一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽烟气的系统及方法.pdf

一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统及方法，属于稠油生产技术领域。空分系统连接富氧锅炉，空分系统通过压缩氮气输送管管道连接混合调温室，富氧锅炉通过饱和蒸汽输送管道连接蒸汽烟气混注系统，富氧锅炉连接烟气净化加压系统，烟气净化加压系统连接混合调温室；空分系统分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉与燃料反应；富氧锅炉产生的烟气经烟气净化加压系统净化加压后，送入混合调温室与由空分系统经加压氮气输送管道送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统；富氧锅炉产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道引出至蒸汽烟气混注系统。本发明提高了稠油开采效率。

1.  一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的方法，其特征在于含有以下步骤：
步骤1、采用了空分系统获得高浓度O2，O2浓度为30%～100%；
步骤2、注汽锅炉采用富氧燃烧步骤，所用富氧空气的氧浓度为23%～30%，烟气中的CO2浓度>30%,O2%浓度<3%；
步骤3、采用加压氮气与烟气在混合调温室，氮气与烟气的比例可根据实际生产需要灵活调节；
步骤4、通过蒸汽烟气混注系统，可以实现蒸汽和烟气多种注入方式，既可先混合后再注入油层；也可分别将蒸汽与烟气注入油层，使其在底层混合；
步骤5、空分系统分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉与燃料反应；富氧锅炉产生的烟气经烟气净化加压系统净化加压后，送入混合调温室与由空分系统经加压氮气输送管道送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统；富氧锅炉产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道引出至蒸汽烟气混注系统。

2.  一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统，其特征在于包括空分系统、富氧锅炉、压缩氮气输送管管道、烟气净化加压系统、饱和蒸汽输送管道、混合调温室以及蒸汽烟气混注系统；
空分系统连接富氧锅炉，空分系统通过压缩氮气输送管管道连接混合调温室，富氧锅炉通过饱和蒸汽输送管道连接蒸汽烟气混注系统，富氧锅炉连接烟气净化加压系统，烟气净化加压系统连接混合调温室；
空分系统分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉与燃料反应；富氧锅炉产生的烟气经烟气净化加压系统净化加压后，送入混合调温室与由空分系统经加压氮气输送管道送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统；富氧锅炉产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道引出至蒸汽烟气混注系统。

