一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统及其应用.pdf

一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，包括：蒸汽引射系统、注汽锅炉系统、稠油开采系统、采出液分离系统和泡沫发生系统；所述注汽锅炉系统和所述蒸汽引射系统串联闭环设置；所述蒸汽引射系统、稠油开采系统和采出液分离系统串联闭环设置，在所述稠油开采系统上设置有泡沫发生系统。本发明采用蒸汽引射技术，利用高温高压蒸汽引射烟气，形成高压蒸汽-烟气混合流体；所述锅炉产生的高温高压蒸汽作为蒸汽引射器的工作流体，锅炉燃料燃烧产生的烟气作为蒸汽引射器的引射流体；本发明将采出液中的烟气分离、回注至蒸汽引射器中，实现烟气零排放；本发明既能实现对地层非均质性的调剖封堵，又能满足注入管柱的防腐蚀要求。

1.  一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，该系统包括：蒸汽引射系统、注汽锅炉系统、稠油开采系统、采出液分离系统和泡沫发生系统；
所述注汽锅炉系统和所述蒸汽引射系统串联闭环设置；所述蒸汽引射系统、稠油开采系统和采出液分离系统串联闭环设置，在所述稠油开采系统上设置有泡沫发生系统。

2.  如权利要求1所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述蒸汽引射系统包括蒸汽引射器、蒸汽入口、烟气入口和蒸汽-烟气混合流体输送管路，在所述蒸汽入口处还设置有阀杆。

3.  如权利要求2所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述注汽锅炉系统包括锅炉，所述锅炉包括炉膛和锅筒；所述蒸汽引射器通过所述蒸汽入口、蒸汽管路与所述锅筒相连通；所述炉膛通过引风机和烟气管路与所述蒸汽引射器的烟气入口相连。

4.  如权利要求2所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述采出液分离系统包括气液分离器，所述气液分离器通过烟气回收管路、烟气管路与所述蒸汽引射器的烟气入口相连。

5.  如权利要求4所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述稠油开采系统包括井口管控、所述井口管控包括两个进料管和注井管，所述两个进料管端分别与所述蒸汽-烟气混合流体输送管路和泡沫发生系统相连通，所述注井管与稠油井组相连通；所述稠油井组的原油采出液通过管路流入所述气液分离器。

6.  如权利要求1所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述泡沫发生系统包括高温起泡剂注入泵。

7.  如权利要求2所述的一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，其特征在于，所述蒸汽引射器包括与蒸汽管路相连的蒸汽喷嘴、吸入室和混合室，在所述混合室和蒸汽-烟气混合流体输送管路之间设置有扩压管。

8.  一种如权利要求1-7任意一项所述系统的应用方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)根据稠油井组的开采需要，向其注入蒸汽、烟气混合流体和高温起泡剂溶液；
(2)通过蒸汽引射器，利用锅炉产生蒸汽并引入混合室；将吸入室中的烟气引射进入混合室，形成蒸汽-烟气混合流体；
(3)调节阀杆实现对蒸汽-烟气混合流体的压力和流量的调节；
(4)蒸汽-烟气混合流体经蒸汽-烟气混合流体输送管路、井口管控注入稠油井组，辅助稠油开采；
(5)原油采出液进入气液分离器，分离出的烟气经烟气回收管路进入吸入室，进行回收再利用；
(6)当蒸汽-烟气辅助稠油开采出现气窜需要调剖封堵时，开启高温起泡剂注入泵，将高温起泡剂溶液与蒸汽-烟气混合流体段塞式注入稠油井组中进行封窜。

