處理排放物以提高油采收率的制作方法
【專利說明】處理排放物以提高油采收率
[0001]相關(guān)申請的相互引用
[0002]本申請要求2013年3月8日提交的名稱為“處理排放物以提高油采收率”的美國專利申請61/775，167的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部引入本申請作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)作例證的實施方案涉及從聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠回收廢熱用于提高油采收率的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]本部分意圖是介紹本領(lǐng)域的各方面，其可以與本技術(shù)例證性實施方案有關(guān)。據(jù)信本論述有助于提供框架以促進更好理解本技術(shù)的具體方面。因此，很清楚本部分應(yīng)該就此而論理解，而非必須作為現(xiàn)有技術(shù)的陳述。
[0005]通常被稱為燃氣輪機的布雷頓循環(huán)發(fā)動機可以適合于在近似化學(xué)計量的狀態(tài)燃燒燃料而使排放氣體再循環(huán)。由于由發(fā)動機排放產(chǎn)生的主要是具有低污染物含量的惰性氣體，上述發(fā)動機稱為超低排放技術(shù)(ULET)。一些ULET發(fā)動機應(yīng)用燃氣輪機的廢熱以產(chǎn)生壓力倍增的過熱蒸汽，其用于凝汽式汽輪機中產(chǎn)生額外的軸功率。在公開號為W02012003079的國際專利申請中，上述方案被公開以及稱為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPG)。實施CCPG的發(fā)電廠稱為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠或者，簡稱為，聯(lián)合循環(huán)電廠。燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠相當(dāng)高效以及與諸如煤以及核電之類的其它技術(shù)相比，可以在相對低成本的情況下運行。
[0006]蒸汽輪機在聯(lián)合循環(huán)電廠中依靠高質(zhì)量的，即，干燥的水蒸汽運行最高效。干燥水蒸汽產(chǎn)生需要基本上不含諸如礦物、鹽、以及二氧化硅之類的污染物的水進料。盡管在ULET發(fā)動機中水作為燃燒過程副產(chǎn)品產(chǎn)生，但是這水質(zhì)量低劣以及因此不容易被蒸汽輪機鍋爐使用。水凈化成本常常價格高昂因而常常該水被簡單丟棄。而且，盡管在聯(lián)合循環(huán)電廠中蒸汽輪機產(chǎn)生排放水，此水也是低品質(zhì)的以及因此在許多情況下被丟棄。
[0007]另外，盡管使用燃氣輪機的廢熱以產(chǎn)生另外的軸功率而不是只將它排放，使聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠總效率改善，但是該廢熱存在更經(jīng)濟的應(yīng)用。然而，當(dāng)前的聯(lián)合循環(huán)電廠不具備條件應(yīng)用該廢熱或者與該廢熱一起產(chǎn)生水蒸汽用于任何可供選擇的目的。
[0008]例如，Earnest的美國專利US4，271，664公開了具有廢氣再循環(huán)的輪機發(fā)動機。該發(fā)動機具有開環(huán)布雷頓循環(huán)運行的主動力汽輪機。供給到該主動力汽輪機的空氣供給來自閉環(huán)朗肯循環(huán)汽輪機獨立驅(qū)動的壓縮機，其從布雷頓汽輪機排放物取得熱能。在部分負荷運行期間一部分排放氣體再循環(huán)進入壓縮機進口之內(nèi)。然而，沒有廢熱或者與該廢熱一起產(chǎn)生的水蒸汽的其它應(yīng)用被公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本申請公開的實施方案提供使用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠產(chǎn)生用于烴生產(chǎn)的水蒸汽的方法。該方法包括使用來自燃氣輪機系統(tǒng)排放料流的熱量產(chǎn)生水蒸汽、由排放料流中燃燒產(chǎn)物冷凝出水流、以及使用該水流作為用于產(chǎn)生水蒸汽的補給水。
