一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及稠油開采工藝和槽式太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及稠油蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐等注蒸汽采油中用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]槽式太陽能集熱技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的清潔能源新技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。槽式太陽能集熱系統(tǒng)除了可以發(fā)電外，還可以提供工業(yè)生產(chǎn)所需要的蒸汽。在石油工業(yè)中，對于一些粘度大、凝固點高、流動性差的稠油，通常是依靠燃燒煤炭、渣油或天然氣的方式生產(chǎn)稠油開采所需要的蒸汽，但這種蒸汽生產(chǎn)方式能耗高，污染大，成本高，不適合油田低碳綠色可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)一種可替代的清潔能源技術(shù)，產(chǎn)生稠油開采所需要的蒸汽參數(shù)，對于提高稠油開采效果、降低稠油開采成本具有重要的意義。
[0003]稠油開采過程中利用太陽能提供蒸汽的應(yīng)用并不多見，其原因主要有兩個方面，一是傳統(tǒng)的太陽能集熱技術(shù)只能被動接收太陽光，集熱效率低，自動化程度不高，抗風(fēng)抗打擊力弱，并且只能產(chǎn)生低品相的蒸汽，蒸汽溫度、蒸汽壓力等參數(shù)達(dá)不到稠油開采的要求，造成傳統(tǒng)的太陽能集熱技術(shù)在石油領(lǐng)域應(yīng)用受限。另外，稠油開采工藝具有周期性特點，注蒸汽與采油往往交替循環(huán)實施，當(dāng)注汽井在注蒸汽一段時間后，往往需要停注進(jìn)行原油的開采，轉(zhuǎn)為采油井；當(dāng)采油井開采一段時間后，原油產(chǎn)量逐步下降明顯，需要重新向井底注入蒸汽，此時采油井又轉(zhuǎn)變?yōu)樽⑵?，依次交替循環(huán)運行。這種周期性注蒸汽的特征要求太陽能集熱裝置具有可移動性，但太陽能集熱裝置系統(tǒng)較為復(fù)雜，配套設(shè)備多，很難實現(xiàn)設(shè)備的快速移動安裝，種種原因造成了太陽能利用時間十分有限，單位蒸汽成本顯著增大，不利于太陽能集熱技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
[0004]槽式太陽能高溫集熱系統(tǒng)是采用高精度拋物面反射鏡將太陽光匯聚到真空集熱管上，加熱真空集熱管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)，最高可達(dá)到400°C，高溫導(dǎo)熱介質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器換熱產(chǎn)生高品質(zhì)的過熱蒸汽，可以滿足稠油開采所需要的蒸汽參數(shù)。一方面，與傳統(tǒng)太陽能集熱技術(shù)相比，槽式太陽能集熱系統(tǒng)可實現(xiàn)定日追蹤，集熱效率高，相關(guān)設(shè)備和產(chǎn)品使用壽命長，抗風(fēng)抗打擊能力強，并且在惡劣環(huán)境中仍能正常工作，適用范圍大幅增加，是一種非常理想的可替代清潔能源新技術(shù)。另一方面，由于稠油注汽開采具有周期性特征，即注完蒸汽后要停注進(jìn)行原油開采，開采一段時間后產(chǎn)量下降，又需要重新注入蒸汽采油。這種周期性循環(huán)注汽開采的特征，可能會造成槽式太陽能高溫集熱裝置生產(chǎn)蒸汽的過程呈現(xiàn)注汽-停注-注汽的階段性特征，大大減少了太陽能的有效注汽時間，降低了槽式太陽能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，不利于該技術(shù)在油田領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的第一目的在于提供一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，該裝置可以產(chǎn)生溫度360°C，壓力14MPa的過熱蒸汽，以解決傳統(tǒng)太陽能集熱裝置中蒸汽參數(shù)不達(dá)標(biāo)、集熱效率低下、自動化程度不高、抗風(fēng)抗打擊力不強的一系列技術(shù)問題。本實用新型的第二目的在于提供一種全新的槽式太陽能高溫集熱交替循環(huán)注蒸汽工藝改造方法，該方法可以與稠油開采周期性特點相結(jié)合，持續(xù)提供稠油開采所需的蒸汽，解決太陽能集熱裝置利用率較低，蒸汽生產(chǎn)成本高的發(fā)展瓶頸，拓展槽式太陽能集熱技術(shù)在石油領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
