本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)，具體地說(shuō)是一種輔助稠油開(kāi)采的煙道氣組分優(yōu)化裝置及方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、稠油資源儲(chǔ)量豐富，因其粘度高、流動(dòng)性差等特點(diǎn)，開(kāi)采難度較大。目前開(kāi)發(fā)稠油最有效的辦法就是降低粘度，提高其流動(dòng)性，從而提高采出程度和開(kāi)發(fā)效果。注蒸汽熱力采油是稠油開(kāi)發(fā)的主體技術(shù)，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和sagd等方式。蒸汽吞吐是我國(guó)目前稠油熱采的主要方式，大部分進(jìn)入高輪次吞吐階段，開(kāi)發(fā)效果逐步變差，噸油成本不斷升高，亟待轉(zhuǎn)換開(kāi)發(fā)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)稠油的效益開(kāi)發(fā)。同時(shí)，在注蒸汽熱采過(guò)程中，注汽鍋爐燃燒產(chǎn)生大量煙道氣排放到大氣中，主要成分為n2、co2、h2o以及少量的o2等。全國(guó)每年排放預(yù)計(jì)超過(guò)200×108m3，環(huán)保問(wèn)題突出，如何實(shí)現(xiàn)煙道氣資源化利用和減排是亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

2、煙道氣是稠油熱采過(guò)程中因制備蒸汽而生成的副產(chǎn)品，主要包括氮?dú)夂投趸?。直接排入大氣?huì)損失部分熱能，同時(shí)加劇溫室效應(yīng)。將煙道氣注入儲(chǔ)層，從油藏角度可以提高減小熱損失，增加油藏壓力，降低原油粘度，改善流體流動(dòng)能力，提高采油速度；從社會(huì)角度可以減少碳排放，增加碳捕集，提高碳利用率，對(duì)于推動(dòng)國(guó)家綠色發(fā)展具有重要意義。

3、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn113803039a，公開(kāi)了一種油田無(wú)碳排放高溫高壓多元混相驅(qū)智能系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生油田用蒸汽和煙道氣，首先，通過(guò)煙氣組分調(diào)節(jié)裝置，保證蒸汽發(fā)生裝置尾端排出的所述煙道氣各組分含量在規(guī)定范圍內(nèi)；其次，利用煙氣凈化裝置對(duì)所述煙道氣進(jìn)行凈化；再利用減氮裝置降低所述煙道氣中的氮?dú)夂浚蛲ㄟ^(guò)減氮裝置對(duì)所述蒸汽發(fā)生裝置前端的空氣系統(tǒng)直接進(jìn)行減氮；最后，通過(guò)煙氣輸送裝置將經(jīng)過(guò)各項(xiàng)處理的煙道氣注入注入井。上述智能系統(tǒng)對(duì)煙道氣進(jìn)行凈化、減氮，雖然能將油田熱采傳統(tǒng)鍋爐工作時(shí)產(chǎn)生的煙道氣，安全、符合達(dá)標(biāo)的注入地下，實(shí)現(xiàn)煙道氣回注，從而在根本上解決了油田熱采傳統(tǒng)鍋爐的排放問(wèn)題。但是系統(tǒng)減氮成本較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)低成本、簡(jiǎn)便快速調(diào)節(jié)煙道氣組分。

4、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn114352250a，公開(kāi)了一種基于煙道氣組分優(yōu)化蒸汽驅(qū)的采油方法，通過(guò)調(diào)整煙道氣中氮?dú)馀c二氧化碳的比例，在驅(qū)替前、中期注入較多氮?dú)?，擴(kuò)大蒸汽波及范圍，在驅(qū)替后期提高蒸汽驅(qū)采收率，在驅(qū)替后期注入較多二氧化碳，加強(qiáng)洗油效果，提高油藏采收率。

5、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn116006145a，公開(kāi)了一種煙道氣多次循環(huán)組分優(yōu)化注蒸汽采油的系統(tǒng)及方法，包括煙道氣組分優(yōu)化管路和煙道氣注入管路。煙道氣組分優(yōu)化子系統(tǒng)通過(guò)煙道氣組分檢測(cè)裝置檢測(cè)煙道氣組分，并通過(guò)補(bǔ)充純氧、循環(huán)燃燒調(diào)控?zé)煹罋饨M分，從而適應(yīng)不同油藏以及同一油藏的不同采油階段。該發(fā)明通過(guò)采用煙道氣輔助蒸汽驅(qū)，不僅有效擴(kuò)大了蒸汽驅(qū)過(guò)程中形成的蒸汽腔體積，減少蒸汽用量，提高原油采收率；同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)注汽鍋爐發(fā)生器產(chǎn)生的煙道氣產(chǎn)出即利用，減少熱采過(guò)程中的碳排放，降低環(huán)境污染。

