[发明专利]一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法

说明书

本发明公开了一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法，包括加压水泵，冷凝换热器，蒸汽发生装置，离心机，水循环过滤装置，注热井，生产井等部件。针对富油煤等焦油产率高的燃料，受热易分解生成油气，本发明采用水蒸气作为注热介质，梯级利用水蒸气热能进行煤层的原位热解，实现了富油煤中的油气共产的功能。热解过程中产生的油与可燃气资源被提取，分离出的水被循环利用，污染物质没有直接向环境排放，热解后产物余热综合利用并实现油、气、水的多相分离的过程。该系统用较少的部件实现了在原位热解的过程中不同工况的加热以及余热利用，实现了对富油煤的低能耗高效利用，缓解了我国的油气资源短缺。

技术领域

本发明涉及一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法。

背景技术

常规石油资源开发成本越来越高，开发非常规的油气资源对石油的供应提供了另一条路径，对高焦油产率的富油煤进行加热热解能制出数量可观的油气产品。将这些煤炭进行热解转化可以避免直接燃烧煤炭，减少对大气产生污染，并且增强了国家能源的安全性。常规开采至地面上再在炼化炉中进行制油的过程产生了大量的污染，并且热解后的低挥发分热解残余物也是一个数量巨大的固体废弃物，若处理不当会对地表土壤产生污染。而地下原位热解作为一种新兴的模式可以减少对大气及土壤的污染，加热热解提取的过程均在地下进行，但是由于热解过程需要大量的热能来加热地层，因此原位热解系统在预热、热解、热能回收阶段的热能综合利用显得十分重要。

水蒸气具有安全、比热容大、控制简单、成本低易获取、无污染等特性。通过水蒸气作为热载体进行注热的方式将热量注入地下煤层，使得流体可以渗流入煤层裂缝中，增加了加热流体与煤层的接触面积，强化了传热效果，从而实现便捷高效热解地下煤层进而产油气的目的。

发明内容

针对富油煤这类具有高焦油产率的固态燃料，可以通过热解的方法将其中的油气提取出来，但由于地上煤热解会产生大量的污染，因此本发明采用原位热解的技术方案来实现油气的提取。本发明涉及一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统及方法，该系统通过将水加压后再进行梯级加热产生不同温度不同品位的水蒸气，通过注热井将水蒸气作为热载体注入地下煤层进行富油煤的原位热解制取油气并对后续产物及余热进行回收利用的方法，从而实现了高效安全地提取富油煤中的油气资源，其中主要包括水蒸气产生部分、水蒸气注热及补热部分、油气产物收集部分以及残余热能回收利用部分。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种水蒸气注热原位热解富油煤的系统，包括加压水泵、冷凝换热器、蒸汽发生装置、离心机和水循环过滤装置；

加压水泵的出口分为两路，一路通过一号阀门连接至冷凝换热器的第一入口，另一路连接至二号阀门的入口，二号阀门的出口和冷凝换热器的第一出口连接至蒸汽发生装置的入口，蒸汽发生装置的出口分为两路，一路为水蒸气注热连接至一号煤层地块的注热井，另一路为水蒸气补热连接至二号煤层地块的注热井，一号煤层地块的生产井出口分为两路，一路通过三号阀门连接至冷凝换热器的第二入口，另一路通过四号阀门连接至二号煤层地块的注热井，冷凝换热器的第二出口分为两路，一路为有机气体出口，另一路连接至离心机的入口，离心机的出口分为两路，一路为油出口，另一路通过水循环过滤装置连接至加压水泵的入口。

本发明进一步的改进在于，一个煤层地块中的多个注热井布置在一个生产井的周向上。

本发明进一步的改进在于，多个注热井呈六边形布置在一个生产井的周向上。

本发明进一步的改进在于，蒸汽发生装置能够进行不同温度的梯级抽汽，在加热较高温度的地块时采用较高温度的蒸汽，回收热能的阶段用较低温度的蒸汽，且水蒸气补热过程能够根据不同的热能需求加入不同温度的蒸汽。

本发明进一步的改进在于，离心机产生的分离回收水在水循环过滤装置中净化后循环利用。