[0006]槽式太陽能高溫集熱裝置能否與稠油注汽開采的周期性特點緊密結(jié)合，對太陽能利用效率、單位蒸汽生產(chǎn)成本具有決定性的影響。傳統(tǒng)的太陽能集熱技術(shù)由于蒸汽溫度低、集熱效率低、使用壽命短，不適合用于稠油熱采?，F(xiàn)行的槽式太陽能高溫集熱裝置具有集熱效率高、抗風(fēng)能力強、使用壽命長的優(yōu)勢，可以產(chǎn)生滿足稠油開采所需的過熱蒸汽。但是，僅僅解決這些問題，還不足以體現(xiàn)槽式太陽能高溫集熱裝置在稠油開采應(yīng)用的廣闊前景，必須根據(jù)稠油注汽開采周期性特征，設(shè)計一套適合于稠油注汽開采的工藝改造方法，將槽式太陽能高溫集熱裝置產(chǎn)生的蒸汽能持續(xù)被油井利用，最大限度提高太陽能利用時間，在保證可靠穩(wěn)定運行的同時，又可以提高槽式太陽能高溫集熱裝置的經(jīng)濟(jì)性。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，包括拋物面槽式集熱系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、高溫高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、油田污水處理系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng);所述拋物面槽式集熱系統(tǒng)用于將收集的太陽能儲存在所述儲熱系統(tǒng)中，所述儲熱系統(tǒng)將熱能供給所述高溫高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)以產(chǎn)生過熱蒸汽，所述油田污水處理系統(tǒng)用于換熱后產(chǎn)生過熱蒸汽輸送給采油井，循環(huán)利用，所述自動控制系統(tǒng)用于系統(tǒng)跟蹤、數(shù)據(jù)采集、報警監(jiān)測。
[0008]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述儲熱系統(tǒng)是熔鹽儲熱系統(tǒng)，儲熱介質(zhì)優(yōu)選硝酸鹽類混合物，貯熱熔融鹽都是液態(tài)，冷/熱鹽分別存儲在獨立的存儲罐里。
[0009]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述槽式集熱系統(tǒng)是拋物面槽式集熱系統(tǒng)，所述拋物面槽式集熱系統(tǒng)包含一系列串、并聯(lián)的高效槽式聚光集熱器。
[0010]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述高效槽式聚光集熱器包括高精度拋物面反射鏡、真空集熱管8、定日追蹤系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)支架。
[0011]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述高溫高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括給水預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器和過熱器，可以將從集熱場流出的高溫導(dǎo)熱油經(jīng)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)換熱后產(chǎn)出溫度360°C，壓力14MPa的過熱蒸汽。
[0012]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述油田污水處理系統(tǒng)是油井采出水循環(huán)回收系統(tǒng)，稠油注汽采油過程中會帶出大量的污水，污水經(jīng)過處理后再次進(jìn)入給水管道，所述處理優(yōu)選沉淀、分離、凈化、除油、軟化一系列處理，換熱后產(chǎn)生過熱蒸汽輸送給采油井，循環(huán)利用。
