用于蒸汽产生的系统和方法与流程

本公开整体提供了用于产生在各种应用(包括增强油回收过程)中使用的蒸汽的系统和方法。具体地，本公开提供包括电极煮器和一个或多个热交换器的系统和方法以及此类煮器和热交换器用于蒸汽产生的用途。

背景技术：

1、蒸汽在许多应用中是有用的，特别是在热增强油回收(eor)技术中。热eor整体涉及将蒸汽注入含油地层中以释放并降低油的粘度。代表性的蒸汽注入技术包括循环、蒸汽驱、蒸汽辅助重力排水(sagd)及使用竖直和/或水平注入井，或此类井的组合，以及在每个井中连续、可变速率和/或间歇蒸汽注入的其他策略。

2、热eor操作通常需要在许多天到许多年的时间段内产生蒸汽。在从井中回收烃期间，还从井中产生含有一些残余烃的水(″产生的水″)。产生的水可具有高水平的钙和镁、高盐浓度、呈溶解油的形式的高有机内容物，并且可比具有更接近中性ph的ph的其他煮器给水更具酸性。通常，这种产生的水可在最少处理或未处理之后作为煮器给水(bfw)提供给燃气煮器以生成蒸汽。

3、代表性的燃气蒸汽产生系统是直通蒸汽发生器(otsg)，诸如在例如us20110017449中示出的。otsg通过使单程热交换器中的水与来自燃烧过程的热接触而产生蒸汽。又一个蒸汽生成系统包括热回收蒸汽发生器(hrsg)，该hrsg使来自气体涡轮的燃烧气体在单程热交换器中与水接触，该蒸汽生成系统以连续模式操作。然而，两者都依赖于矿物燃料燃烧并因此排放co2，该co2显著地促成所产生的原油的碳强度。

4、通过将阳光引导到含有产生的水以直接产生蒸汽(诸如us2020185586或us20140318792)或输送到热交换器用于从产生的水生成蒸汽的热传递流体(诸如us4513733)的管道上，集中式太阳能已被用于生成蒸汽。然而，集中式太阳能技术的成本可能相对高于其他可再生资源。

5、另一个代表性的蒸汽产生系统涉及电动煮器，诸如由us6205289公开的。然而，来自eor的产生的水通常不适于用作本申请中提及的电极煮器的bfw。虽然可处理产生的水以去除硬水水质、烃、盐和其他杂质，但是此类处理对于热eor应用而言通常成本过高，该热eor应用通常需要大量的产生的水来转换成蒸汽。虽然可使用其他的电煮器，如电阻加热器，但是它们具有与电极煮器类似的挑战，因为可能需要大规模的水净化，同时它们也比电极煮器具有显著更低的成本效益。

6、因此，仍然需要解决这些挑战的蒸汽产生系统和方法。

技术实现思路

1、因此，本公开提供了一种用于生成蒸汽的方法，该方法包括：将具有小于200μs/cm的电导率的给水提供给电极煮器，其中该电极煮器具有至少5兆瓦(mw)的容量；由该电极煮器将该给水转换成饱和蒸汽，其中该饱和蒸汽具有在至少3.5mpa至高达14mpa的范围内的压力和在240℃至高达340℃的范围内的温度；将该饱和蒸汽作为第一流体提供给热交换部件；将具有超过200μs/cm的电导率的水作为第二流体提供给该热交换器；通过与该饱和蒸汽的间接热转移在该热交换部件中加热该第二流体以生成湿蒸汽，该湿蒸汽具有比该饱和蒸汽的该温度低2℃至高达30℃的范围的温度和在至少0.5mpa至高达13mpa的范围内的压力；通过与该第二流体的间接热转移在该热交换部件中至少部分地冷凝该饱和蒸汽以产生冷凝流体；以及将该冷凝流体的至少一部分提供给该电极煮器，以用作低导电性水的一部分来生成所述饱和蒸汽。

2、本公开也提供一种用于生成蒸汽的系统，该系统包括：电极煮器，该电极煮器被构造成将具有小于200μs/cm的电导率的给水转换成饱和蒸汽，该饱和蒸汽具有在3.5mpa至高达14mpa的范围内的压力以及在240℃至高达340℃的范围内的温度，其中该电极煮器具有至少5兆瓦(mw)的容量；热交换部件，该热交换部件与该电极煮器流体连通以接收该饱和蒸汽，其中所述热交换器被构造成接收具有超过200μs/cm的电导率的水作为到该热交换器的第二流体，并且允许该饱和蒸汽与该第二流体之间的间接热转移，以将(i)该第二流体转换成具有比该饱和蒸汽的该温度低2℃至高达30℃的范围的温度和在至少0.5mpa至高达13mpa的范围内的压力的湿蒸汽以及将(ii)该饱和蒸汽转换成冷凝流体。该系统还包括再循环管线，该再循环管线位于该热交换器的出口与该电极煮器的入口之间，以将该冷凝流体的至少一部分提供给该电极煮器以用作生成该饱和蒸汽的该给水。

3、该湿蒸汽的至少一部分可用于注入地下烃地层中以进行烃回收。该系统特别适于将湿蒸汽供应到用于热eor中蒸汽注入的设备。

技术特征：

1.一种用于生成蒸汽的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中至少50％的所述冷凝流体被提供给所述电极煮器以用于生成所述饱和蒸汽。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤e还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤e还包括：

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述第一热交换器提供将所述第二流体转换成所述湿蒸汽所需的总热能的30％至高达45％。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述预加热的第二流体处于液相。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括提供所述湿蒸汽的至少一部分以用于注入到地下烃地层中以进行烃回收。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中为所述电极煮器的操作供电的电力包括由电源产生的绿色能源。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电源选自由以下项组成的组：太阳能光伏板、风力涡轮、水力、用前述中的任何一者或多者充电的电池以及它们的任意组合。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述电力的至少一部分由一个或多个太阳能光伏板生成。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述电源被包括在孤岛电网中，由此所述电极煮器完全由所述电源产生的绿色能源供电。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述电源包括孤岛太阳能pv微电网。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，所述方法还包括提供所述绿色能源的至少一部分以供烃回收场使用。

14.一种用于生成蒸汽的系统，所述系统包括：

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述热交换部件还包括：

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述热交换部件还包括：

17.根据权利要求15或16所述的系统，其中所述第一热传递表面积小于所述第二热传递表面积的50％。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的系统，其中为所述电极煮器的所述操作供电的电力包括来自电源的绿色能源。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的系统，其中所述热交换部件流体地连接到湿蒸汽导管，以从所述热交换部件接收所述湿蒸汽并且将所述湿蒸汽引导到用于热eor中的蒸汽注入的设备。

技术总结
本公开提供了用于蒸汽产生的方法和系统。方法包括将具有小于200μS/cm的电导率的给水提供给电极煮器，并由该电极煮器将该给水转换成饱和蒸汽。将该饱和蒸汽作为第一流体提供给热交换部件。具有超过200μS/cm的电导率的水作为第二流体被提供给该热交换部件，其中该第二流体通过与该饱和蒸汽的间接热转移被加热以生成湿蒸汽。通过与该第二流体的该间接热转移在该热交换部件中至少部分地冷凝该饱和蒸汽。将由此获得的冷凝流体的至少一部分反馈到该电极煮器，以用作低导电性水的一部分来生成所述饱和蒸汽。

技术研发人员：J·D·麦克林,I·H·J·普洛门,G·迪诺拉
受保护的技术使用者：国际壳牌研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19