本發(fā)明涉及稠油油田注汽開采領(lǐng)域，尤其涉及采油廠和油井產(chǎn)生加熱蒸汽的設(shè)備和注汽系統(tǒng)的改進。

背景技術(shù)：

隨著石油資源逐步進入人類生活、社交等領(lǐng)域，全球石油消費迅速增長、稀油資源日益減少，石油價格不斷攀升，人們開始把目光轉(zhuǎn)向儲量豐富的稠油資源的開發(fā)。熱采注汽鍋爐作為稠油開采技術(shù)的關(guān)鍵核心設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各大油田。稠油油井的開采，需要配置專門的注汽鍋爐，即利用蒸汽鍋爐產(chǎn)生的高壓高溫水蒸汽，將此高溫高壓水蒸汽注入油井地下，對地下粘稠的原油進行加熱，增加其流動性后再進行正常的原油開采。

注汽鍋爐在油田現(xiàn)場又稱為濕蒸汽發(fā)生器，是油田開采稠油的專用注汽設(shè)備。它是利用所生產(chǎn)的高溫高壓濕蒸汽注入油井，加熱油層中的原油以降低稠油的粘度，從而增加稠油的流動性，能夠大幅度地提高稠油的采收率。一般井深小于1200米，額定壓力為17.2MPa的鍋爐即可滿足要求，1200~1800米左右的井深，選用21MPa的注汽鍋爐就可以，再深的油井可以選用超臨界注汽鍋爐。根據(jù)現(xiàn)場需要，總結(jié)下來蒸汽參數(shù)按溫度區(qū)分為濕蒸汽、干飽和蒸汽和過熱蒸汽，按蒸汽壓力分為亞臨界、臨界和超臨界等。

無論是油田稠油采出井，還是采油廠的儲油罐和廠內(nèi)輸油管道，以及長距離的原油輸油管線，都需要管道和油罐的原油加熱工藝，目前石油行業(yè)注汽工藝、管道伴熱及油罐伴熱的加熱燃料及方式主要有以下幾種：（1）燃油、燃氣、燃煤熱水或蒸汽爐；優(yōu)點：燃料便宜，如果是自采原油或伴生氣燃料成本為零；缺點：燃燒排放高污染，排放不達標，目前多地背環(huán)保部門禁止，將來環(huán)保壓力越來越大。（2）油井自產(chǎn)原油或伴生氣分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)小機組；優(yōu)點：自采原油或伴生氣燃料成本為零，熱電聯(lián)產(chǎn)機組效率高；缺點：燃燒排放高污染，排放不達標，如果上煙氣處理設(shè)施成本巨大。（3）電加熱方式；分電熱水或蒸汽鍋爐和管道或油罐包覆電熱絲或電熱膜進行加熱兩種；優(yōu)點：無污染排放，清潔環(huán)保；缺點：目前電價高，電費成本高。

申請?zhí)枮?01320888713.7的中國專利，提供了一種用于稠油熱采的太陽能產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)，包括太陽額 鏡場、吸熱系統(tǒng)；其中，待加熱的水從吸熱系統(tǒng)的入口進入吸熱系統(tǒng)，實時跟蹤太陽位置的太陽鏡場將所采集的太陽光聚焦到吸熱系統(tǒng)上，水在吸熱系統(tǒng)內(nèi)流動并不斷地被加熱，最后變成蒸汽從吸熱系統(tǒng)的出口流出，所得到的蒸汽用于稠油熱采。該專利雖避免了燃煤污染也在一定程度上節(jié)約了成本，但是太陽能供電系統(tǒng)受外界條件影響較大，供應(yīng)熱源不穩(wěn)定，還需要常規(guī)燃料輔助，不能從根本上解決油田蒸汽鍋爐供熱的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明通過運用固體蓄熱電鍋爐兩級換熱系統(tǒng)可產(chǎn)生亞臨界和超臨界蒸汽，通過注汽工藝系統(tǒng)注入地下加熱原油，對稠油油井進行注汽加熱工藝過程。另外，還可利用低電價的電網(wǎng)夜間低谷電，實現(xiàn)夜間電能轉(zhuǎn)換成熱能并通過固體鎂磚進行高溫蓄熱。通過這樣的固體蓄熱電鍋爐兩級換熱系統(tǒng)生產(chǎn)的高參數(shù)蒸汽對稠油油井注汽加熱，不但可以解決油田注汽鍋爐燃燒排放污染問題，而且可以利用電鍋爐和儲能技術(shù)結(jié)合對電網(wǎng)進行峰谷差調(diào)峰，是有利于石油工業(yè)和發(fā)電廠及電網(wǎng)電力調(diào)峰的節(jié)能減排、綠色環(huán)保的最佳解決方案。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種固體蓄熱電鍋爐兩級換熱油田注汽鍋爐加熱系統(tǒng)，包括熱源加熱系統(tǒng)、蒸汽注入系統(tǒng)、排放管線，所述熱源加熱系統(tǒng)包括固體蓄熱電鍋爐和兩級換熱系統(tǒng)。

