CN108252749A - 一种基于sagd稠油开采余热利用的冷热电三联供方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气储存与运输工程领域，具体涉及一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法。辽河油田SAGD(水平井蒸汽辅助泄油)工程伴随生产运行产生大量“中、低品位”余热热能，由于不能在产能生产过程中得到充分利用，大部分作为“废品”处理后外排，造成极大的浪费。本发明主要针对油田稠油开采余热的回收利用提出一种方法，将LNG冷能用于余热回收不仅可以减少热能的浪费，还可以将气化后的LNG用于城镇燃气管网的调峰，该方法采用冷热电三联供的方式利用回收的余热和冷能资源，实现了对能量的高效利用和对环境的保护。
Description
技术领域
本发明涉及油气储存与运输工程技术领域，具体涉及一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法。
背景技术
随着石油开采技术的不断提高，一些特殊油藏越来越引起石油工作者的重视。由于稠油在石油资源中所占比例较大，因此如何开采稠油，使之成为可动用储量，是石油界一直探究的问题。对于稠油油藏，常规的方法是很难开采出来的，因此便采取一些特殊的开采方法。辽河油田率先应用了蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术：以高压蒸汽为热源注入油井，将稠油在地下熔化后与冷凝的热水一起泄入井组收集管采出，大幅度地提高了石油采收率，但同时也产生了大量余热，主要包括3个主要部分：高温采出液的余热(160～180℃)，注汽锅炉汽水分离器分离出高温盐水的余热(约280℃)和烟气余热(240～260℃)。然而，这些“中、低品位”的余热热能不能在产能生产过程中得到充分利用，大部分被作为“废品”处理后外排，造成极大地浪费。
LNG在汽化时会放出大量的冷能，一般为830-860kJ/kg。如果不能有效地利用这部分冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境危害。因此，将LNG冷能应用于中低温余热的回收，利用动力循环将冷能转化为功，利用LNG冷能发电，以及针对不同温度梯度的LNG部分少量冷能进行回收等，不仅可以有效利用LNG高品位冷能，而且在获得巨大经济利益的同时，可以减少LNG气化过程中的环境污染。
冷热电三联供是以天然气为主要燃料带动燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷。冷热电三联供在我国的成功利用，不但减少了铺设电网的费用而且减少了制冷系统和供暖系统的建设费用。
发明内容
本发明是一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法。利用LNG冷能对稠油开采中的余热进行回收，通过冷热电三联供的方式对回收的余热加以利用，大大提升了热能利用率，降低了开采成本，减少了环境污染，为基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法提供了一种节能新方法。
本发明技术方案如下：将SAGD热采井组(1)开采过程中产生的高温采出液余热在第二预热器(7)用于锅炉给水预热后，进入第二换热器(8)给LNG一级气化过程提供热量；将锅炉排出的烟气余热通入卡琳娜循环的第一蒸发器(11)，作为循环的热源，为循环发电提供热能，剩余热量通入热水器(10)与冷水换热；卡琳娜循环中，在第一冷凝器(19)中吸收LNG冷量后的低温低压氨水混合液经工质泵(20)加压后依次通入低温回热器(18)，高温回热器(13)和第一蒸发器(11)，得到的高温高压氨水混合物通入气液分离器(12)，被分离出的富氨饱和蒸汽进入第一膨胀机(14)，膨胀做功驱动第一发电机(15)发电，由于被分离出的贫氨饱和液仍具有相对较高的温度和压力，作为热源通入高温回热器(13)，经控制阀(16)节流降压后，与降温降压后的富氨溶液在混合器(17)中混合后，为低温回热器(18)提供热源，通过第一冷凝器(19)为LNG二级气化提供热量，降温降压至氨水饱和溶液后回到工质泵(20)构成封闭的卡琳娜循环回路；LNG经过两级吸热气化后，变为低温天然气进入第二膨胀机(21)直接膨胀做功，驱动第二发电机(22)发电；在低温制冷循环中，R134a的低压蒸汽被压缩机(23)吸入并压缩为高压蒸汽后排至第二冷凝器(24)，低温低压状态下的天然气流经第二冷凝器(24)，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体，高压液体经过节流阀(25)后流入第二蒸发器(26)，并在相应的低压下蒸发，吸取周围空气的热量，达到制冷的目的。