6、以上煙道氣輔助稠油油藏開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利主要針對(duì)注入工藝設(shè)備的研發(fā)、煙道氣輔助蒸汽驅(qū)以及煙道氣輔助火驅(qū)開(kāi)發(fā)等。而本發(fā)明所述的驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)技術(shù)則是利用蒸汽驅(qū)動(dòng)力與重力泄油雙重作用，采用直斜井注汽和水平井采油的立體開(kāi)發(fā)方式，可顯著提高產(chǎn)油水平和油汽比，是蒸汽吞吐中后期有效的穩(wěn)產(chǎn)提效接替技術(shù)。相比蒸汽驅(qū)、火驅(qū)等驅(qū)替開(kāi)發(fā)，驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)具有注采壓差較小的特殊性，因此其煙道氣注入需求也具有特殊性。研究表明輔助注入煙道氣可以提高驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)效果，但驅(qū)泄復(fù)合不同階段對(duì)煙道氣的成分以及注入量需求是不同的。因此，在煙道氣輔助驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)的應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)驅(qū)泄復(fù)合不同階段的開(kāi)發(fā)矛盾以及氮?dú)狻⒍趸嫉男再|(zhì)，調(diào)整注入煙道氣的成分以及氣汽比，進(jìn)一步提高驅(qū)泄復(fù)合的開(kāi)發(fā)效果。

7、總之，以上公開(kāi)技術(shù)的技術(shù)方案以及所要解決的技術(shù)問(wèn)題和產(chǎn)生的有益效果均與本發(fā)明不相同，針對(duì)本發(fā)明更多的技術(shù)特征和所要解決的技術(shù)問(wèn)題以及有益效果，以上公開(kāi)技術(shù)文件均不存在技術(shù)啟示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種輔助稠油開(kāi)采的煙道氣組分優(yōu)化裝置及方法和應(yīng)用，通過(guò)對(duì)驅(qū)泄復(fù)合不同階段內(nèi)煙道氣中氮?dú)夂投趸嫉谋壤约盁煹罋馀c蒸汽的比例進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以加強(qiáng)煙道氣在不同階段的降粘作用、保溫作用以及增能作用，從而提高煙道氣輔助驅(qū)泄復(fù)合的開(kāi)發(fā)效果，并可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙道氣中的氧氣含量，通過(guò)化學(xué)方法降低煙道氣中的氧氣含量，確保注汽安全和降低井筒腐蝕。

2、為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種輔助稠油開(kāi)采的煙道氣組分優(yōu)化裝置，包括煙道氣捕集流程、煙道氣注入流程，所述煙道氣捕集流程、煙道氣注入流程之間依次設(shè)置煙道氣捕集裝置、煙道氣除氧裝置、煙道氣處理注入系統(tǒng)；所述煙道氣處理注入系統(tǒng)包括依次連接的煙道氣除塵脫水系統(tǒng)、氮?dú)夂靠刂葡到y(tǒng)、煙道氣多級(jí)增壓系統(tǒng)，還包括用以控制的電氣控制系統(tǒng)和用以散熱的水循環(huán)換熱系統(tǒng)。

4、進(jìn)一步地，所述煙道氣除氧裝置包括外殼，所述外殼內(nèi)分為上導(dǎo)流區(qū)和下除氧區(qū)，所述上導(dǎo)流區(qū)設(shè)置有煙氣混合導(dǎo)流板，所述下除氧區(qū)設(shè)置有抽屜式除氧模塊；

5、具體地，所述煙道氣除氧裝置還設(shè)置有導(dǎo)流控制系統(tǒng)、氧含量傳感器，所述導(dǎo)流控制系統(tǒng)能根據(jù)氧含量傳感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)煙氣混合導(dǎo)流板的角度。

6、進(jìn)一步地，所述抽屜式除氧模塊為三級(jí)抽屜式除氧模塊，設(shè)置有一級(jí)固態(tài)陶瓷除氧塊、二級(jí)固態(tài)陶瓷除氧塊、三級(jí)固態(tài)陶瓷除氧塊。

