一種基于水力引射技術(shù)的蒸汽、煙氣輔助稠油開采系統(tǒng)及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于水力引射技術(shù)的蒸汽、煙氣輔助稠油開采系統(tǒng)及工藝方法，屬于稠油熱采和煙道氣捕集、利用與埋存的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油，國際上常稱為重油及瀝青，其突出特點是膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高，因而原油粘度很高，流動困難，開采難度很大。我國稠油的特點是膠質(zhì)含量高達20%?40%，瀝青含量較少，一般O?5%，因而與國外的稠油相比，粘度高，而相對密度低。我國稠油資源分布廣闊，儲量豐富，陸上稠油資源約占石油總資源量的20%以上。
[0003]稠油自上個世紀60年代開始工業(yè)化生產(chǎn)，在短短的50多年時間里，稠油開發(fā)技術(shù)取得了顯著成效。就目前技術(shù)而言，稠油開采可分為熱采和冷采兩大類。其中，熱力采油是一項大幅度提高稠油油藏采收率的技術(shù)，它始于上世紀初，經(jīng)過幾十年的攻關(guān)創(chuàng)新，目前的熱力采油技術(shù)已發(fā)展成為包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油(SAGD)、火燒油層等多種方法的綜合性技術(shù)。眾多熱采技術(shù)中，蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)是使用范圍最廣、生產(chǎn)規(guī)模最大的方法。目前世界上有近80%的熱采產(chǎn)量是通過這兩種方式來獲得的。
[0004]稠油熱采過程不可避免地將會產(chǎn)生大量鍋爐煙氣，將這部分煙氣直接排放到大氣中不僅會加劇溫室效應，還會由于煙氣的排放將會攜帶大量熱量，造成能源浪費。并且隨著2015年新環(huán)保法的出臺及大氣污染防治法的修訂，將會進一步加大對鍋爐煙氣排放的控制。在此大背景下，蒸汽-煙氣輔助稠油開采技術(shù)將會憑借其自身所具有的優(yōu)勢進一步在稠油熱采領(lǐng)域推廣應用。
[0005]中國專利CN103233709B發(fā)明了一種基于二氧化碳輔助SAGD開采超稠油油藏的CCUS系統(tǒng)及方法，通過該發(fā)明將能實現(xiàn)稠油開采過程中的“二氧化碳零排放”、“含油污水零排放”、“含油污泥零排放”的三個零排放目標。但是該方法中需要將鍋爐煙氣進行凈化分離，將分離得到的二氧化碳、氮氣分別再利用。仔細分析可以發(fā)現(xiàn)，之所以需要將鍋爐煙氣進行凈化分離，也是迫于現(xiàn)場注入工藝限制。鍋爐中排放出的煙氣溫度較高，一般在140°C?250°C，并且煙氣中含有粉塵顆粒、氮氧化物、二氧化硫等物質(zhì)，無法直接進入壓縮機進行壓縮，從而無法達到現(xiàn)場施工所需的注入壓力，從而導致目前在油氣田開采領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對煙氣利用、埋存過程中需要對其進行凈化分離處理，提高了投資成本，進而限制了該種技術(shù)在稠油熱采領(lǐng)域的推廣應用。
[0006]中國專利CN103775042A提出了一種基于富氧鍋爐生產(chǎn)高溫高壓蒸汽-煙氣的系統(tǒng)及方法，利用富氧鍋爐使得燃料成分燃燒，提高鍋爐煙氣中二氧化碳濃度，利用蒸汽與煙氣混注或是段塞式注入的方式實現(xiàn)蒸汽-煙氣的注入。但是，該專利并未從根本上解決鍋爐煙氣直接增壓問題，仍需將鍋爐煙氣進行凈化，然后再壓縮，工藝設備復雜，投資較大；另一方面，在蒸汽-煙氣混注時，未曾考慮注入過程中蒸汽冷凝與煙氣混合所帶來的腐蝕問題，腐蝕的發(fā)生不僅會導致生產(chǎn)成本的增加，嚴重時還會危及現(xiàn)場施工安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于水力引射技術(shù)的蒸汽、煙氣輔助稠油開米系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進行稠油開采的工藝方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種基于水力引射技術(shù)的蒸汽、煙氣輔助稠油開采系統(tǒng)，包括:水力引射系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)、稠油開采系統(tǒng)、采出液分離系統(tǒng)和泡沫發(fā)生系統(tǒng)；
