技术特征：
1.一种用于稠油热采蒸汽生产的能量梯级利用方法，所述方法利用太阳能辅助稠油热采系统实现能量梯级利用，所述太阳能辅助稠油热采系统包括太阳能集热子系统、补燃子系统、蒸汽生产子系统及控制子系统，其中，太阳能集热子系统包括不同类型的太阳能集热器；该能量梯级利用方法包括：采用不同类型的太阳能集热器收集不同能量品质的太阳能集热能；通过补燃子系统燃料燃烧产生燃烧热能；通过控制子系统控制太阳能集热子系统及补燃子系统提供与所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段所需能量品质相匹配的热能，以生产所述稠油热采蒸汽，其中，通过控制子系统根据所述稠油热采蒸汽的热力参数及所述太阳能集热能的总量控制需要提供的燃烧热能的总量。2.根据权利要求1所述的能量梯级利用方法，其中，不同类型的太阳能集热器包括非聚光的太阳能集热器或聚光比小于一定值的太阳能集热器或聚光比大于一定值的太阳能集热器；所述采用不同类型的太阳能集热器收集不同能量品质的太阳能集热能包括：采用非聚光的太阳能集热器或聚光比小于一定值的太阳能集热器收集第一能量品质的太阳能集热能；采用聚光比大于一定值的太阳能集热器收集第二能量品质的太阳能集热能；其中，第一能量品质低于第二能量品质。3.根据权利要求2所述的能量梯级利用方法，其中，所述控制子系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块；所述通过控制子系统控制太阳能集热子系统及补燃子系统提供与所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段所需能量品质相匹配的热能包括：采用第一控制模块调节所述蒸汽生产子系统的给水流量、压力参数及蒸汽流量，以控制所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段匹配不同能量品质的热能；所述控制子系统根据所述稠油热采所需蒸汽的热力参数及所述太阳能集热能的总量控制需要提供的燃烧热能的总量包括：采用第二控制模块控制所述太阳能集热子系统的视日轨迹跟踪角度，以提高收集不同能量品质的太阳能集热能时的光学效率，并根据太阳能的辐照参数计算收集的太阳能集热能的总量；采用第三控制模块根据注汽井内压力参数及温度参数计算所述稠油热采所需蒸汽的热力参数，根据所述热力参数计算所述稠油热采蒸汽生产所需的热能；以及根据所述太阳能集热能与所述稠油热采蒸汽生产所需的热能的品质和总量关系控制需要提供的燃烧热能的总量。4.根据权利要求3所述的能量梯级利用方法，其中，所述蒸汽生产子系统包括给水软化装置、第一给水泵、第二给水泵、蒸汽发生器和蒸汽过热器；采用第一控制模块调节蒸汽生产子系统的给水流量、压力参数及蒸汽流量，以控制蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段匹配不同能量品质的热能包括：在所述太阳能集热能能够满足所述稠油热采蒸汽生产所需的热能的情况下，利用所述
太阳能集热能提供不同蒸汽生产阶段所需的热能；其中，通过第一给水泵驱动给水软化装置储存的软化水进入非聚光的太阳能集热器或聚光比小于一定值的太阳能集热器，以吸收所述第一能量品质的太阳能集热能进行预热；通过第二给水泵将预热后的软化水加压后依次送入蒸汽发生器和蒸汽过热器，以吸收第二能量品质的太阳能集热能进行蒸汽生产及蒸汽过热；在所述太阳能集热能无法满足所述稠油热采蒸汽生产所需的热能但所述太阳能集热能不为零的情况下，利用所述太阳能集热能及所述燃烧热能提供不同蒸汽生产阶段所需的热能，其中，通过第一给水泵驱动给水软化装置储存的软化水进入非聚光的太阳能集热器或聚光比小于一定值的太阳能集热器，以吸收所述第一能量品质的太阳能集热能进行预热；通过第二给水泵将预热后的软化水加压后依次送入蒸汽发生器和蒸汽过热器，以吸收第二能量品质的太阳能集热进行蒸汽发生或蒸汽过热；再将蒸汽过热器输出的蒸汽输入补燃子系统以吸收所述燃烧热能进行高温加热或过热；在所述太阳能集热能为零的情况下，通过第一给水泵驱动给水软化装置储存的软化水进入第二给水泵进行升压后送入所述补燃子系统以吸收所述燃烧热能进行蒸汽生产。