[0010]另一實施方案提供在烴生產(chǎn)中使用聯(lián)合循環(huán)電廠排放物的方法。該方法包括使用來自聯(lián)合循環(huán)電廠中燃氣輪機系統(tǒng)排放料流的廢熱產(chǎn)生水蒸汽以及由排放料流冷凝出水流。該水流用作產(chǎn)生水蒸汽的補給料流。蒸汽輪機由至少一部分水蒸汽驅(qū)動以及至少另一部分水蒸汽注入烴類儲層用于熱力開采過程。
[0011]另一實施方案提供用于產(chǎn)生電力以及從儲層熱力開采烴的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括燃氣輪機系統(tǒng)，設(shè)置其以產(chǎn)生作為燃燒副產(chǎn)物的熱的排放料流。系統(tǒng)也包括熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，設(shè)置其以利用該熱的排放料流產(chǎn)生水蒸汽料流，其中該HRSG由在該熱的排放料流中的燃燒產(chǎn)物產(chǎn)生冷凝物料流。設(shè)置進料系統(tǒng)以利用該冷凝物料流作為提供至HRSG的至少一部分補給水以產(chǎn)生該水蒸汽料流。
【附圖說明】
[0012]通過參照以下詳細說明以及附圖更好理解本技術(shù)優(yōu)勢，其中:
[0013]圖1是具有水蒸汽產(chǎn)生熱電聯(lián)供設(shè)施的熱力開采系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)圖解示意圖；
[0014]圖2是另一開發(fā)簡化方框圖，其圖解了該開發(fā)的熱電聯(lián)合裝置詳圖；
[0015]圖3是另一開發(fā)簡化方框圖，其圖解了該開發(fā)的熱電聯(lián)合裝置詳圖；
[0016]圖4是附圖3開發(fā)的一部分的簡化方框圖，其圖解了按照第一實施方案所述開發(fā)的HRSG詳圖;
[0017]圖5是附圖3開發(fā)的一部分的簡化方框圖，其圖解了按照第二實施方案所述開發(fā)的HRSG詳圖;
[0018]圖6是在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中利用廢熱方法的工藝流程圖；以及
[0019]圖7是在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中利用廢熱方法的另一工藝流程圖。
[0020]發(fā)明詳述
[0021]在下文中詳細說明部分，公開本技術(shù)的具體實施方案。然而，在以下說明具體至本技術(shù)特定的實施方案或者特定的應(yīng)用的程度上，這意圖是僅用于作例證以及簡單提供作例證的實施方案的說明。因此，該技術(shù)不局限于如下所述的特定實施方案，而是包括附加權(quán)利要求書真實精神以及范圍內(nèi)的全部替代、改進以及等同物。
[0022]首先，為便于參考，所顯示的是用于本申請某些特定的術(shù)語以及它們的如本文上下文所用的意思。本申請使用術(shù)語的含義范圍不局限于以下，應(yīng)該給與本領(lǐng)域技術(shù)人員曾給與該術(shù)語最寬的定義，如在至少一種印刷出版物或者頒發(fā)專利所反映的那樣。此外，該本技術(shù)不限制如下顯示術(shù)語的使用，因為起相同或者相似效果的全部同等物、同義詞、新發(fā)展以及術(shù)語或者技術(shù)，被認為在本權(quán)利要求書范圍之內(nèi)。
[0023]〃瀝青〃是自然存在的重油材料。它常常是在油砂中存在的烴組分。瀝青成分不同，這取決于更多揮發(fā)性組分的損失程度。它可以從非常粘性、焦油狀、半固體材料至固體形式變化。在瀝青中存在的烴類型可以包括脂肪烴、芳烴、樹脂、以及瀝青烯。一般的瀝青組成可以是:
[0024]19重量％ (wt.% )脂肪經(jīng)，其可以是5wt.% -30wt.% ,或者更多；
[0025]19wt.%瀝青稀,其可以是5wt.% -30wt.% ,或者更多；
[0026]30wt.%芳徑，其可以是15wt.% -50wt.%，或者更多；
[0027]32wt.%樹脂，其可以是15wt.% -50wt.% ,或者更多；以及
[0028]一些數(shù)量的硫，其可以多于7wt.%。
[0029]此外，瀝青可以包含一些水以及氮化合物，其從少于0.4wt.%至多于0.7wt.%。金屬含量，盡管量少，但可以要除去以避免污染產(chǎn)物合成原油(SCO)。鎳可以從少于75ppm(百萬分之一)至多于200ppm變化。f凡可以是少于200ppm至多于500ppm。在瀝青中存在烴類型的百分比可以變化。
