地块进行过余热利用的空气通过空气通道(9)输入低温换热器(16)与从气液分离装置(14)中输送出的高温气进行热交换，进行一次预热后，经空气通道(9)输入高温换热器(11)与从生产井(5)中刚产出的高温油气进行热交换，进行二次预热后将空气送入燃烧室(20)助燃；

气液分离装置(14)用于分离高温油气，分离温度由高温换热器(11)进行控制，高温油气在高温换热器(11)与空气进行热交换后，可经物理降温等方法调控至400℃左右后送入气液分离装置(14)进行油气分离；

气体分离装置(20)针对混合气体中CO₂与N₂进行分离，分离温度由低温换热器(16)进行控制，混合气体在低温换热器(16)与空气进行热交换后，经降温调控至25℃后送入气体分离装置进行气体分离，混合气体的主要成分为烷烃类可燃气体、CO₂和N₂，首先将烷烃类可燃气体与CO₂分离，采用变压吸附法，将温度控制在25℃，分离CO₂并进行地质封存(17)，后将烷烃类可燃气体与N₂分离，同样采用变压吸附法，温度不变，改变压力条件与吸附膜，分离N₂并排放至大气(18)；

提纯后的烷烃类可燃气体通过气体通道(15)输送至燃烧室(20)，与经过两次预热的空气混合点燃，产生高温烟气，并通入烟气加热竖井内，烟气加热横向通道在煤层区密集分布，与烟气加热竖井相连，辅助电加热井(3)对本地块进行加热；

本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机(21)向空气冷却竖井内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井(5)并输出至下一地块。

2.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，电加热井(3)与烟气加热竖井(4)耦合的平面布井方式。

3.根据权利要求2所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，平面布井方式为外六边形内嵌三角形。

4.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，还包括油气生产通道(8)，烟气加热横向通道与油气生产通道(8)交错布置，实现布井立体化。

5.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，还包括储油罐(12)，气液分离装置(14)将油与气体分开，油经油通道(13)运至储油罐(12)收集。

6.根据权利要求1所述的一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)用作空气冷却竖井，一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)属于同一通道，不同阶段作用不同，热解完成后通入空气带走地块余热，并传递至下一地块，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道；在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道。