一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统及其应用
技术领域
本发明涉及一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统及其应用，属于热力采油和烟道气捕集、利用与埋存的技术领域。
背景技术
由于地层压力会大幅下降，油田注蒸汽开发进入中、后期以后，单一地蒸汽吞吐采油效果已不明显。在原来注入蒸汽的基础上，向油井中注入氮气或二氧化碳能够起到较好开发效果。当二氧化碳大量溶于原油中时，由于它在水和油中的溶解度很高，可以起到使原油体积膨胀，粘度下降的作用；也具有提高油藏渗透率、改善流度比等突出效果。由于氮气在水中的溶解度小，粘度与甲烷接近，而且它的体积系数和压缩系数都比其他气体的大，和多数流体混合时呈泡沫状态，能对流体起到一定的举升作用，故利用氮气进行混相驱等多种驱油方式，可以提高油气采收率。
稠油热采过程中使用了大量的注汽锅炉，锅炉燃料的燃烧不可避免地产生大量烟气，将这部分烟气直接排放到大气中不仅会加剧温室效应，还会由于烟气的排放将会携带大量热量，造成能源浪费。然而，考虑到锅炉产生的烟气的主要成分是氮气(80％～85％)和二氧化碳(10％～15％)，其中的氮气具有驱油作用，而二氧化碳也能对油藏降粘、改善流动性，另外成本也较低，因而把烟气注入油层可以起到驱油作用，可以提高原油采收率，实现烟气的资源化利用。
另外回收利用烟气非常有利于保护环境。2005年2月16日《京都议定书》的生效，表明温室气体引发的温室效应对地球生态系统、经济发展、人类健康和生活质量产生的负面影响已不容忽视。二氧化碳的大量排放是引发温室效应的主要原因，控制二氧化碳排放量已经成为各国关注的焦点，我国对此也高度重视，中央明确提出降低能耗和减少排放污染是当前能源工作领域的两大重点。因此，为了保护环境，同时也是为了充分利用二氧化碳资源，对排放的二氧化碳进行回收、利用是利国利民的大事。所以，将烟气注入油藏辅助稠油开采，无论在提高原油采收率还是在环境保护、节能减排等方面，都具有非常重要意义。
中国专利CN103233709发明了一种基于二氧化碳辅助SAGD开采超稠油油藏的CCUS系统及方法，通过该发明将能实现稠油开采过程中的“二氧化碳零排放”、“含油污水零排放”、“含油污泥零排放”的三个零排放目标。但是该方法中需要将锅炉烟气进行净化分离，将分 离得到的二氧化碳、氮气分别再利用。仔细分析可以发现，之所以需要将锅炉烟气进行净化分离，也是迫于现场注入工艺限制。锅炉中排放出的烟气温度较高，一般在140℃～250℃，并且烟气中含有粉尘颗粒、氮氧化物、二氧化硫等物质，无法直接进入压缩机进行压缩，从而无法达到现场施工所需的注入压力，从而导致目前在油气田开采领域实现对烟气利用、埋存过程中需要对其进行净化分离处理，提高了投资成本，进而限制了该种技术在稠油热采领域的推广应用。
中国专利申请CN103775042提出了一种基于富氧锅炉生产高温高压蒸汽-烟气的系统及方法，利用富氧锅炉使得燃料充分燃烧，提高锅炉烟气中二氧化碳浓度，利用蒸汽与烟气混注或是段塞式注入的方式实现蒸汽-烟气的注入。但是，该专利并未从根本上解决锅炉烟气直接增压问题，仍需将锅炉烟气进行净化，然后再压缩，工艺设备复杂，投资较大；另一方面，在蒸汽-烟气混注时，未曾考虑注入过程中蒸汽冷凝与烟气混合所带来的腐蚀问题，腐蚀的发生不仅会导致生产成本的增加，严重时还会危及现场施工安全。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统。