優(yōu)選的是，所述兩級換熱系統(tǒng)包括高溫熱風與高溫熱油換熱器、高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器兩級換熱設(shè)備。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述固體蓄熱電鍋爐與高溫熱風與高溫熱油換熱器連接，固體蓄熱電鍋爐釋放蓄熱加熱風源成為高溫熱風；在高溫熱風與高溫熱油換熱器內(nèi)，低溫油輸入，經(jīng)高溫熱風加熱轉(zhuǎn)換為高溫油輸出；高溫油進入高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器，與高壓水進行換熱，形成亞臨界和超臨界蒸汽，進入蒸汽注入系統(tǒng)。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述固體蓄熱電鍋爐包括高壓控制柜、保溫層、電阻板片、儲能體、交換器和熱風風機。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述保溫層形成封閉空間，所述儲能體、交換器和熱風風機位于所述保溫層內(nèi)部。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述交換器包括風油換熱器或風水換熱器，所述交換器與所述儲能體通過熱收集端相連接。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述交換器與進油/水管、出油/水管相連接，所述進油/水管、出油/水管分別開口于保溫層，并與保溫層外的輸送管道相連接。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述高壓控制柜與所述儲能體之間設(shè)置有高壓接線，所述高壓控制柜位于所述保溫層外部，所述高壓接線穿過所述保溫層。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述高壓接線包括三相高壓接線。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述高壓接線末端設(shè)置有多個高壓電極，所述高壓電極分布于儲能體的一側(cè)。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述高壓接線的電壓等級包括6kV、10kV、15kV、20kV、33kV、66kV和110kV。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述儲能體包括高溫蓄熱鎂磚，高壓電通過所述電阻板片發(fā)熱，加熱所述高溫蓄熱鎂磚從而實現(xiàn)蓄熱。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述蒸汽注入系統(tǒng)連接熱源加熱系統(tǒng)和注汽井口，包括注汽閥、活動注汽管線、沖洗排放閥、總閥及其連接管路。

上述任一方案優(yōu)選的是，熱源加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱蒸汽從蒸汽出口流出，經(jīng)注汽閥開關(guān)調(diào)節(jié)進入注汽管道，最后流入注汽井口。

上述任一方案優(yōu)選的是，熱源加熱系統(tǒng)旁路設(shè)置排放管線，包括高壓鍋爐排放閥、局部擴容器、地錨、排放池及其連接管路。

本發(fā)明將固體蓄熱電鍋爐及獨特的兩級換熱系統(tǒng)應(yīng)用于油田注汽加熱工藝，通過固體蓄熱電鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過兩級換熱和固體儲熱設(shè)備，實現(xiàn)高壓蒸汽注汽加熱粘稠原油的工藝過程，保證稠油油井開采和輸油管線的正常工作的溫度要求。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1）本發(fā)明綜合了固體蓄熱電鍋爐技術(shù)以及傳統(tǒng)的油田注汽鍋爐工藝，并創(chuàng)新式地引入了風油水兩級換熱系統(tǒng)，不但解決了油田常規(guī)燃氣燃油燃煤注汽鍋爐的污染排放問題，同時也可利用低谷電解決電網(wǎng)峰谷電平衡問題。利用固體蓄熱電鍋爐，在用電低谷時間段吸收消納風電資源將電能轉(zhuǎn)換成為熱能，在固體鎂磚中進行蓄熱。需要時通過熱風將熱量換熱給高溫熱油，然后再通過油水換熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，注入地下加熱原油，這樣的系統(tǒng)既能響應(yīng)油田注汽工藝的用熱需求，又能摒棄原來燃燒原油和伴生氣的注汽鍋爐造成的大氣污染。

