无碳排放联合油气发电方法及装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明无碳排放联合油气发电方法及装备，属于清洁能源技术领域。
【背景技术】
[0002]
实现全球长期平均温度上升限制在2°C以下(2DS)的气候目标，关系全球环境和人类命运。实现目标的关键之一，是要尽快实现减少化石燃料碳排放的CCS(碳捕集封存)技术全流程规模化应用。然而，如图7、图8所示，由于受制于现有化石燃料的分散利用方式，长期以来CCS技术涉及的化石燃料的开采源、碳排放源和封存汇三者相互之间距离遥远，碳的捕集、运输和封存各环节及整体存在的额外碳排放问题，以及碳的地下储存长期安全性问题均难克服，致使CCS技术长期得不到很好地实现，特別是全流程应用不成规模。
【发明内容】
[0003]
本发明为克服现有技术缺点，提出一种无碳排放联合油气发电方法及装备，所要达到的目的是:以油气资源集约分散利用方式，规模化减排既安全封存化石燃料产生的二氧化碳，并提高油气资源的可开采量，为实现2°C全球气候目标增加一种突破性清洁能源解决方案。所述的油气资源包括油田和/或气田产出的石油和/或天然气，以及煤层气。
[0004]本发明无碳排放联合油气发电方法的技术方案是:
一种无碳排放联合油气发电方法，步骤包括:从油气田开采油气，将开采的油气就地燃烧发电，燃烧发电产生的含碳、氮烟气就地回注油气田，以封存二氧化碳并提高油气米收率;所述从油气田开采油气，是以油气开采设施通过开采/回注井从油田和/或气田开采石油和/或天然气;所述的就地燃烧发电，是通过就地燃烧发电厂以就地油气开采设施开采的油气发出电能，该电能由电网输电设施对外部电网输出电力;所述的含碳、氮烟气就地回注油气田，是使含二氧化碳，或二氧化碳与氮气混合的气体，由烟气增压就地回注设施通过开采/回注井就地回注油气田。
[0005]进一步的技术方案是:
所述的无碳排放联合油气发电方法，其就地燃烧发电的步骤还包括:在燃烧过程鼓入氧气以使燃烧产生烟气中的二氧化碳纯度提高的富氧燃烧。
[0006]所述的无碳排放联合油气发电方法，其含碳、氮烟气就地回注油气田，是将含碳、氮烟气经由抗腐蚀性管道设施输送增压回注油气田。
[0007]所述的无碳排放联合油气发电方法，其含碳、氮烟气就地回注油气田，是将含碳、氮烟气经过脱除硫化物腐蚀性气体的脱腐装置处理后增压回注油气田。
[0008]所述的无碳排放联合油气发电方法，其就地燃烧发电厂其动力冷却介质是水和/
或空气。
[0009]所述的无碳排放联合油气发电方法，其对外部电网输出电力，是通过电力电缆向包括所在国家电网、国际电网、洲际电网输出电力，和/或向就地燃烧发电厂近旁建立的油气加工厂输出电力。
[0010]—种用于本发明无碳排放联合油气发电方法的无碳排放联合油气发电装备技术方案是:它包括油气开采设施，与该油气开采设施连接的就地燃烧发电厂，还有用于对外部电网输送电能的电网输电设施，以及含碳、氮烟气增压就地回注设施;所述的就地燃烧发电厂包括燃烧动力装置，动力冷却装置，发电装置;所述的动力冷却装置连接有冷却介质供给装置;所述的烟气增压就地回注设施包括空压机;烟气增压就地回注设施的一侧通过排烟通道与燃烧动力装置联通，另一侧通过增压回注通道连接开采/回注切换装置，该开采/回注切换装置还连接通往油气田的开采/回注井管。
[0011]进一步的技术方案是:
所述的无碳排放联合油气发电装备，其燃烧动力装置还连接一个为富氧燃烧提供氧气的制氧装置。
[0012]所述的无碳排放联合油气发电装备，其烟气增压回注通道、开采/回注切换装置、开采/回注井管，均由抗腐蚀性材料制成。
[0013]所述的无碳排放联合油气发电装备，其烟气增压就地回注设施，还包括脱除烟气中腐蚀介质的脱腐装置。
[0014]所述的无碳排放联合油气发电装备，其冷却介质供给装置包括冷却水栗和/或冷却风机。
[0015]本发明的技术路线是，将油气资源的利用方式，从现有的全流程分散方式，改变为有碳集约无碳分散方式。所谓有碳集约，是指一次能源转化为二次清洁能源前的碳排放和减排环节，以本发明油气田开采就地发电，排碳就地捕集封存的集约方式实现;所谓无碳分散，是指一次能源转化为的二次清洁能源的消费环节采取分散方式。以此实现无碳排放的油气资源高效利用。
[0016]本发明无碳排放联合油气发电方法及装备的技术原理和效果是:
1、如图1、2、3、4、5、6所示，通过就地开采油气就地燃烧发电就地回注封存二氧化碳远端利用电能的无碳排放油气资源利用方式，使油气的开采源、碳排放源与封存汇三者零距离，从而消除碳捕集、运输和封存环节及其组合的额外碳排放。
