本發(fā)明涉及能源開采領(lǐng)域，尤其是一種開采稠油油藏的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

世界上稠油資源極為豐富，其地質(zhì)儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)原油。據(jù)統(tǒng)計，世界上已證實(shí)的常規(guī)原油地質(zhì)儲量約為4200億噸，而稠油(包括瀝青)油藏地質(zhì)儲量高達(dá)15500億噸。以我國渤海油田為例，截止2009年12月底渤海稠油的探明儲量為20.5*108m³。降低成本，最大限度地把稠油、超稠油開采出來，是當(dāng)今世界石油界面臨的共同課題。但稠油由于粘度高、流動性差，給開采、集輸和加工帶來很大困難。

目前主要依靠熱力開采手段進(jìn)行有效開發(fā)。稠油熱采技術(shù)是從工程熱物理的基本理論和方法出發(fā)，通過向稠油油藏內(nèi)注入大量熱流體達(dá)到降低稠油粘度，改善油層滲流特性的目的，提高原油流動性，從而提高采收率?，F(xiàn)有的注蒸汽熱力采油，是開發(fā)稠油油藏的有效手段。蒸汽吞吐熱采技術(shù)是利用燃料(原油、柴油或天然氣)的熱能，把一定量的水加熱成為一定壓力、溫度和干度的飽和濕蒸汽，將所產(chǎn)生的高溫高壓濕蒸汽注入油井，關(guān)井一段時間，濕蒸汽的熱能向油層擴(kuò)散并加熱原油以降低稠油的粘度，待稠油流動性增加后再開井生產(chǎn)，從而提高稠油的采收率。然而注蒸汽吞吐的規(guī)律是在第4、第5周期產(chǎn)油量達(dá)到峰值，此后伴隨著吞吐周期的增加，周期產(chǎn)油量逐漸降低，綜合含水增加，生產(chǎn)效果日益變差。造成注蒸汽熱采多輪次吞吐后生產(chǎn)效果變差的主要原因是蒸汽在含油飽和度低的地帶無效竄流。此外，許多油井在鉆井及井下作業(yè)過程中，井底結(jié)蠟堵塞嚴(yán)重，造成產(chǎn)能降低。

多元熱流體熱采技術(shù)是利用火箭發(fā)動機(jī)的高壓燃燒噴射機(jī)理，將燃料(柴油或天然氣)和氧化劑(一般是空氣)在注入艙的燃燒室中燃燒，依靠產(chǎn)生的高溫高壓煙氣再將混合摻入的水汽化以產(chǎn)生多元熱流體，并將其注入稠油井的驅(qū)油技術(shù)。多元熱流體主要組分是氮?dú)?、水蒸汽和二氧化碳，并根?jù)技術(shù)需要添加化學(xué)劑，從而利用熱能、氣體和化學(xué)劑的復(fù)合驅(qū)油機(jī)理提高稠油采油速度和采收率。多元熱流體(N₂+CO₂+水蒸汽)兼具氮?dú)?、二氧化碳、熱力采油等多種工藝的特點(diǎn)，將其直接注入油層，從而增加油層壓力，降低原油粘度，提高驅(qū)油波及面積，達(dá)到提高原油采收率的目的。一方面，采用多元熱流體采油技術(shù)能夠有效控制蒸汽竄流，提高采油率；另一方面，熱能使近井地帶結(jié)蠟和瀝青質(zhì)溶解，通過注入后放壓，使注入的非凝結(jié)氣體高速流出，攜帶出近井地帶污染物，達(dá)到增產(chǎn)效果。實(shí)踐證明，這一創(chuàng)新技術(shù)能使我國東部老油田原油采收率再提高5％至20％。

然而，傳統(tǒng)的多元熱流體發(fā)生方法具有能耗高、轉(zhuǎn)化率低、熱效率低、總系統(tǒng)能效低等問題，且對柴油、原油和天然氣等燃料的依賴性很高。此外，稠油注采過程中還會產(chǎn)生大量的采油廢水/高濃度含油污水，對環(huán)境造成負(fù)面影響。