2）本發(fā)明中，創(chuàng)新性地在固體蓄熱鍋爐中引入了高溫熱風與高溫熱油換熱器和高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器的兩級熱風到蒸汽的換熱系統(tǒng)，可以極大地增加從高溫600度左右的熱風到亞臨界和超臨界蒸汽獲取過程的蒸汽發(fā)生器的安全性，也可極大地降低熱風到高參數(shù)蒸汽換熱系統(tǒng)的造價。

3）固體蓄熱電鍋爐設(shè)備也可以與原有伴生氣蒸汽爐互為備用，提高油田注汽加熱系統(tǒng)的可靠性。

4）最大限度地為新能源提供上網(wǎng)空間，有效緩解可再生能源消納困境。

5）隨著大氣污染治理和各地對燃油燃氣和燃煤的注汽鍋爐的煙氣排放等政策的逐步落實，清潔環(huán)保的電熱鍋爐系統(tǒng)在油田伴熱市場擁有廣闊的發(fā)展空間。

附圖說明

圖1為按照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的示意圖。

圖2為本發(fā)明的固體蓄熱電鍋爐的一優(yōu)選實施例的剖面圖。

圖3為本發(fā)明的固體蓄熱電鍋爐單級換熱注汽系統(tǒng)一優(yōu)選實施例示意圖。

圖示說明：

1-排放池，2-地錨，3-局部擴容器，4-高壓鍋爐排放閥，5-固體蓄熱電鍋爐，6-高溫熱風與高溫熱油換熱器，7-高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器，8-蒸汽出口，9-注汽閥，10-沖洗排放閥，11-總閥，12-高溫熱風與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器，13-高壓控制柜，14-高壓接線，15-儲能體，16-保溫層，17-交換器，18-出油/水管，19-進油/水管。

具體實施方式

為了更進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作更為詳細的描述，實施例只對本發(fā)明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上作出的非實質(zhì)性修改，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

如圖1所示，優(yōu)選了一種固體蓄熱電鍋爐兩級換熱油田注汽鍋爐加熱系統(tǒng)，包括熱源加熱系統(tǒng)、蒸汽注入系統(tǒng)、排放管線，所述熱源加熱系統(tǒng)包括固體蓄熱電鍋爐和兩級換熱系統(tǒng)。

本實施例中，所述兩級換熱系統(tǒng)包括高溫熱風與高溫熱油換熱器6、高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器兩級換熱設(shè)備。

在本實施例中，所述固體蓄熱電鍋爐與高溫熱風與高溫熱油換熱器6連接，固體蓄熱電鍋爐釋放蓄熱加熱風源成為高溫熱風；在高溫熱風與高溫熱油換熱器6內(nèi)，低溫油輸入，經(jīng)高溫熱風加熱轉(zhuǎn)換為高溫油輸出；高溫油進入高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器，與高壓水進行換熱，形成亞臨界和超臨界蒸汽，進入蒸汽注入系統(tǒng)。