[0030]該〃克拉克熱水提取方法〃或者"CHWE"最初開發(fā)用于從油砂分離瀝青，基于Dr.K.A.Clark的工作，以及在論文中由Corti等公開，"Athabasca MineableOil Sands: The RTR/Gulf Extract1n Process Theoretical Model of BitumenDetachment, 〃The 4th UNITAR/UNDP Internat1nal Conference on Heavy Crude and TarSands Proceedings,第 5 卷，Edmonton, AB, 8 月 7-12 日，1988 年，第 41-44，71 頁。該方法，也公開在美國專利US 4，946，597中，對油砂連同水以及苛性堿一起應(yīng)用劇烈機械攪拌以使該顆粒瓦解以及形成淤漿，在其之后該淤漿通過分離槽用于浮選瀝青，從其撇取出瀝青。該方法可以在環(huán)境溫度下操作，調(diào)整劑加入該淤漿。早期方法使用溫度為85°C及以上連同劇烈機械攪拌以及能效非常低?；瘜W(xué)品添加劑、特別是堿已經(jīng)用以輔助此方法。
[0031]〃聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠〃或者"CCPP〃(本申請也稱為〃聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠〃)包括燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機、以及熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)、以及應(yīng)用蒸汽-燃氣輪機二者產(chǎn)生電力。該燃氣輪機按開放或者半封閉式的布雷頓循環(huán)運行，以及該蒸汽輪機按朗肯循環(huán)運行。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠利用來自該燃氣輪機排放物熱量以使在HRSG中水沸騰產(chǎn)生水蒸汽。使用所產(chǎn)生水蒸汽以給蒸汽輪機以動力。在給該蒸汽輪機以動力之后，該水蒸汽可以冷凝以及所得到的水返回至HRSG。該燃氣輪機以及該蒸汽輪機可以分別使用以獨立給發(fā)電機以動力，或者在替換的實施方案中，該蒸汽輪機可以與該燃氣輪機組合經(jīng)由共同傳動軸以共同驅(qū)動單一發(fā)電機。與朗肯-循環(huán)或者僅水蒸汽發(fā)電廠相比較，這些聯(lián)合循環(huán)氣體/蒸汽發(fā)電廠通常具有更高能量轉(zhuǎn)換效率。目前，簡單循環(huán)發(fā)電廠效率可以超過44%，而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠效率可超過60%。燃氣輪機與蒸汽輪機聯(lián)合協(xié)同使用產(chǎn)生更高聯(lián)合循環(huán)效率。
[0032]〃壓縮機〃是通過使用功(即，壓縮)增加氣體壓力的機械。因此，低壓氣體(例如在約35kPa)可以壓縮成高壓氣體(例如約6，895kPa)用于通過管道傳輸、注入油井之內(nèi)、或者其它過程。
[0033]如本文所用的，〃冷凝物〃包括由水蒸汽凝結(jié)形成的液態(tài)水。水蒸汽也可夾帶水滴形式液態(tài)水。此夾帶水也可稱為冷凝物，因為它產(chǎn)生于水蒸汽冷凝，盡管該夾帶水滴也可來源于在鍋爐中液態(tài)水向水蒸汽不完全轉(zhuǎn)化。
[0034]〃周期注蒸汽增產(chǎn)〃或〃CSS〃 (又名〃蒸汽吞吐〃法)指熱原地開采過程，其中井是通過循環(huán)蒸汽注入、經(jīng)受長時間熱處理、以及抽吸原油產(chǎn)品。具體說，CSS包括經(jīng)由水平井在長時間的時段(例如數(shù)周至數(shù)月)內(nèi)循環(huán)引入高溫(例如約300°C -400°C )水蒸汽進入儲層之內(nèi)。這可以容許該水蒸汽加熱該礦化層以及使該油類液化。然后該油類可以在地面上采出。該生產(chǎn)以及因此該油類開采可以經(jīng)由位于更深深度的另一水平井進行。
[0035]〃脫水裝置〃是用于從氣體混合物除去呈氣態(tài)或者液態(tài)形式的水的裝置?！撍?公開寬泛的任何含水量降低。一般，脫水含烴原料可以使大部分該含水量基本上除去，例如，少于約5%體積水或者少于約1%，這取決于該特定的原料以及初始含水量。就某些氣體料流而言，比1%少得多的含水量可以是合乎需要的。
[0036]〃開發(fā)〃是利用整合的地面設(shè)施開采烴以及長期規(guī)劃的方案。盡管可以包括多緊