特別地，海洋平臺稠油開發(fā)使用的多元熱流體技術(shù)嚴(yán)重依賴柴油作為燃料，柴油成本高，且運(yùn)輸費(fèi)用大；另一方面海洋平臺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含油生產(chǎn)污水，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)需要使用復(fù)雜的水處理設(shè)備。因此如何就地取材，減少柴油的采購和運(yùn)輸成本也是當(dāng)前需要探討的問題。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種開采稠油油藏的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的另一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)和發(fā)生方法，該系統(tǒng)及方法是先將燃料漿液在超臨界水中氣化，轉(zhuǎn)化成以氫氣和二氧化碳為主要組分的氣化產(chǎn)物，再與氧氣發(fā)生較充分燃燒，產(chǎn)生大量熱量，并形成含有超臨界水、二氧化碳?xì)獾某R界多源多元熱流體，以供注入油井中，降低稠油粘度，進(jìn)而提高采油率。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法具有能耗低，熱效率高、總系統(tǒng)能效高、且不過度依賴于柴油、原油和天然氣等燃料的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)，所述多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)包括超臨界氣化反應(yīng)器、超臨界混合燃燒反應(yīng)器；燃料漿液在有超臨界水存在的條件下，在所述超臨界氣化反應(yīng)器中發(fā)生氣化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成以氫氣和二氧化碳為主要組分的氣化產(chǎn)物，所述氣化產(chǎn)物又與溶解于所述超臨界水中的含氧氣體在所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器中較為充分的燃燒，生成含有超臨界水、二氧化碳的多源多元熱流體。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)還包括一個水增壓泵、燃料增壓泵和壓縮含氧氣源；所述超臨界氣化反應(yīng)器設(shè)有超臨界水入口、燃料入口、含氧氣體入口和超臨界混合體出口；所述水增壓泵連接所述超臨界水入口，所述燃料增壓泵連接所述燃料入口，所述壓縮含氧氣源連接所述含氧氣體入口；所述超臨界氣化反應(yīng)器的超臨界混合體出口連接所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器，所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器還設(shè)有至少一個含氧氣體入口，所述壓縮含氧氣源連接至所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器的含氧氣體入口，向所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器提供燃燒所需的氧氣；所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器設(shè)有一個多源多元熱流體出口，供導(dǎo)出燃燒產(chǎn)生的多源多元熱流體。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中，所述水增壓泵連接一個高壓水輸送管道，所述高壓水輸送管道的一端連接所述超臨界水入口，其中所述高壓水輸送管道的部分區(qū)段設(shè)于所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器內(nèi)，利用所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器的熱量將所述高壓水加熱以形成超臨界水。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器具有一個熱量引出部，將所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器中熱量的一部分引出，以加熱將所述高壓水形成超臨界水。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述壓縮含氧氣源被分為兩路，一路連接所述超臨界氣化反應(yīng)器，另一路連接所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述壓縮含氧氣源向所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器分段送入含氧氣體，即所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器包括至少兩個含氧氣體入口，所述各含氧氣體入口分別通過一個獨(dú)立的氣體流量調(diào)節(jié)閥連接所述壓縮含氧氣源。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述多源多元熱流體出口連接一個調(diào)節(jié)裝置，從所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器輸出的多源多元熱流體經(jīng)所述調(diào)節(jié)裝置后，形成適于注入井筒條件的多源多元熱流體。

本發(fā)明中，所述壓縮含氧氣源的氣體壓力在22.1MPa以上，可以不斷向所述超臨界氣化反應(yīng)器、和所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器提供高壓含氧氣體含氧氣流。例如，所述壓縮含氧氣源可選擇為壓縮空氣源，此時可采用一種高壓含氧氣體壓縮機(jī)，通過抽取環(huán)境常態(tài)的空氣，壓縮到相應(yīng)的壓力標(biāo)準(zhǔn)后輸出。

此外，本發(fā)明還提供一種多源多元熱流體發(fā)生方法，其特征包括如下步驟：

氣化步驟：所述燃料漿液在超臨界水中氣化，轉(zhuǎn)化成以氫氣和二氧化碳為主要組分的氣化產(chǎn)物，所述氣化產(chǎn)物又與溶解于所述超臨界水中的壓縮含氧氣體發(fā)生部分燃燒，形成了含有超臨界水、氫氣、二氧化碳為主要組分的超臨界混合體；