7、進(jìn)一步地，所述煙道氣除塵脫水系統(tǒng)包括依次連接的入口過(guò)濾器、煙道氣入口分離器、煙道氣洗滌罐、分子篩脫水裝置；所述分子篩脫水裝置設(shè)置有干燥器排水裝置。

8、進(jìn)一步地，所述氮?dú)夂靠刂葡到y(tǒng)包括進(jìn)氣管線、出氣管線、氮?dú)鉂舛葌鞲衅?、過(guò)濾流量控制裝置、三級(jí)膜過(guò)濾分離裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)罐、廢氣處理裝置；

9、具體地，所述氮?dú)鉂舛葌鞲衅髟O(shè)置在進(jìn)氣管線上，所述進(jìn)氣管線通過(guò)過(guò)濾流量控制裝置與三級(jí)膜過(guò)濾分離裝置連通；

10、具體地，所述三級(jí)膜過(guò)濾分離裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)罐、廢氣處理裝置分別與出氣管線連接。

11、進(jìn)一步地，所述煙道氣多級(jí)增壓系統(tǒng)包括螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)組；

12、具體地，所述螺桿式壓縮機(jī)設(shè)置在煙道氣入口分離器與煙道氣洗滌罐之間，所述螺桿式壓縮機(jī)連接有潤(rùn)滑油箱；

13、具體地，所述往復(fù)式壓縮機(jī)組中串接有至少兩個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸的進(jìn)入管線上設(shè)置有進(jìn)氣緩沖罐，所述至少兩個(gè)氣缸中的第一個(gè)氣缸的進(jìn)氣管線上設(shè)置有聚結(jié)式過(guò)濾器。

14、進(jìn)一步地，所述電氣控制系統(tǒng)包括plc控制柜、配電柜，所述plc控制柜用以控制煙道氣除塵脫水系統(tǒng)、氮?dú)夂靠刂葡到y(tǒng)、煙道氣多級(jí)增壓系統(tǒng)中的工作部件；

15、具體地，所述配電柜用以為煙道氣除塵脫水系統(tǒng)、氮?dú)夂靠刂葡到y(tǒng)、煙道氣多級(jí)增壓系統(tǒng)中的工作部件提供電源。

16、進(jìn)一步地，所述水循環(huán)換熱系統(tǒng)包括煙道氣入口水冷器、熱交換器、級(jí)間冷卻器，所述煙道氣入口水冷器、熱交換器、級(jí)間冷卻器之間通過(guò)水循環(huán)匯管連通；

17、具體地，所述煙道氣入口水冷器設(shè)置在煙道氣入口分離器與螺桿式壓縮機(jī)之間，所述熱交換器設(shè)置在螺桿式壓縮機(jī)與煙道氣洗滌罐之間，每?jī)蓚€(gè)氣缸之間設(shè)置一個(gè)級(jí)間冷卻器；

18、具體地，所述熱交換器設(shè)置有循環(huán)水入口、循環(huán)水出口，所述循環(huán)水入口、循環(huán)水出口之間連接加熱管，所述加熱管用以加熱注蒸汽鍋爐的軟化水。

19、進(jìn)一步地，所述往復(fù)式壓縮機(jī)組為四級(jí)機(jī)組，所述氣缸設(shè)置四個(gè)；

20、具體地，所述往復(fù)式壓縮四級(jí)機(jī)組包括依次連接的聚結(jié)式過(guò)濾器、第一進(jìn)氣緩沖罐、第一氣缸、第一級(jí)間冷卻器、第二進(jìn)氣緩沖罐、第二氣缸、第二級(jí)間冷卻器、第三進(jìn)氣緩沖罐、第三氣缸、第四聚結(jié)式過(guò)濾器、第四進(jìn)氣緩沖罐、第四氣缸。

21、為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

22、一種輔助稠油開(kāi)采的煙道氣組分優(yōu)化裝置的采油方法，以下步驟：

23、s0、將煙道氣捕集流程與注蒸汽鍋爐的煙道連接，將煙道氣注入流程與注入井連接，將蒸汽鍋爐的蒸汽注入流程與注入井連接，通過(guò)電氣控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)煙道氣與蒸汽的比例、煙道氣中氮?dú)馀c二氧化碳的比例；

24、s1、調(diào)控?zé)煹罋馀c蒸汽的比例，使蒸汽多于煙道氣，此比例為第一比例，調(diào)控?zé)煹罋庵械獨(dú)馀c二氧化碳的比例，使煙道氣中二氧化碳多于氮?dú)猓吮壤秊榈诙壤?/p>

