[发明专利]用于加强石油采收的太阳能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能装置，特别涉及加强石油采收的太阳能装置，以及一种用于执行第三级加强石油采收的方法。

背景技术

US2010/0000733公开了一种用于从油砂中回收碳氢化合物的方法。太阳能热能装置用于产生蒸汽。蒸汽经由注入井注入地面中的地层中，以在石油生产井提炼出沥青。US2010/0000733的图7示出了具有传热流体第一回路的太阳能场。设置了热量交换单元，以在第二回路中从传热流体交换热量至水蒸汽混合物。因此，蒸汽在第二回路中产生，并在注射井中注入地层。来自地层的回注水与提取的石油分离并且在第二回路中循环。第一回路包括清洁的传热流体，该流体可以为清洁的水，以防止日晒面板结垢。第二回路包括相对脏的水蒸汽混合物。回注水包括石油残留物和矿物质，如果这种水直接供应到太阳能场，所述石油残留物和矿物质将导致太阳能场的日晒表面结垢。必须频繁的安排清洁作业，以清洁日晒表面。这将减少太阳能装置的作业时间。

该公开的方法存在若干缺点。由于第一和第二回路之间的热量交换单元，太阳能场的热效率很低。由于热量经由热交换媒介传递至水蒸汽混合物，因此会发生热耗。实施的热量交换单元的另一个缺点是该热量交换单元需要启动时间来达到作业温度。所述启动时间缩短了太阳能场的可供作业的时间。另一个缺点是实施该热量交换单元需要高额的资金投入。

总之，本发明的目的在于至少部分地消除上述缺点和/或提供可用的替代方案。更具体地，本发明的目的在于提供太阳能装置及用于操作该太阳能装置的方法，其中，该太阳能装置的效率得以提高。特别地，本发明的目的在于减少启动时间并增加可供作业的时间。

发明内容

根据本发明，这些目的通过如权利要求1所述的太阳能装置实现。

根据本发明的太阳能装置是在运行期间使用太阳能产生蒸汽的装置。该太阳能装置包括用于传输水蒸汽混合物的水蒸汽回路。沿着该回路，注入水被加热并蒸发成蒸汽。

该水蒸汽回路具有用于释放蒸气至物体的蒸汽出口。特别地，该物体为地层，更特别地为地面地层。该地面地层特别地为油田，该太阳能装置优选用于热加强石油采收。

该水蒸汽回路还具有用于给水的水入口，特别用于将来自所述物体的水回注至所述水蒸汽回路中。因此，水可循环进入水蒸汽回路。

该水蒸汽回路包括用于加热该水蒸汽回路中的水蒸汽的太阳能加热系统。在运行中，该太阳能加热系统使用太阳能加热水蒸汽回路中的水。

该太阳能加热系统具有加热系统入口，该加热系统入口与所述回路的水入口流体连通，以从该水入口接收水，并具有加热系统出口，该加热系统出口与该回路的蒸汽出口流体连通，以释放蒸汽混合物至该蒸汽出口。

该水蒸汽回路还包括用于将水和蒸汽分离的分离器。该分离器设置于该太阳能加热系统的下游。该分离器具有水蒸汽入口，该水蒸汽入口与该加热系统出口流体连通，以从该太阳能加热系统接收水蒸汽。该分离器具有分离器蒸汽出口，该分离器蒸汽出口与该回路的蒸汽出口流体连通，以及经由循环管道与该太阳能系统入口流体连通的分离器水出口。

特别地，该水蒸汽回路为单回路，其中来自所述水入口的水直接通过该太阳能系统供给。水可通过该太阳能加热系统的热交换面板传输，其中水通过日晒被直接加热。该太阳能装置不具有第一和第二子回路，所述第一和第二子回路通过热量交换单元得以耦合，以防止回注水流经该加热系统。

该循环管道具有一个主要优点。相比不具有该循环管道的回路，其有利地，经过该加热系统的水的质量流率得以增加。所增加的水流降低了该加热系统结垢的风险。该太阳能加热系统为循环型而不是一次流经型。水通过该太阳能加热系统循环，并且所产生蒸汽通过所述分离器经由所述蒸汽出口得以与水分离并且释放。

所述循环管道从所述分离器传输分离水至所述加热系统入口。来自所述分离器的分离水和原本来自该水蒸汽回路的水一起注入该加热系统。该回路的水入口为第一水源，该分离器水入口为用于该太阳能加热系统的第二水源。有利地，通过由两个水源来将水注入该太阳能加热系统，注入该加热系统的水质的控制得以改善。从所述两个水源注入该太阳能加热系统的总水流量中的来自所述第一水源的第一水流量和来自所述第二水源的第二水流量的比率可以被控制。如果在所述第一水流中检测到污染物，可通过减少所述第一流量来防止损坏该太阳能加热系统。