[0011]所述水力引射系統(tǒng)、采出液分離系統(tǒng)和稠油開采系統(tǒng)分別與所述鍋爐燃燒系統(tǒng)相連；所述稠油開采系統(tǒng)通過稠油井組與所述采出液分離系統(tǒng)相連；所述泡沫發(fā)生系統(tǒng)與所述稠油開采系統(tǒng)相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述水力引射系統(tǒng)，包括注水泵、水力引射器和引風機，所述水力引射器包括依次連接的高壓流體室、混合腔和低壓流體室；其中水力引射器內(nèi)壁均采用耐壓、耐溫、耐腐蝕不銹鋼制成；所述注水泵用于將流體水增壓注入水力引射器的高壓流體室，所述高壓流體室經(jīng)噴嘴進入所述混合腔，在所述混合腔中流體水與來自低壓流體室中煙氣混合，形成高壓水、煙氣混合流體進入鍋爐的鍋筒中。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述鍋爐燃燒系統(tǒng)包括鍋爐，所述鍋爐包括鍋筒和爐膛，鍋筒為不銹鋼材料制造，滿足本系統(tǒng)所需的耐壓、耐腐蝕需要；所述鍋筒的入口端與所述混合腔相連，所述鍋筒的出口端與所述稠油開采系統(tǒng)相連；所述爐膛的出煙口與所述采出液分離系統(tǒng)匯合后通過引風機與所述低壓流體室相連。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述稠油開采系統(tǒng)，包括井口管控，所述井口管控包括兩個進料管和注井管，所述兩個進料管端分別與所述鍋筒和泡沫發(fā)生系統(tǒng)相連通，所述注井管與稠油井組相連通。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述采出液分離系統(tǒng)，包括氣液分離器，所述稠油井組的原油采出液通過管路與所述氣液分離器的底部連通，所述氣液分離器的頂部通過管路與所述爐膛的出煙口匯合后通過引風機與所述低壓流體室相連。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述鍋爐為燃煤鍋爐或燃氣鍋爐。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泡沫發(fā)生系統(tǒng)包括高溫起泡劑注入泵。本發(fā)明所采用的泡沫發(fā)生系統(tǒng)為地面高溫起泡劑與蒸汽-煙氣混合流體段塞式注入、地下起泡的方式產(chǎn)生泡沫，進行調(diào)剖封堵。
[0018]一種利用上述系統(tǒng)進行稠油開采的工藝方法，包括步驟如下:
[0019]I)根據(jù)稠油井組的開采需要，向其注入蒸汽、煙氣混合流體和高溫起泡溶液；
[0020]2)通過水力引射器，利用注水泵泵入高壓水，將低壓流體室中的煙氣引射進入混合腔，形成高壓水、煙氣混合流體；
[0021]3)高壓水-煙氣混合流體進入鍋爐的鍋筒，在鍋爐加熱作用下形成蒸汽、煙氣混合流體；
[0022]4)蒸汽-煙氣混合流體經(jīng)蒸汽、煙氣混合流體輸送管路、井口管控注入稠油井組，輔助稠油開采；
[0023]5)原油采出液進入氣液分離器，分離出的煙氣經(jīng)管路、引風機進入低壓流體室，進行回收再利用；
[0024]6)當蒸汽、煙氣輔助稠油開采時出現(xiàn)氣竄需要調(diào)剖封堵時，開啟高溫起泡劑注入泵，將高溫起泡劑與蒸汽、煙氣混合流體段塞式注入稠油井組中進行封竄。提高其波及系數(shù)。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點及突出性效果:
[0026]1、鍋爐中產(chǎn)生的煙氣不需要降溫處理，可直接在高壓水的引射下進入鍋爐進行加熱，提高了熱量利用率，節(jié)約能源；
[0027]2、鍋爐中產(chǎn)生的煙氣不需要進行除塵等工藝處理。以往之所以需要對煙氣進行除塵等工藝處理很大程度上是壓縮機工作要求，而本發(fā)明通過水力引射器實現(xiàn)對煙氣的增壓，從而從根本上解決了對煙氣除塵等工藝處理的要求，簡化了現(xiàn)場施工工藝，節(jié)約了投資成本；
[0028]3、鍋爐中產(chǎn)生的煙氣不需要進行脫硫、脫硝等工藝處理。以往之所以需要對煙氣進行脫硫、脫硝等工藝處理很大程度上是基于防腐蝕需要，而本發(fā)明將水力引射器及鍋爐鍋筒內(nèi)部采用耐腐蝕不銹鋼材料加工，使其滿足耐腐蝕要求，然后通過壓力控制，使得鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽-煙氣混合流體中，利用煙氣分壓，降低煙氣結(jié)露點，進而保證在蒸汽-煙氣混合流體輸送過程及注入地下過程中無冷凝水析出，從而滿足煙氣輸送及注入過程中的防腐蝕要求。
[0029]4、利用水易于增壓的特性，結(jié)合水力引射器實現(xiàn)高壓水對煙氣的增壓，并且通過調(diào)節(jié)高壓水的壓力、水力引射器的噴嘴尺寸、引射系數(shù)等參數(shù)，實現(xiàn)對水-煙氣混合流體壓力的調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)蒸汽-煙氣混合流體的壓力，滿足現(xiàn)場施工需要。
[0030]5、利用水力引射器實現(xiàn)高壓水引射煙氣過程中，通過調(diào)節(jié)水壓、噴嘴尺寸、引射系數(shù)等參數(shù)，可以實現(xiàn)高壓水引射煙氣量的調(diào)節(jié)，滿足油田現(xiàn)場不同煙氣注入量的需求。
[0031]6、高溫起泡劑與蒸汽-煙氣混合流體的段塞式注入，既能滿足注入井柱的防腐蝕需求，又能實現(xiàn)對地層非均質(zhì)性的調(diào)剖，增大蒸汽-煙氣混合流體的波及系數(shù)，提高其利用效率。
[0032]7、采用水力引射技術(shù)，利用高壓水流引射煙氣，形成高壓水-煙氣混合流體；
[0033]8、采用耐腐蝕鍋筒，利用鍋爐對高壓水-煙氣混合流體進行加熱，形成高壓蒸汽-煙氣混合流體；