如圖2所示，在本實施例中，所述固體蓄熱電鍋爐包括高壓控制柜13、保溫層16、電阻板片、儲能體15、交換器17和熱風風機。

在本實施例中，所述保溫層16形成封閉空間，所述儲能體15、交換器17和熱風風機位于所述保溫層16內(nèi)部。

在本實施例中，所述交換器17包括風油換熱器或風水換熱器，所述交換器17與所述儲能體15通過熱收集端相連接。

在本實施例中，所述交換器17與進油/水管19、出油/水管18相連接，所述進油/水管19、出油/水管18分別開口于保溫層16，并與保溫層16外的輸送管道相連接。

在本實施例中，所述高壓控制柜13與所述儲能體15之間設(shè)置有高壓接線14，所述高壓控制柜13位于所述保溫層16外部，所述高壓接線14穿過所述保溫層16。

在本實施例中，所述高壓接線14為三相高壓接線。

在本實施例中，所述高壓接線14末端設(shè)置有多個高壓電極，所述高壓電極分布于儲能體15的一側(cè)。

在本實施例中，所述高壓接線14的電壓等級包括6kV、10kV、15kV、20kV、33kV、66kV和110kV。

在本實施例中，所述儲能體15包括高溫蓄熱鎂磚，高壓電通過所述電阻板片發(fā)熱，加熱所述高溫蓄熱鎂磚從而實現(xiàn)蓄熱。

在本實施例中，所述蒸汽注入系統(tǒng)連接熱源加熱系統(tǒng)和注汽井口，包括注汽閥9、活動注汽管線、沖洗排放閥10、總閥11及其連接管路。

在本實施例中，熱源加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱蒸汽從蒸汽出口8流出，經(jīng)注汽閥9開關(guān)調(diào)節(jié)進入注汽管道，最后流入注汽井口。

在本實施例中，熱源加熱系統(tǒng)旁路設(shè)置排放管線，包括高壓鍋爐排放閥4、局部擴容器3、地錨2、排放池1及其連接管路。

本發(fā)明將固體蓄熱電鍋爐及獨特的兩級換熱系統(tǒng)應(yīng)用于油田注汽加熱工藝，通過固體蓄熱電鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過兩級換熱和固體儲熱設(shè)備，實現(xiàn)高壓蒸汽注汽加熱粘稠原油的工藝過程，保證稠油油井開采和輸油管線的正常工作的溫度要求。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1）本發(fā)明綜合了固體蓄熱電鍋爐技術(shù)以及傳統(tǒng)的油田注汽鍋爐工藝，并創(chuàng)新式地引入了風油水兩級換熱系統(tǒng)，不但解決了油田常規(guī)燃氣燃油燃煤注汽鍋爐的污染排放問題，同時也可利用低谷電解決電網(wǎng)峰谷電平衡問題。利用固體蓄熱電鍋爐，在用電低谷時間段吸收消納風電資源將電能轉(zhuǎn)換成為熱能，在固體鎂磚中進行蓄熱。需要時通過熱風將熱量換熱給高溫熱油，然后再通過油水換熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，注入地下加熱原油，這樣的系統(tǒng)既能響應(yīng)油田注汽工藝的用熱需求，又能摒棄原來燃燒原油和伴生氣的注汽鍋爐造成的大氣污染。

2）本發(fā)明中，創(chuàng)新性地在固體蓄熱鍋爐中引入了高溫熱風與高溫熱油換熱器6和高溫熱油與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器的兩級熱風到蒸汽的換熱系統(tǒng)，可以極大地增加從高溫600度左右的熱風到亞臨界和超臨界蒸汽獲取過程的蒸汽發(fā)生器的安全性，也可極大地降低熱風到高參數(shù)蒸汽換熱系統(tǒng)的造價。

3）固體蓄熱電鍋爐設(shè)備也可以與原有伴生氣蒸汽爐互為備用，提高油田注汽加熱系統(tǒng)的可靠性。

4）最大限度地為新能源提供上網(wǎng)空間，有效緩解可再生能源消納困境。

5）隨著大氣污染治理和各地對燃油燃氣和燃煤的注汽鍋爐的煙氣排放等政策的逐步落實，清潔環(huán)保的電熱鍋爐系統(tǒng)在油田伴熱市場擁有廣闊的發(fā)展空間。

實施例2

本發(fā)明中的兩級加熱系統(tǒng)也可由特殊設(shè)計的耐高壓的熱風到水的蒸汽發(fā)生器和換熱設(shè)備替代，變成單級換熱系統(tǒng)。如圖3所示，優(yōu)選了一種固體蓄熱電鍋爐單級換熱油田注汽鍋爐加熱系統(tǒng)，包括熱源加熱系統(tǒng)、蒸汽注入系統(tǒng)、排放管線，所述熱源加熱系統(tǒng)包括固體蓄熱電鍋爐和單級換熱系統(tǒng)。