燃燒步驟：所述混合熱流體進(jìn)一步在氧氣存在的條件下，進(jìn)行混合燃燒，同時釋放熱量，形成含有超臨界水、二氧化碳?xì)獾亩嘣炊嘣獰崃黧w。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，在氣化步驟之前，還包括一個準(zhǔn)備步驟；所述準(zhǔn)備步驟是將常態(tài)水加壓至水的臨界壓力，并預(yù)熱至水的臨界溫度以獲得超臨界水；將增壓至水的臨界壓力的燃料漿液、和壓縮至水的臨界壓力的含氧氣體一同混入所述超臨界水中。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，具體地，準(zhǔn)備步驟中，是利用水增壓泵將常溫低壓水加壓至22.1MPa～30MPa，高壓水被加熱到400℃-640℃。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，具體地，準(zhǔn)備步驟中，是利用燃料增壓泵將燃料漿液加壓至22.1MPa～30MPa；利用氣體壓縮機(jī)將空氣等含氧氣體壓縮至22.1MPa～30MPa。

燃料漿液的組成包括原油、柴油、天然氣、含有污水、有機(jī)生產(chǎn)廢水等有機(jī)廢液以及高濃度的含油采出水。這些物質(zhì)的共同特點(diǎn)是可在超臨界水中快速分解氣化和燃燒。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述氣化步驟是在一個超臨界氣化反應(yīng)器中進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，具體地，氣化步驟中，燃料漿液在超臨界水中氣化，轉(zhuǎn)化成以氫氣和二氧化碳為主要組分的氣化產(chǎn)物，氣化產(chǎn)物與通入的壓縮含氧氣體發(fā)生部分混合燃燒反應(yīng)，形成含有超臨界水、二氧化碳的混合熱流體，同時部分混合燃燒反應(yīng)放出的熱量為超臨界氣化反應(yīng)器提供運(yùn)行能耗。

當(dāng)使用原油、柴油或天然氣等無水燃料作為燃料漿液時，需首先利用常態(tài)水，其被加壓和預(yù)熱到水的臨界狀態(tài)，然后通將燃料漿液在超臨界水中氣化，氣化產(chǎn)物接著在有氧氣供應(yīng)的環(huán)境中充分燃燒得到超臨界多源多元熱流體。當(dāng)作為燃料的燃料漿液本身已含有較多水分時，例如使用采油/含油污水作為燃料的情況時，可直接加壓和預(yù)熱所述采油/含油污水到水的臨界狀態(tài)，此時超臨界水中的油等有機(jī)物發(fā)生分解氣化，氣化產(chǎn)物接著在有氧氣供應(yīng)的環(huán)境中充分燃燒。因此，本發(fā)明的方法更符合稠油開采平臺現(xiàn)場的實(shí)際情況，可就地取材，且燃料漿液的取用具有多源性。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，具體地，燃燒步驟中，含有超臨界水、氫氣、二氧化碳的混合熱流體進(jìn)入超臨界混合燃燒反應(yīng)器中，在適量壓縮空氣條件下，其中的H₂充分地與壓縮空氣中的氧氣進(jìn)行混合燃燒至374℃～700℃，形成混合有超臨界高壓水、二氧化碳?xì)?、氮?dú)庖约翱諝獾亩嘣炊嘣獰崃黧w。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)備步驟中，所述預(yù)熱水所需的熱量來自所述燃燒步驟產(chǎn)生的熱量。相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，無需為了獲得超臨界水而專門設(shè)置一個水預(yù)熱器。因此，可以超臨界水燃燒反應(yīng)的能量得到充分高效利用，并減少對柴油、原油、天然氣的依賴。特別對海上稠油開采平臺而言，可減少柴油的采購和運(yùn)輸成本，海上稠油開采平臺可就地取材，利用高含有污水作為燃料漿液在超臨界水中燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，預(yù)熱水增壓泵輸出的高壓水，以獲得超臨界水。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述燃燒步驟中，燃燒所需要的氧氣來自壓縮的含氧氣體，所述壓縮的含氧氣體是分段供給到燃燒體系中。所述分段供給是再向所述超臨界燃燒反應(yīng)器中通入高壓壓縮的含氧氣體時，雖然壓縮氣體的壓力與燃燒體系中超臨界水壓力基本一致，但是由于其溫度較低，因而如果一次集中供應(yīng)大量的壓縮含氧氣體(通常是空氣或氧氣)，勢必會影響燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。因此，多段式供給壓縮含氧氣體，可以沿著超臨界燃燒反應(yīng)器的長度或高度方向沿途設(shè)置一些含氧氣體入口，且每個含氧氣體入口具有獨(dú)立的調(diào)節(jié)閥?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)節(jié)含氧氣體入口處壓縮含氧氣體的供應(yīng)流量或壓力。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述燃燒步驟獲得的多源多元熱流體，再通過一個調(diào)節(jié)步驟處理，形成適于注入井筒條件的多源多元熱流體。所述調(diào)節(jié)步驟處理包括調(diào)節(jié)所述超臨界多元熱流體的溫度或壓力，或者向所述多源多元熱流體中加入惰性保護(hù)氣體或化學(xué)添加劑。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述的化學(xué)添加劑可為緩蝕劑，以減少對井筒及熱流體注入管道的腐蝕，或者所述化學(xué)添加劑是一些進(jìn)一步改善稠油流動特性便于開采，集輸?shù)某煞帧?/p>