一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统及方法，属于稠油生产技术领域。
背景技术
稠油具有粘度较大，流动性差的特点，对稠油的开采一直面临着较大的技术挑战。目前主要的稠油开采技术包括蒸汽吞吐开采工艺技术、防排砂工艺技术、高温测试及示踪监测技术、蒸汽驱配套工艺技术、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）配套工艺技术、水平井/大斜度井开采工艺技术等技术。其中，采用蒸汽吞吐开采工艺以及蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是油田较为广泛采用的技术。该技术的特点是需要生产大量的高温高压蒸汽，以用于稠油的开采，而稠油热采锅炉是生产高温高压蒸汽的主要设备。然而生产蒸汽需要消耗大量的燃料，以新疆油田为例，目前天然气注汽锅炉的燃料成本占到稠油开采总成本的60%以上。为提高蒸汽驱油的效果，降低稠油粘度是其中的关键环节，已有实验表明，向稠油油层中注入CO₂气体后，二氧化碳的羧化作用可以有效降低原油粘度，提高采油效率。因此，通过技术手段使烟气中二氧化碳富集，对于稠油增产无疑是极为有益的。
常规实现烟气蒸汽混注的方法是采用压缩机组，将烟道气加压至蒸汽压力后进行混合注入。然而，这种方法需要对烟道气进行除水、净化、降温、加压等二次处理。一方面，烟气量较大，除水、净化、加压等工艺设备庞杂，投资巨大；另一方面，烟气中各气体成分的作用有所不同，起降低稠油粘度作用的主要是烟气中的CO₂，而空气燃烧产生的烟气中CO₂的 浓度仅为15%左右。从锅炉技术的发展情况来看，通过富氧燃烧技术，一方面可以降低烟气的体积，从而减少二次处理的烟气量，减少运行成本；另一方面可以提高烟气中二氧化碳的含量，从而提高烟气对稠油的驱采效果。
现有技术需要生产大量的高温高压蒸汽，从而消耗大量的燃料，使稠油开采成本居高不下。尤其当稠油粘度较高时，蒸汽注入/采出稠油的比例（注汽比）将大大提高，难以保证稠油开采的经济性。
注入CO₂驱油，其主要方法是向油层中注入CO₂气体，CO₂气体的羧化作用可以有效降低原油粘度，从而降低注汽比。
现有技术是难以获得稳定的CO2来源，仅采用注入CO2气体的办法可降低粘度较小的原油油层粘度。但对于具有较高粘度的稠油开采效果不明显，因而只始于作为蒸汽吞吐开采方法的辅助办法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统及方法,
本发明主要采用蒸汽-CO₂轮住的办法进行稠油开采，一方面，可获得通过注入CO₂降低稠油粘度，从而减少蒸汽的消耗量的效果。于此同时，本发明获得了一种低成本的CO₂获得方法，以及切实可行的蒸汽-烟气轮注方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的方法，含有以下步骤：
步骤1、采用了空分系统获得高浓度O2，O2浓度为30%～100%；
步骤2、注汽锅炉采用富氧燃烧步骤，所用富氧空气的氧浓度为23%～30%，烟气中的CO2浓度>30%,O2%浓度<3%；
步骤3、采用加压氮气与烟气在混合调温室，氮气与烟气的比例可根据实际生产需要灵活调节；
步骤4、通过蒸汽烟气混注系统，可以实现蒸汽和烟气多种注入方式，既可先混合后再注入油层；也可分别将蒸汽与烟气注入油层，使其在底层混合；
步骤5、空分系统分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉与燃料反应；富氧锅炉产生的烟气经烟气净化加压系统净化加压后，送入混合调温室与由空分系统经加压氮气输送管道送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统；富氧锅炉产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道引出至蒸汽烟气混注系统。
一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统，包括空分系统、富氧锅炉、压缩氮气输送管管道、烟气净化加压系统、饱和蒸汽输送管道、混合调温室以及蒸汽烟气混注系统；
空分系统连接富氧锅炉，空分系统通过压缩氮气输送管管道连接混合调温室，富氧锅炉通过饱和蒸汽输送管道连接蒸汽烟气混注系统，富氧锅炉连接烟气净化加压系统，烟气净化加压系统连接混合调温室；
空分系统分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉与燃料反应；富氧锅炉产生的烟气经烟气净化加压系统净化加压后，送入混合调温室与由空分系统经加压氮气输送管道送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统；富氧锅炉产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道引出至蒸汽烟气混注系统。
采用了空分系统，确保富氧锅炉可以采用富氧燃烧技术，所用富氧空气氧浓度为23%～30%。
加压氮气与烟气在混合调温室进行混合调温，氮气与烟气的比例可根 据实际生产需要灵活调节；通过蒸汽烟气混注系统，可以实现蒸汽和烟气多种注入方式，可混合后再注入，也可分别注入，使其在底层混合。
本发明具有以下优点及突出性效果：1）锅炉采用富氧燃烧技术，锅炉体积减少，从而投资成本减少；2）尾部烟气量也相应较少，从而烟气处理成本降低；3）烟气中二氧化碳浓度增大，从而更有利于稠油开采；4）混合调温室进行混合调温，氮气与烟气的比例可根据实际生产需要灵活调节；5）蒸汽烟气注入方式灵活，可混合后再注入，也可分别注入，使其在底层混合。
采用本发明所阐述的方法，一方面可廉价地获得CO₂注入地下，以降低稠油粘度，从而减少蒸汽的消耗量的效果，同时提供了切实可行的蒸汽-烟气轮注方法，提高了稠油开采效率。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明提供的一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的方法示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：如图1所示，
一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统，包括空分系统1、 富氧锅炉2、压缩氮气输送管管道3、烟气净化加压系统4、饱和蒸汽输送管道5、混合调温室6以及蒸汽烟气混注系统7。空分系统1分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入锅炉2与燃料反应。注汽锅炉2产生的烟气经烟气净化加压系统4净化加压后，送入混合调温室6与由空分系统1经加压氮气输送管道道3送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统7。锅炉2产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道5引出至蒸汽烟气混注系统7。
富氧锅炉2采用富氧燃烧步骤，燃烧用富氧空气的氧浓度为23%～28%。注汽锅炉的燃料可以是油渣、煤或其他可燃物。富氧锅炉所产生的蒸汽压力在5～9MPa。
所述的系统包括空分系统1、富氧锅炉2、压缩氮气输送管管道3、烟气净化加压系统4、饱和蒸汽输送管道5、混合调温室6以及蒸汽烟气混注系统7。
空分系统1连接富氧锅炉2，空分系统1通过压缩氮气输送管管道3连接混合调温室6，富氧锅炉2通过饱和蒸汽输送管道5连接蒸汽烟气混注系统7，富氧锅炉2连接烟气净化加压系统4，烟气净化加压系统4连接混合调温室6。
空分系统1分离出氧气和氮气，其中氧气与部分空气混合形成富氧空气送入富氧锅炉2与燃料反应。富氧锅炉2产生的烟气经烟气净化加压系统4净化加压后，送入混合调温室6与由空分系统1经加压氮气输送管道3送至的加压氮气进行混合调温，最后送至蒸汽烟气混注系统7。富氧锅炉2产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输送管道5引出至蒸汽烟气混注系统7。
采用了空分系统获得高浓度O2，O2浓度为30%～100%；
注汽锅炉采用富氧燃烧技术，所用富氧空气的氧浓度为23%～30%，烟 气中的CO2浓度>30%,O2%浓度<3%。
采用加压氮气与烟气在混合调温室，氮气与烟气的比例可根据实际生产需要灵活调节；
通过蒸汽烟气混注系统7，可以实现蒸汽和烟气多种注入方式，既可先混合后再注入油层；也可分别将蒸汽与烟气注入油层，使其在底层混合。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。