25、s2、蒸汽腔發(fā)育階段，向地層注入步驟s1中調(diào)控的蒸汽、煙道氣混合物，在水平井上方形成蒸汽腔；

26、s3、待步驟s2中形成的蒸汽腔到達(dá)儲(chǔ)層頂部后，調(diào)控蒸汽與煙道氣的比例，使蒸汽多于煙道氣，此比例為第三比例，調(diào)控?zé)煹罋庵械獨(dú)馀c二氧化碳的比例，使煙道氣中氮?dú)舛嘤诙趸?，此比例為第四比例?/p>

27、s4、蒸汽腔擴(kuò)展階段，向地層中注入步驟s3中調(diào)控的蒸汽、煙道氣混合物，蒸汽腔向兩側(cè)擴(kuò)展；

28、s5、待步驟s4中的蒸汽腔擴(kuò)展到邊界后，調(diào)控蒸汽與煙道氣比例，使煙道氣多于蒸汽，此比例為第五比例，調(diào)控?zé)煹罋鈪R總氮?dú)馀c二氧化碳的比例，使氮?dú)獯蠓嘤诙趸?，此比例為第六比例?/p>

29、s6、蒸汽腔下降階段，向地層中注入步驟s5中調(diào)控的蒸汽、煙道氣混合物，蒸汽腔向下發(fā)育。

30、進(jìn)一步地，在第一比例中蒸汽與煙道氣的體積之比為m1，m1≥200％；

31、具體地，在第二比例中氮?dú)馀c煙道氣總體積之比為n1，40％≤n1≤60％；

32、具體地，在第三比例中蒸汽與煙道氣的體積之比為m2，100％≤m2≤200％；

33、具體地，在第四比例中氮?dú)馀c煙道氣總體積之比為n2，60％≤n2≤80％；

34、具體地，在第五比例中蒸汽與煙道氣的體積之比為m3，50％≤m3≤100％；

35、具體地，在第六比例中氮?dú)馀c煙道氣總體積之比為n3，80％≤n3≤100％。

36、進(jìn)一步地，第一比例、第三比例、第五比例受地層溫度與壓力的影響，溫度越高、壓力越高，比值越大；

37、具體地，第二比例、第四比例、第六比例以地層條件下氣體體積和蒸汽的冷水當(dāng)量計(jì)算；

38、具體地，注入蒸汽的溫度為油藏飽和蒸汽溫度，煙道氣的溫度與蒸汽溫度相同；

39、具體地，蒸汽注入速度受油藏壓力影響，壓力越低，注汽速度越大。

40、為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

41、一種輔助稠油開(kāi)采的煙道氣組分優(yōu)化裝置和采油方法應(yīng)用于超稠油或特超稠油油藏。

42、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

43、本發(fā)明將驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程分為：目的為加速蒸汽腔形成的第一階段，輔助蒸汽腔擴(kuò)展的第二階段和提高經(jīng)濟(jì)效益的第三階段。第一階段，將蒸汽與二氧化碳為主的煙道氣混合注入地層，利用二氧化碳的降粘作用以及煙道氣的超覆作用，加速蒸汽腔到達(dá)油藏頂部；第二階段，提高煙道氣以及煙道氣中氮?dú)庾⑷氡壤?，利用煙道氣的超覆作用以及隔熱作用，降低油藏頂部的熱損失，輔助蒸汽腔向兩側(cè)擴(kuò)展；第三階段，進(jìn)一步提高煙道氣以及煙道氣中氮?dú)獾淖⑷氡壤?，利用煙道氣的增能作用，減少蒸汽注入量，提高經(jīng)濟(jì)效益。相比現(xiàn)有采用單一比例或固定注入量的煙道氣輔助驅(qū)泄復(fù)合，本發(fā)明在不同驅(qū)泄復(fù)合階段調(diào)整蒸汽與煙道氣的比例以及煙道氣中氮?dú)夂投趸嫉谋壤?，提高了采油速度，降低了生產(chǎn)投入，而且使煙道氣更有效地改善驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)的效果。

44、本發(fā)明提供的煙道氣組分優(yōu)化裝置和采油方法提高了對(duì)煙道氣的利用率，降低了環(huán)境污染，減少了溫室氣體的排放，通過(guò)回收煙道氣，根據(jù)不同驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)階段的需求，按比例注入，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高了采油速度，廣泛適用于采取驅(qū)泄復(fù)合立體開(kāi)發(fā)的超稠油和特超稠油油藏。