本发明还提供一种上述系统的应用方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，包括：蒸汽引射系统、注汽锅炉系统、稠油开采系统、采出液分离系统和泡沫发生系统；
所述注汽锅炉系统和所述蒸汽引射系统串联闭环设置；所述蒸汽引射系统、稠油开采系统和采出液分离系统串联闭环设置，在所述稠油开采系统上设置有泡沫发生系统。
所述蒸汽引射系统包括蒸汽引射器、蒸汽入口、烟气入口和蒸汽-烟气混合流体输送管路，在所述蒸汽入口处还设置有阀杆。
所述注汽锅炉系统包括锅炉，所述锅炉包括炉膛和锅筒；所述蒸汽引射器通过所述蒸汽入口、蒸汽管路与所述锅筒相连通；所述炉膛通过引风机和烟气管路与所述蒸汽引射器的烟气入口相连。
所述采出液分离系统包括气液分离器，所述气液分离器通过烟气回收管路、烟气管路与所述蒸汽引射器的烟气入口相连。
所述稠油开采系统包括井口管控、所述井口管控包括两个进料管和注井管，所述两个进料管端分别与所述蒸汽-烟气混合流体输送管路和泡沫发生系统相连通，所述注井管与稠油井组相连通；所述稠油井组的原油采出液通过管路流入所述气液分离器。
所述泡沫发生系统包括高温起泡剂注入泵。
根据本发明优选的，所述蒸汽引射器包括与蒸汽管路相连的蒸汽喷嘴、吸入室和混合室， 在所述混合室和蒸汽-烟气混合流体输送管路之间设置有扩压管。
一种如上述系统的应用方法，包括步骤如下：
(1)根据稠油井组的开采需要，向其注入蒸汽、烟气混合流体和高温起泡剂溶液；
(2)通过蒸汽引射器，利用锅炉产生蒸汽并引入混合室；将吸入室中的烟气引射进入混合室，形成蒸汽-烟气混合流体；
(3)调节阀杆实现对蒸汽-烟气混合流体的压力和流量的调节；
(4)蒸汽-烟气混合流体经蒸汽-烟气混合流体输送管路、井口管控注入稠油井组，辅助稠油开采；
(5)原油采出液进入气液分离器，分离出的烟气经烟气回收管路进入吸入室，进行回收再利用；
(6)当蒸汽-烟气辅助稠油开采出现气窜需要调剖封堵时，开启高温起泡剂注入泵，将高温起泡剂溶液与蒸汽-烟气混合流体段塞式注入稠油井组中进行封窜。以提高其波及系数。
本发明的优势在于：
(1)本发明采用蒸汽引射技术，利用高温高压蒸汽引射烟气，形成高压蒸汽-烟气混合流体；本发明中所述的锅炉既可以是燃煤锅炉，也可以是燃油燃气锅炉，锅炉产生的高温高压蒸汽作为蒸汽引射器的工作流体，锅炉燃料燃烧产生的烟气作为蒸汽引射器的引射流体；本发明采用气液分离技术，将采出液中的烟气分离、回注至蒸汽引射器中，实现烟气零排放；本发明采用高温起泡剂与蒸汽-烟气混合流体段塞式注入、地下起泡的方法，既能实现对地层非均质性的调剖封堵，又能满足注入管柱的防腐蚀要求。
(2)利用蒸汽引射器，将油田注汽锅炉产生的烟气注入油藏，不仅能进行稠油开采，而且实现烟气的资源化利用，减少二氧化碳、二氧化硫等气体排放，极大地保护了环境。
(3)锅炉中产生的烟气不需要进行除尘等工艺处理。以往之所以需要对烟气进行除尘等工艺处理很大程度上是压缩机工作要求，而本发明通过蒸汽引射器实现对烟气的增压，从而从根本上解决了对烟气除尘等工艺处理的要求，简化了现场施工工艺，节约了投资成本。
(4)锅炉中产生的烟气不需要进行脱硫、脱硝等工艺处理。以往之所以需要对烟气进行脱硫、脱硝等工艺处理很大程度上是基于防腐蚀需要，而本发明通过压力调节，控制蒸汽引射器所产生的蒸汽-烟气混合流体中烟气的分压，降低烟气酸凝结点，进而保证在蒸汽-烟气混合流体输送过程及注入地下过程中无冷凝水析出，从而满足烟气输送及注入过程中的防腐蚀要求。