本實施例中，所述單級換熱系統(tǒng)包括高溫熱風與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器12。所述高溫熱風與高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器12優(yōu)選了大型電站鍋爐的煙氣尾部煙道中布置的省煤器管束換熱器，耐高壓的管束圓管內(nèi)流的是水，與從管束外部流過的高溫空氣換熱，這樣的管束最高壓力達到水的臨界甚至超臨界壓力。

在本實施例中，所述固體蓄熱電鍋爐與高溫熱風與高溫熱油換熱器6連接，固體蓄熱電鍋爐釋放蓄熱加熱風源成為高溫熱風，在高溫熱風高壓熱水換熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)，與高壓水進行換熱，形成亞臨界和超臨界蒸汽，進入蒸汽注入系統(tǒng)。

如圖2所示，在本實施例中，所述固體蓄熱電鍋爐包括高壓控制柜13、保溫層16、電阻板片、儲能體15、交換器17和熱風風機。

在本實施例中，所述保溫層16形成封閉空間，所述儲能體15、交換器17和熱風風機位于所述保溫層16內(nèi)部。

在本實施例中，所述交換器17包括風油換熱器或風水換熱器，所述交換器17與所述儲能體15通過熱收集端相連接。

在本實施例中，所述交換器17與進油/水管19、出油/水管18相連接，所述進油/水管19、出油/水管18分別開口于保溫層16，并與保溫層16外的輸送管道相連接。

在本實施例中，所述高壓控制柜13與所述儲能體15之間設(shè)置有高壓接線14，所述高壓控制柜13位于所述保溫層16外部，所述高壓接線14穿過所述保溫層16。

在本實施例中，所述高壓接線14為三相高壓接線。

在本實施例中，所述高壓接線14末端設(shè)置有多個高壓電極，所述高壓電極分布于儲能體15的一側(cè)。

在本實施例中，所述高壓接線14的電壓等級包括6kV、10kV、15kV、20kV、33kV、66kV和110kV。

在本實施例中，所述儲能體15包括高溫蓄熱鎂磚，高壓電通過所述電阻板片發(fā)熱，加熱所述高溫蓄熱鎂磚從而實現(xiàn)蓄熱。

在本實施例中，所述蒸汽注入系統(tǒng)連接熱源加熱系統(tǒng)和注汽井口，包括注汽閥9、活動注汽管線、沖洗排放閥10、總閥11及其連接管路。

在本實施例中，熱源加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱蒸汽從蒸汽出口8流出，經(jīng)注汽閥9開關(guān)調(diào)節(jié)進入注汽管道，最后流入注汽井口。

在本實施例中，熱源加熱系統(tǒng)旁路設(shè)置排放管線，包括高壓鍋爐排放閥4、局部擴容器3、地錨2、排放池1及其連接管路。

實施例3

實施例3與實施例1相似，不同之處在于實施例3中還包括智能控制系統(tǒng)，所述智能控制系統(tǒng)與固體蓄熱電鍋爐相連，通過智能控制系統(tǒng)可控制高壓電阻對電鍋爐蓄熱的時間，即在夜間電低谷時間段智能啟動固體蓄熱電鍋爐，在白天智能關(guān)閉固體蓄熱電鍋爐。所述智能控制系統(tǒng)中還包括設(shè)置于進油/水管19和出油/水管18的流量計、溫度傳感器和智能控制閥門，通過對流量和溫度進行檢測，通過閥門調(diào)節(jié)熱能的輸出，節(jié)約能源的同時可以將油和出口蒸汽的溫度控制在恒定水平。

盡管具體地參考其優(yōu)選實施例來示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以作出形式和細節(jié)上的各種改變而不脫離所附權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的范圍。以上結(jié)合本發(fā)明的具體實施例做了詳細描述，但并非是對本發(fā)明的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。