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述的燃料漿液為原油、石油產(chǎn)品、天然氣、含油污水、有機(jī)廢液或前述各項(xiàng)的任意組合。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，所述含氧氣體為空氣、氧氣，以及除空氣和氧氣之外含有氧氣的氣體。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)及方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

本發(fā)明實(shí)施例提供的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)及方法，能夠擺脫傳統(tǒng)熱采方式所面臨的能耗高、轉(zhuǎn)化率低、熱效率低等難題，可降低對柴油、天然氣等燃料的依賴性。本發(fā)明的方法具有燃料適應(yīng)性廣(多源性)、無污染(可利用高濃度采油污水，使其無害化)、系統(tǒng)能效高、且多元熱流體參數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于稠油油藏、瀝青、水合物等領(lǐng)域的勘探開發(fā)，特別適用于海上稠油開發(fā)。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)的流程示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

1-壓縮含氧氣源；2、3-氣體流量調(diào)節(jié)閥；4-燃料漿液；5-燃料增壓泵；6-超臨界氣化反應(yīng)器；61-超臨界水入口；62-燃料入口；63-含氧氣體入口；64-超臨界混合體出口；7-超臨界混合氣/汽；8-超臨界混合燃燒反應(yīng)；81-含氧氣體入口；82-多源多元熱流體出口；9-多源多元熱流體；10-調(diào)節(jié)裝置；11-經(jīng)適應(yīng)性調(diào)節(jié)的多源多元熱流體；12-常態(tài)水；13-水增壓泵；131-高壓水輸送管道；14-超臨界水。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)的流程示意圖。

如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)中，主要包括超臨界氣化反應(yīng)器6、超臨界混合燃燒反應(yīng)器8、燃料漿液在有超臨界水存在的條件下，在所述超臨界氣化反應(yīng)器6中發(fā)生氣化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成以氫氣和二氧化碳為主要組分的氣化產(chǎn)物，氣化產(chǎn)物又與溶解于所述超臨界水中的含氧氣體在所述超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中燃燒，生成含有超臨界水、二氧化碳的多源多元熱流體。

具體地，如如圖1所示的，除超臨界氣化反應(yīng)器6、超臨界混合燃燒反應(yīng)器8之外，本實(shí)施例的源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)還設(shè)有水增壓泵13、燃料增壓泵5和壓縮含氧氣源1。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明實(shí)施例將超臨界氣化與超臨界燃燒兩個反應(yīng)，主要在兩個反應(yīng)器中進(jìn)行，提升系統(tǒng)整體熱效能和可控性。

其中超臨界氣化反應(yīng)器6可主要設(shè)有超臨界水入口61、燃料入口62、含氧氣體入口63和超臨界混合體出口64。水增壓泵13可通過管路連接超臨界水入口61，以向超臨界氣化反應(yīng)器6供給增壓和預(yù)熱至臨界狀態(tài)后的去離子水、淡水、海水。燃料增壓泵5可通過管路連接燃料入口62，以向超臨界氣化反應(yīng)器6供給燃料漿液。壓縮含氧氣源1可通過管路連接含氧氣體入口63，以向超臨界氣化反應(yīng)器6供給增壓后的含氧氣體。超臨界氣化反應(yīng)器6的超臨界混合體出口64連接超臨界混合燃燒反應(yīng)器8。利用超臨界水，以超臨界氣化反應(yīng)可以將含燃料液體中燃料氣化，適當(dāng)控制含氧氣體的輸入比例便可以有效控制超臨界氣化反應(yīng)器6的壓力與溫度。