5.根据权利要求2所述的能量梯级利用方法，其中，所述控制子系统根据所述稠油热采蒸汽的热力参数及所述太阳能集热能的总量控制需要提供的燃烧热能的总量还包括：通过所述控制子系统控制传感器实时测量所述稠油热采蒸汽的热力参数，并根据测量的所述稠油热采蒸汽的热力参数调整所述稠油热采蒸汽所需热能的供应。6.根据权利要求2所述的能量梯级利用方法，其中，所述太阳能辅助稠油热采系统还包括余热子系统；所述方法还包括：采用余热子系统收集所述补燃子系统排烟释放的烟气余热；通过控制子系统控制太阳能集热子系统、补燃子系统及余热子系统提供与所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段所需能量品质相匹配的热能。7.根据权利要求6所述的能量梯级利用方法，其中，所述蒸汽生产子系统包括给水软化装置、第一给水泵、第二给水泵、蒸汽发生器和蒸汽过热器；所述通过控制子系统控制太阳能集热子系统、补燃子系统及余热子系统提供与所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段所需能量品质相匹配的热能包括：通过第一给水泵驱动给水软化装置储存的软化水进入非聚光的太阳能集热器或聚光比小于一定值的太阳能集热器，以吸收所述第一能量品质的太阳能集热能进行预热；通过第二给水泵给预热后的软化水加压，并将一部分加压后的软化水送入余热子系统，以吸收所述烟气余热，将吸收烟气余热后的软化水与另一部分加压后的软化水汇合后依次送入蒸汽发生器和蒸汽过热器，以吸收第二能量品质的太阳能集热进行蒸汽发生及蒸汽过热；再将蒸汽过热器输出的蒸汽输入补燃子系统以吸收所述燃烧热能进行高温加热。8.根据权利要求1所述的能量梯级利用方法，其中，所述太阳能辅助稠油热采系统还包括储热子系统；所述方法还包括：在所述太阳能集热能多于所述稠油热采蒸汽生产所需的热能的情况下，采用所述储热子系统储存多余的太阳能集热能，并在太阳能集热能不足时予以补充。
9.根据权利要求2所述的能量梯级利用方法，其中，采用平板式的太阳能集热器收集所述第一能量品质的太阳能集热能；采用线性菲涅尔式或槽式或塔式或碟式的太阳能集热器收集所述第二能量品质的太阳能集热能。
技术总结
本公开提供一种用于稠油热采蒸汽生产的能量梯级利用方法，该方法利用太阳能辅助稠油热采系统进行能量梯级利用，太阳能辅助稠油热采系统包括太阳能集热子系统、补燃子系统、蒸汽生产子系统及控制子系统，其中，太阳能集热子系统包括不同类型的太阳能集热器；该能量梯级利用方法包括：采用不同类型的太阳能集热器收集不同能量品质的太阳能集热能；通过补燃子系统的燃料燃烧产生燃烧热能；通过控制子系统控制太阳能集热子系统及补燃子系统提供与所述蒸汽生产子系统的不同蒸汽生产阶段所需能量品质相匹配的热能，以生产所述稠油热采蒸汽，其中，通过控制子系统根据所述稠油热采蒸汽的热力参数及所述太阳能集热能的总量控制需要提供的燃烧热能的总量。需要提供的燃烧热能的总量。需要提供的燃烧热能的总量。
技术研发人员：白章 郑博 李琦 巩亮
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2021/11/21