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中涉及的装置包括：SAGD热采井组(1)，注汽井筒(2)，采出井筒(3)，汽水分离器(4)，锅炉(5)，第一预热器(6)，第二预热器(7)，第二换热器(8)，LNG泵(9)，热水器(10)，第一蒸发器(11)，气液分离器(12)，高温回热器(13)，第一膨胀机(14)，第一发电机(15)，控制阀(16)，混合器(17)，低温回热器(18)，第一冷凝器(19)，工质泵(20)，第二膨胀机(21)，第二发电机(22)，压缩机(23)，第二冷凝器(24)，节流阀(25)，第二蒸发器(26)。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中通过卡琳娜循环对燃油注汽锅炉排放的较高温度烟气余热进行回收利用，利用LNG冷能为卡琳娜循环提供冷源，在回收余热的同时气化LNG，余热回收率可达92.5％，折油耗0.023t，有效的降低了开采成本，合理利用资源。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中将卡琳娜循环发电和天然气直接膨胀做功发电用于稠油开采，可以为开采过程提供电能，同时提高LNG冷能的利用率，系统年发电量约达3.002MkW·h。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中，利用低温天然气的剩余冷量为热空气的制冷提供冷量，依据空调制冷原理，所述低温制冷循环系统中的制冷工质采用R134a。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中LNG气化后得到的常温常压天然气可以通入城镇燃气管网，满足在用气高峰时燃气管网调峰的需要。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中高温采出液为锅炉给水预热后，其剩余热能为LNG一级气化过程所吸收，经换热后，高温采出液温度降至20℃。
发明的优点
本发明的优点：(1)将LNG冷能与稠油开采余热的综合利用相结合，为余热的回收提供冷量，为开采过程中提供电能；(2)将SAGD稠油开采余热与冷热电三联供的方法相结合，提高了稠油采出量、余热回收率和冷能利用效率，降低了开采成本，减少了环境污染，为稠油开采过程中余热的浪费问题提供了新的解决思路；(3)利用冷热电三联供的方法将稠油开采余热用于热水器、卡琳娜循环和气化LNG的热源，将LNG冷能用于低温制冷循环的冷源，使得工艺流程更贴近实际，资源利用更贴近生活。
附图说明
图1为本发明一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：
本发明专利具体涉及一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，详细方案如下，所采用的装置包括：SAGD热采井组(1)，注汽井筒(2)，采出井筒(3)，汽水分离器(4)，锅炉(5)，第一预热器(6)，第二预热器(7)，第二换热器(8)，LNG泵(9)，热水器(10)，第一蒸发器(11)，气液分离器(12)，高温回热器(13)，第一膨胀机(14)，第一发电机(15)，控制阀(16)，混合器(17)，低温回热器(18)，第一冷凝器(19)，工质泵(20)，第二膨胀机(21)，第二发电机(22)，压缩机(23)，第二冷凝器(24)，节流阀(25)，第二蒸发器(26)；
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，将SAGD热采井组(1)开采过程中产生的高温采出液余热在第二预热器(7)用于锅炉给水预热后，进入第二换热器(8)给LNG一级气化过程提供热量；将锅炉排出的烟气余热通入卡琳娜循环的第一蒸发器(11)，作为循环的热源，为循环发电提供热能，剩余热量通入热水器(10)与冷水换热；卡琳娜循环中，在第一冷凝器(19)中吸收LNG冷量后的低温低压氨水混合液经工质泵(20)加压后依次通入低温回热器(18)，高温回热器(13)和第一蒸发器(11)，得到的高温高压氨水混合物通入气液分离器(12)，被分离出的富氨饱和蒸汽进入第一膨胀机(14)，膨胀做功驱动第一发电机(15)发电，由于被分离出的贫氨饱和液仍具有相对较高的温度和压力，作为热源通入高温回热器(13)，经控制阀(16)节流降压后，与降温降压后的富氨溶液在混合器(17)中混合后，为低温回热器(18)提供热源，通过第一冷凝器(19)为LNG二级气化提供热量，降温降压至氨水饱和溶液后回到工质泵(20)构成封闭的卡琳娜循环回路；LNG经过两级吸热气化后，变为低温天然气进入第二膨胀机(21)直接膨胀做功，驱动第二发电机(22)发电；在低温制冷循环中，R134a的低压蒸汽被压缩机(23)吸入并压缩为高压蒸汽后排至第二冷凝器(24)，低温低压状态下的天然气流经第二冷凝器(24)，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体，高压液体经过节流阀(25)后喷入第二蒸发器(26)，并在相应的低压下蒸发，吸取周围空气的热量，达到制冷的目的。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，方法中通过卡琳娜循环对燃油注汽锅炉排放的较高温度烟气余热进行回收利用，利用LNG冷能为卡琳娜循环提供冷源，在回收余热的同时气化LNG，余热回收率可达92.5％，折油耗0.023t，有效的降低了开采成本，合理利用资源。