超臨界混合燃燒反應(yīng)器8還設(shè)有至少一個含氧氣體入口81，壓縮含氧氣源1連接至超臨界混合燃燒反應(yīng)器8的含氧氣體入口81，向超臨界混合燃燒反應(yīng)器8提供燃燒所需的氣體。超臨界混合燃燒反應(yīng)器8設(shè)有一個多源多元熱流體出口82，供導(dǎo)出燃燒產(chǎn)生的超臨界多源多元熱流體。

應(yīng)該理解的是，本發(fā)明實(shí)施例中雖然沒有具體介紹，但各供給管路或入口處可以選擇設(shè)置手動或自動控制閥、單向閥等控流或安全閥件，以便于可以安全地控制各流體的供給量和輸出量。另外，各反應(yīng)器也可以選安裝各種測壓或測溫設(shè)備、壓力保護(hù)閥等高壓反應(yīng)器保護(hù)裝置或機(jī)構(gòu)。

其中燃料增壓泵5輸送的燃料漿液，包括原油、石油產(chǎn)品、天然氣、含油污水、有機(jī)廢液或前述各項(xiàng)的任意組合。

應(yīng)該理解的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)具有多源性(多種可用燃料)、不完全依賴于柴油、原油、天然氣等昂貴燃料，具有適應(yīng)性廣的特點(diǎn)。此外，海洋平臺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含油生產(chǎn)污水，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)需要使用復(fù)雜的水處理設(shè)備和較高的無害化處理成本，而應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的方法和系統(tǒng)，則能夠很好地解決含油污水處理這一問題。

所謂超臨界水，是指當(dāng)水氣壓和溫度達(dá)到一定值時，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時的水。水的臨界溫度T＝374℃，臨界壓力P＝22.1MPa。此時，水的液體和氣體便沒有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的液體。超臨界水具有兩個顯著的特性。一是具有極強(qiáng)的氧化能力，將需要處理的物質(zhì)放入超臨界水中，充入氧/過氧化氫，這種物質(zhì)就會被氧化和水解。有的還能夠發(fā)生自燃，在水中冒出火焰。另一個特性是可以與油等物質(zhì)混合，具有較廣泛的融合能力。這一特點(diǎn)使近幾年被應(yīng)用到稠油油藏的開采技術(shù)中。

以下結(jié)合圖1對本發(fā)明一具體應(yīng)用例示例性說明如下：

如圖1所示，水增壓泵13將不可壓縮性的常態(tài)水12增壓至25MPa，并以高壓水輸送管道131進(jìn)行輸送，高壓水輸送管道131可選擇穿過超臨界混合燃燒反應(yīng)器8，被超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中的熱量加熱成25MPa、640℃的超臨界水14后，經(jīng)由超臨界水入口61送入超臨界氣化反應(yīng)器6內(nèi)。

可選擇采用原油、石油產(chǎn)品、或采油污水/高濃度含油無水等有機(jī)廢液作為燃料漿液4，可經(jīng)燃料增壓泵5升壓至25MPa，然后經(jīng)由燃料入口62噴入超臨界氣化反應(yīng)器6中，在超臨界水14存在的環(huán)境下，燃料漿液中的有機(jī)成分氣化，主要轉(zhuǎn)化成氫氣和二氧化碳(這里的氣化主要是指有機(jī)物的高度分解反應(yīng))。

同時，壓縮含氧氣源1的第一路壓縮含氧氣體可通過含氧氣體入口63向超臨界氣化反應(yīng)器6中送入25MPa的高壓含氧氣體，高壓含氧氣體中的氧氣與燃料漿液的氣化產(chǎn)物(氫氣)發(fā)生部分混合燃燒反應(yīng)，生成超臨界高壓水蒸汽(2H₂+O₂→2H₂O+熱量)，形成以超臨界水、氫氣、二氧化碳和氮?dú)?當(dāng)含氧氣體為空氣時)為主要組分的超臨界混合氣/汽7。部分混合燃燒反應(yīng)放出的熱量可為超臨界氣化反應(yīng)器6提供運(yùn)行能量。