[0013]根據(jù)上述一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，其中，所述自動控制系統(tǒng)包括跟蹤系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動報警監(jiān)測系統(tǒng)，整個自動控制系統(tǒng)按照無人值守的方式設(shè)計，配有總控系統(tǒng)；所述自動控制系統(tǒng)優(yōu)選同時系統(tǒng)配置遠(yuǎn)程監(jiān)控接口，提供運行、報警和故障等信息的監(jiān)控和記錄。
[0014]本實用新型中更為重要的是一種槽式太陽能集熱裝置與稠油開采相結(jié)合的工藝改造方法，其特征為:采用槽式拋物型反射鏡將太陽光匯聚在焦線上，將安裝在聚光軸上的集熱管內(nèi)部的導(dǎo)熱流體加熱，導(dǎo)熱流體再通過換熱系統(tǒng)將水加熱成水蒸汽，蒸汽沿井筒注入地層形成蒸汽腔，增強稠油的流動性，從而使石油順利采出。由于稠油熱采具有周期性特點，當(dāng)注入的蒸汽量達(dá)到設(shè)計時的蒸汽量時，注蒸汽工藝結(jié)束，這種特征有可能會造成槽式太陽能集熱裝置無法全年綜合利用，太陽能利用率不高，因此，本實用新型根據(jù)稠油熱采的工藝特點，將槽式太陽能集熱裝置生產(chǎn)的蒸汽與稠油開采的周期無縫銜接。其基本思路為:采用交替循環(huán)的工藝改造方法，將槽式太陽能集熱裝置與蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)等熱力采油方法結(jié)合，作為一個整體統(tǒng)籌規(guī)劃，當(dāng)槽式太陽能集熱裝置通過管道系統(tǒng)向注蒸汽井組注入蒸汽時，采油生產(chǎn)井組進(jìn)行稠油的開采，待注蒸汽結(jié)束后，原來的注蒸汽井組開采采油，原來的生產(chǎn)井組停止生產(chǎn)，開始利用槽式太陽能集熱裝置注入蒸汽，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒄羝M，依次往復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)槽式太陽能裝置的持續(xù)蒸汽供給，采出更多的原油。
【附圖說明】
[0015]圖1槽式太陽能高溫集熱裝置主要系統(tǒng)配置圖
[0016]圖2高效槽式聚光集熱器結(jié)構(gòu)圖
[0017]圖3槽式太陽能高溫集熱交替循環(huán)注蒸汽采油工藝流程示意圖一
[0018]圖4槽式太陽能高溫集熱交替循環(huán)注蒸汽采油工藝流程示意圖二
[0019]圖5注采平衡階段示意圖
[0020]圖6注采反轉(zhuǎn)階段示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。
[0022]本實用新型是一種用于稠油注汽開采的槽式太陽能高溫集熱裝置，尤其涉及到槽式太陽能高溫集熱裝置與稠油開采技術(shù)相結(jié)合的工藝改造方法。
[0023]本實用新型中的槽式太陽能高溫集熱裝置主要包括拋物面槽式集熱系統(tǒng)1、熔鹽儲熱系統(tǒng)2、高溫高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3、油田污水處理系統(tǒng)4，以及自動控制系統(tǒng)5。
[0024]本實用新型所述的拋物面槽式集熱系統(tǒng)I主要包含一系列串、并聯(lián)的高效槽式聚光集熱器6。高效槽式聚光集熱器6由高精度拋物面反射鏡7、真空集熱管8、定日追蹤系統(tǒng)9、以及鋼結(jié)構(gòu)支架10組合而成。
[0025]本實用新型所述的熔鹽儲熱系統(tǒng)是為了解決太陽能的間歇性和不穩(wěn)定性，具體的儲熱系統(tǒng)規(guī)?？梢愿鶕?jù)項目要求和太陽能資源的情況來配置。儲熱介質(zhì)采用硝酸鹽類混合物，貯熱熔融鹽都是液態(tài)，冷/熱鹽分別存儲在獨立的存儲罐里。白天太陽集熱系統(tǒng)收集的太陽能將被儲存在熱能存儲系統(tǒng)中，并在日落前后釋放出來，以延長日照時數(shù)以外運行時數(shù)，并實現(xiàn)持續(xù)運行和提高功率輸出的平穩(wěn)性。
[0026]本實用新型所述的高溫高壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3由給水預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器和過熱器組成，可以將從集熱場流出的高溫導(dǎo)熱油經(jīng)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)換熱后產(chǎn)出溫度360°C，壓力14MPa的過熱蒸汽