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，方法中将卡琳娜循环发电和天然气直接膨胀做功发电用于稠油开采，可以为开采过程提供电能，同时提高LNG冷能的利用率，系统年发电量约达3.002MkW·h。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，方法中利用低温天然气的剩余冷量为热空气的制冷提供冷量，依据空调制冷原理，所述低温制冷循环系统中的制冷工质采用R134a。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，方法中LNG气化后得到的常温常压天然气可以通入城镇燃气管网，满足在用气高峰时燃气管网调峰的需要。
所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，高温采出液为锅炉给水预热后，其剩余热能为LNG一级气化过程所吸收，经换热后，高温采出液温度降至20℃。
Claims (6)
1.一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，方法中采用的装置包括：SAGD热采井组(1)，注汽井筒(2)，采出井筒(3)，汽水分离器(4)，锅炉(5)，第一预热器(6)，第二预热器(7)，第二换热器(8)，LNG泵(9)，热水器(10)，第一蒸发器(11)，气液分离器(12)，高温回热器(13)，第一膨胀机(14)，第一发电机(15)，控制阀(16)，混合器(17)，低温回热器(18)，第一冷凝器(19)，工质泵(20)，第二膨胀机(21)，第二发电机(22)，压缩机(23)，第二冷凝器(24)，节流阀(25)，第二蒸发器(26)；其特征在于，应用SAGD热采井组(1)技术，以高压蒸汽为热源注入油井，将稠油在地下熔化后与冷凝的热水一起泄入井组收集管采出，大幅度地提高了石油采收率，但同时产生了大量余热，包括高温采出液的余热，高温分离水和烟气余热等；锅炉给水通过第一预热器(6)和第二预热器(7)进行预热后，进入锅炉；LNG经过LNG泵(9)加压后，通过管路依次与第二换热器(8)，第一冷凝器(19)，第二膨胀机(21)，第二发电机(22)和第二蒸发器(26)连接，构成LNG循环；压缩机(23)通过管路依次与第二冷凝器(24)，节流阀(25)和第二蒸发器(26)连接并回到压缩机(23)构成封闭的低温制冷循环回路；第一冷凝器(19)通过另一管路与氨水混合物工质连接，其出口处的氨水溶液通过工质泵(20)升压后依次进入低温回热器(18)，高温回热器(13)，第一蒸发器(11)吸热升温至两相状态，氨水混合溶液进入气液分离器(12)，分离出的富氨饱和蒸气进入第一膨胀机(14)膨胀做功后变为低温低压状态，并驱动第一发电机(15)发电，分离出的贫氨饱和液进入高温回热器(13)释放热量后，通过控制阀(16)节流降压，将节流降压降温后的贫氨溶液和膨胀降压后的富氨溶液在混合器(17)中混合后，为低温回热器(18)提供热源，再回到第一冷凝器(19)构成封闭的卡琳娜循环回路；由锅炉(5)产生的烟气经过第一蒸发器(11)为氨水提供热量后，进入热水器(10)与低温供热水管连接，满足家用热水器供热水需要。
2.如权利要求1所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，通过卡琳娜循环对燃油注汽锅炉排放的较高温度烟气余热进行回收利用，利用LNG冷能为卡琳娜循环提供冷源，在回收余热的同时气化LNG，余热回收率可达92.5％，折油耗0.023t，有效的降低了开采成本，合理利用资源。
3.如权利要求1所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，将卡琳娜循环发电和天然气直接膨胀做功发电用于稠油开采，可以为开采过程提供电能，同时提高LNG冷能的利用率，系统年发电量约达3.002MkW·h。
4.如权利要求1所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，在低温制冷循环中，利用低温天然气的剩余冷量为热空气的制冷提供冷量，依据空调制冷原理，所述低温制冷循环系统中的制冷工质采用R134a。
5.如权利要求1所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，LNG气化后得到的常温常压天然气可以通入城镇燃气管网，满足在用气高峰时燃气管网调峰的需要。
6.如权利要求1所述的一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供方法，其特征在于，高温采出液为锅炉给水预热后，其剩余热能为LNG一级气化过程所吸收，经换热后，高温采出液温度降至20℃。
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