超臨界混合氣/汽7可接著進(jìn)入超臨界混合燃燒反應(yīng)器8。壓縮含氧氣源1的第二路壓縮含氧氣體，通過氣體流量調(diào)節(jié)閥2、3經(jīng)由超臨界燃燒反應(yīng)器8的多個含氧氣體入口81分段式送入超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中，與超臨界混合氣/汽7發(fā)生充分的混合燃燒反應(yīng)，其中超臨界混合氣/汽7剩余的氫氣與壓縮含氧氣體中的氧氣再次混合燃燒生成超臨界高溫水蒸汽，且在超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中最終形成25MPa、400℃的混合有由超臨界水、二氧化碳?xì)?、氮?dú)?當(dāng)含氧氣體選擇為空氣時)以及過量氧氣等組成的高溫高壓混合產(chǎn)物，即超臨界多源多元熱流體9。

超臨界多源多元熱流體9經(jīng)由多源多元熱流體出口82導(dǎo)出，連接一個調(diào)節(jié)裝置10。不過，多源多元熱流體9既可直接注入井筒，也可以通過調(diào)節(jié)裝置10適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度/壓力參數(shù)(根據(jù)井筒結(jié)構(gòu)和材料允許的條件)之后，形成適用于注入井筒條件的經(jīng)適應(yīng)性調(diào)節(jié)的多源多元熱流體11。

此外，在調(diào)節(jié)的同時，還可以根據(jù)油藏開發(fā)條件，添加氮?dú)釴₂(降低對井筒的腐蝕性)作為保護(hù)膜或化學(xué)添加劑到多源多元熱流體9中，最終形成經(jīng)適應(yīng)性調(diào)節(jié)的多源多元熱流體11。

其中，壓縮含氧氣體通過多個含氧氣體入口81分段式送入超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中，可避免因集中供應(yīng)大量的低溫壓縮含氧氣體，影響燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。多段式供給壓縮含氧氣體，可沿著超臨界燃燒反應(yīng)器的長度或高度方向沿途分散設(shè)置一些/幾個含氧氣體入口，且每個含氧氣體入口具有獨(dú)立的調(diào)節(jié)閥。如此，便可根據(jù)需要調(diào)節(jié)含氧氣體入口處含氧氣體的供應(yīng)流量或壓力。

其中，高壓水輸送管道131的部分位于超臨界混合燃燒反應(yīng)器8中，可同時利用混合燃燒反應(yīng)放出熱量加熱高壓水，獲得超臨界水14，無需專門配備預(yù)熱裝置。

其中，壓縮含氧氣體是指含有氧氣分子O₂的氣體，如純氧氣、空氣、氧氣與氮?dú)獾幕旌衔?、氧氣與CO₂的混合物等。當(dāng)所使用的含氧氣體選擇為空氣時，最終形成的多源多元熱流體的主要組分是超臨界水、二氧化碳、氮?dú)夂褪Ｓ嗟目諝?；?dāng)所使用的含氧氣體選擇為氧氣時，最終形成的多源多元熱流體的主要組分是超臨界水、二氧化碳、和剩余的氧氣。因此，最終形成的多源多元熱流體的組分與燃料漿液的成分有關(guān)、也與所使用的含氧氣體的成分有關(guān)，但相對于高壓高溫蒸汽吞吐熱流體，本發(fā)明的多源多元熱流體具有多元性和更高干度，從而解決高壓高溫蒸汽吞吐熱采技術(shù)所存在的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的多源多元熱流體發(fā)生系統(tǒng)及方法，能夠擺脫傳統(tǒng)熱采方式所面臨的能耗高、轉(zhuǎn)化率低、熱效率低等難題，可降低對柴油、天然氣等燃料的依賴性。本發(fā)明的方法具有燃料適應(yīng)性廣、無污染(可使用高濃度采油污水，使其無害化)、系統(tǒng)能效高、且多元熱流體參數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于稠油油藏、瀝青、水合物等領(lǐng)域的勘探開發(fā)，特別適用于海上稠油開發(fā)。

盡管已經(jīng)參照某些實(shí)施例公開了本發(fā)明，但是在不背離本發(fā)明的范圍和范疇的前提下，可以對所述的實(shí)施例進(jìn)行多種變型和修改。因此，應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于所闡述的實(shí)施例，其保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求的內(nèi)容及其等價的結(jié)構(gòu)和方案限定。