[0017]2、同时利用油气田原有封存地质条件封存二氧化碳这种公认安全的碳封存方式，实现规模化减排既安全封存燃用油气发电产生的二氧化碳。
[0018]3、本发明油气资源利用方式，总成本大幅降低，总体经济效益大幅提升，能够克服现有油气资源单采、单炼、单用这种分散利用方式无法克服的经济成本障碍，采用可以保证油气资源利用工艺高度可靠、高度安全的工艺材料和措施。
[0019]4、提高油气采收率，即提高油气资源的实际开采量与理论储量之比。
【附图说明】
[0020]
图1是本发明无碳排放联合油气发电方法一个实施例的流程示意图。本实施例方法步骤为:油气开采，就地燃烧发电，产生的二氧化碳就地回注油气田，所发出的电力对外输送。
[0021]图2是本发明无碳排放联合油气发电方法另一个实施例的示意图。本实施例的就地燃烧发电采用了富氧燃烧发电，产生的含碳、氮烟气经由抗腐蚀性管道设施输送增压就地回注油气田。
[0022]图3是本发明无碳排放联合油气发电装备一个实施例的示意图。本实施例的烟气增压回注通道4.2、开采/回注切换装置1.1、开采/回注井管1.2由抗腐蚀性材料制成。
[0023]图4是本发明无碳排放联合油气发电装备另一个实施例的示意图。本实施例在图3实施例的基础上，燃烧动力装置2.1还连接制氧装置2.5。
[0024]图5是本发明无碳排放联合油气发电装备另一个实施例的示意图。本实施例的烟气增压就地回注设施4中，还包括脱除烟气中腐蚀介质的脱腐装置4.1。
[0025]图6是本发明无碳排放联合油气发电方法，采用有碳排放环节集约、无碳排放环节分散的油气资源利用方式，并且全流程规模化应用CCS技术及C02-E0R技术的原理和效果示意图。
[0026]图7是现有化石能源分散利用方式下CCS技术方案、原理和效果示意图。
[0027]图8是另一项现有化石能源分散利用方式下CCS技术及⑶2-E0R技术方案、原理和效果示意图。
[0028]附图中:1一油气开采设施，1.1 一开采/回注切换装置，1.2—开采/回注井管，1.3—油气田，2—就地燃烧发电厂，2.1 一燃烧动力装置，2.2—动力冷却装置，2.3—发电装置，2.4—排烟通道，2.5—制氧装置，2.6—冷却介质供给装置，3—电网输电设施，3.1 —电力电缆，4 一烟气增压就地回注设施，4.1 一脱腐装置，4.2—增压回注通道。
【具体实施方式】
[0029]结合附图和实施例对本发明的无碳排放联合油气发电方法及装备作进一步说明如下:
实施例1:是本发明无碳排放联合油气发电方法的基本实施例。如附图1、3、6所示，无碳排放联合油气发电方法，其步骤包括:从油气田1.3开采油气，将开采的油气就地燃烧发电，燃烧发电产生的含碳、氮烟气就地回注油气田1.3，以封存二氧化碳并提高油气采收率;所述从油气田1.3开采油气，是以油气开采设施1通过开采/回注井从油田和/或气田开采石油和/或天然气;所述的就地燃烧发电，是通过就地燃烧发电厂2以就地油气开采设施1开采的油气发出电能，该电能由电网输电设施3对外部电网输出电力;所述的含碳、氮烟气就地回注油气田1.3，是使含二氧化碳，或二氧化碳与氮气混合的气体，由烟气增压就地回注设施4通过开采/回注井就地回注油气田1.3。
[0030]实施例2:是在实施例1基础上的进一步实施例。如附图2、4、5所示，本发明无碳排放联合油气发电方法，其就地燃烧发电的步骤还包括在燃烧过程鼓入氧气以使燃烧产生烟气中的二氧化碳纯度提高的富氧燃烧。这样产生的烟气中二氧化碳浓度可以超过90%，有利于增加二氧化碳封存量。
[0031]实施例3:是在实施例1基础上的进一步实施例。所述的含碳、氮烟气就地回注油气田，是将含碳、氮烟气经由抗腐蚀性管道设施输送增压回注油气田1.3。
[0032]二氧化碳注入油气田1.3以增加油气采收率的⑶2-E0R方式早在上世纪60?70年代就有案例，但利用减少人类排放的二氧化碳来增加油气产量并封存的方案却难有进展，其原因在于:化石燃料产生的烟气主要由80?85%的氮气和15?20%的二氧化碳，以及少量但有腐蚀性的二氧化硫组成，而现有的油气资源利用方式是单采、单炼、单用的全流程分散方式，对于解决破坏性的硫腐蚀问题，至少存在无法克服的经济成本障碍。例如，已有试验十年C02-E0R技术利用烟道气增产石油，终因腐蚀泄漏引起爆炸使油井报废而终止试验的报道，反映出抗腐蚀性管道设施在输送烟气增压回注油气田方法中的重要作用。
[0033]本实施例所述的含碳、氮烟气就地回注油气田