處理排放物以提高油采收率的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】處理排放物以提高油采收率
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的相互引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月8日提交的名稱(chēng)為“處理排放物以提高油采收率”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)61/775，167的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部引入本申請(qǐng)作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)作例證的實(shí)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(shí)施方案有關(guān)。據(jù)信本論述有助于提供框架以促進(jìn)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(chēng)為燃?xì)廨啓C(jī)的布雷頓循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可以適合于在近似化學(xué)計(jì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)稱(chēng)為超低排放技術(shù)(ULET)。一些ULET發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)的廢熱以產(chǎn)生壓力倍增的過(guò)熱蒸汽，其用于凝汽式汽輪機(jī)中產(chǎn)生額外的軸功率。在公開(kāi)號(hào)為W02012003079的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)中，上述方案被公開(kāi)以及稱(chēng)為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPG)。實(shí)施CCPG的發(fā)電廠稱(chēng)為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠或者，簡(jiǎn)稱(chēng)為，聯(lián)合循環(huán)電廠。燃?xì)廨啓C(jī)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(lèi)的其它技術(shù)相比，可以在相對(duì)低成本的情況下運(yùn)行。
[0006]蒸汽輪機(jī)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(yùn)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(lèi)的污染物的水進(jìn)料。盡管在ULET發(fā)動(dòng)機(jī)中水作為燃燒過(guò)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(jī)鍋爐使用。水凈化成本常常價(jià)格高昂因而常常該水被簡(jiǎn)單丟棄。而且，盡管在聯(lián)合循環(huán)電廠中蒸汽輪機(jī)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?xì)廨啓C(jī)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(jì)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(guó)專(zhuān)利US4，271，664公開(kāi)了具有廢氣再循環(huán)的輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)具有開(kāi)環(huán)布雷頓循環(huán)運(yùn)行的主動(dòng)力汽輪機(jī)。供給到該主動(dòng)力汽輪機(jī)的空氣供給來(lái)自閉環(huán)朗肯循環(huán)汽輪機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，其從布雷頓汽輪機(jī)排放物取得熱能。在部分負(fù)荷運(yùn)行期間一部分排放氣體再循環(huán)進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)口之內(nèi)。然而，沒(méi)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(kāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本申請(qǐng)公開(kāi)的實(shí)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(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)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(bǔ)給水。
[0010]另一實(shí)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(lái)自聯(lián)合循環(huán)電廠中燃?xì)廨啓C(jī)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(bǔ)給料流。蒸汽輪機(jī)由至少一部分水蒸汽驅(qū)動(dòng)以及至少另一部分水蒸汽注入烴類(lèi)儲(chǔ)層用于熱力開(kāi)采過(guò)程。
[0011]另一實(shí)施方案提供用于產(chǎn)生電力以及從儲(chǔ)層熱力開(kāi)采烴的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)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(jìn)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(bǔ)給水以產(chǎn)生該水蒸汽料流。
【附圖說(shuō)明】
[0012]通過(guò)參照以下詳細(xì)說(shuō)明以及附圖更好理解本技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(kāi)采系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)圖解示意圖；
[0014]圖2是另一開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化方框圖，其圖解了該開(kāi)發(fā)的熱電聯(lián)合裝置詳圖；
[0015]圖3是另一開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化方框圖，其圖解了該開(kāi)發(fā)的熱電聯(lián)合裝置詳圖；
[0016]圖4是附圖3開(kāi)發(fā)的一部分的簡(jiǎn)化方框圖，其圖解了按照第一實(shí)施方案所述開(kāi)發(fā)的HRSG詳圖;
[0017]圖5是附圖3開(kāi)發(fā)的一部分的簡(jiǎn)化方框圖，其圖解了按照第二實(shí)施方案所述開(kāi)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(xì)說(shuō)明部分，公開(kāi)本技術(shù)的具體實(shí)施方案。然而，在以下說(shuō)明具體至本技術(shù)特定的實(shí)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(jiǎn)單提供作例證的實(shí)施方案的說(shuō)明。因此，該技術(shù)不局限于如下所述的特定實(shí)施方案，而是包括附加權(quán)利要求書(shū)真實(shí)精神以及范圍內(nèi)的全部替代、改進(jìn)以及等同物。
[0022]首先，為便于參考，所顯示的是用于本申請(qǐng)某些特定的術(shù)語(yǔ)以及它們的如本文上下文所用的意思。本申請(qǐng)使用術(shù)語(yǔ)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(yǔ)最寬的定義，如在至少一種印刷出版物或者頒發(fā)專(zhuān)利所反映的那樣。此外，該本技術(shù)不限制如下顯示術(shù)語(yǔ)的使用，因?yàn)槠鹣嗤蛘呦嗨菩Ч娜客任?、同義詞、新發(fā)展以及術(shù)語(yǔ)或者技術(shù)，被認(rèn)為在本權(quán)利要求書(shū)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(lèi)型可以包括脂肪烴、芳烴、樹(shù)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(shù)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(wàn)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(lèi)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(kāi)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(kāi)，"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(yè)。該方法，也公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利US 4，946，597中，對(duì)油砂連同水以及苛性堿一起應(yīng)用劇烈機(jī)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(guò)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(jī)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(qǐng)也稱(chēng)為〃聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠〃)包括燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、以及熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)、以及應(yīng)用蒸汽-燃?xì)廨啓C(jī)二者產(chǎn)生電力。該燃?xì)廨啓C(jī)按開(kāi)放或者半封閉式的布雷頓循環(huán)運(yùn)行，以及該蒸汽輪機(jī)按朗肯循環(huán)運(yùn)行。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠利用來(lái)自該燃?xì)廨啓C(jī)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(jī)以動(dòng)力。在給該蒸汽輪機(jī)以動(dòng)力之后，該水蒸汽可以冷凝以及所得到的水返回至HRSG。該燃?xì)廨啓C(jī)以及該蒸汽輪機(jī)可以分別使用以獨(dú)立給發(fā)電機(jī)以動(dòng)力，或者在替換的實(shí)施方案中，該蒸汽輪機(jī)可以與該燃?xì)廨啓C(jī)組合經(jīng)由共同傳動(dòng)軸以共同驅(qū)動(dòng)單一發(fā)電機(jī)。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(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電廠效率可以超過(guò)44%，而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠效率可超過(guò)60%。燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)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(jī)〃是通過(guò)使用功(即，壓縮)增加氣體壓力的機(jī)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(guò)管道傳輸、注入油井之內(nèi)、或者其它過(guò)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(chēng)為冷凝物，因?yàn)樗a(chǎn)生于水蒸汽冷凝，盡管該夾帶水滴也可來(lái)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(kāi)采過(guò)程，其中井是通過(guò)循環(huán)蒸汽注入、經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間熱處理、以及抽吸原油產(chǎn)品。具體說(shuō)，CSS包括經(jīng)由水平井在長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)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(jìn)入儲(chǔ)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(lèi)液化。然后該油類(lèi)可以在地面上采出。該生產(chǎn)以及因此該油類(lèi)開(kāi)采可以經(jīng)由位于更深深度的另一水平井進(jìn)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(kāi)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(kāi)發(fā)〃是利用整合的地面設(shè)施開(kāi)采烴以及長(zhǎng)期規(guī)劃的方案。盡管可以包括多緊