(5)采用可调节式蒸汽引射器，通过调节阀杆相对蒸汽喷嘴喉部的位置，实现蒸汽-烟气混合流体的压力和流量的调节，满足现场施工需要。
(6)高温起泡剂与蒸汽-烟气混合流体的段塞式注入，既能满足注入井柱的防腐蚀需求，又能实现对地层非均质性的调剖，增大蒸汽-烟气混合流体的波及系数，提高其利用效率。
附图说明
图1为本发明所述系统的连接示意图；
在图1中，1—锅炉给水；2—锅炉；2-1—炉膛；2-2—锅筒；3—引风机；4—烟气管路；5—烟气；6—蒸汽管路；7—蒸汽；8—蒸汽引射器；9—阀杆；10—蒸汽喷嘴；11—吸入室；12—混合室；13—扩压管；14—蒸汽-烟气混合流体；15—蒸汽-烟气混合流体输送管路；16—井口管控；17—稠油井组；18—原油采出液；19—气液分离器；20—烟气回收管路；21—烟气；22—阀门；23—高温起泡剂注入泵；24—高温起泡剂溶液。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图进一步说明本发明，但不限于此。
实施例1、
如图1所示。
一种基于蒸汽引射的油田注汽锅炉烟气资源化利用系统，包括：蒸汽引射系统、注汽锅炉系统、稠油开采系统、采出液分离系统和泡沫发生系统；
所述注汽锅炉系统和所述蒸汽引射系统串联闭环设置；所述蒸汽引射系统、稠油开采系统和采出液分离系统串联闭环设置，在所述稠油开采系统上设置有泡沫发生系统。
所述蒸汽引射系统包括蒸汽引射器8、蒸汽入口、烟气入口和蒸汽-烟气混合流体输送管路15，在所述蒸汽入口处还设置有阀杆9。
所述注汽锅炉系统包括锅炉2，所述锅炉2包括炉膛2-1和锅筒2-2；所述蒸汽引射器8通过所述蒸汽入口、蒸汽管路6与所述锅筒2-2相连通；所述炉膛2-1通过引风机3和烟气管路4与所述蒸汽引射器8的烟气入口相连。
所述采出液分离系统包括气液分离器19，所述气液分离器19通过烟气回收管路20、烟气管路4与所述蒸汽引射器8的烟气入口相连。
所述稠油开采系统包括井口管控16、所述井口管控16包括两个进料管和注井管，所述两个进料管端分别与所述蒸汽-烟气混合流体输送管路15和泡沫发生系统相连通，所述注井管与稠油井组17相连通；所述稠油井组17的原油采出液18通过管路流入所述气液分离器19。
所述泡沫发生系统包括高温起泡剂注入泵23。
根据本发明优选的，所述蒸汽引射器8包括与蒸汽管路6相连的蒸汽喷嘴、吸入室10和混合室12，在所述混合室12和蒸汽-烟气混合流体输送管路15之间设置有扩压管13。
实施例2、
一种如实施例1所述系统的应用方法，包括步骤如下：
(1)根据稠油井组17的开采需要，向其注入蒸汽、烟气混合流体14和高温起泡剂溶液 24；
(2)通过蒸汽引射器8，利用锅炉2产生蒸汽并引入混合室12；将吸入室10中的烟气引射进入混合室12，形成蒸汽-烟气混合流体14；
(3)调节阀杆9实现对蒸汽-烟气混合流体14的压力和流量的调节；
(4)蒸汽-烟气混合流体14经蒸汽-烟气混合流体输送管路15、井口管控16注入稠油井组17，辅助稠油开采；
(5)原油采出液进入气液分离器19，分离出的烟气经烟气回收管路20进入吸入室10，进行回收再利用；
(6)当蒸汽-烟气辅助稠油开采出现气窜需要调剖封堵时，开启高温起泡剂注入泵23，将高温起泡剂溶液与蒸汽-烟气混合流体段塞式注入稠油井组中进行封窜。以提高其波及系数。