[发明专利]一种基于最优烟气CO2富集率开采稠油油藏的CCUS系统及其工作方法

说明书

一种基于最优烟气CO₂富集率开采稠油油藏的CCUS系统，包括烟气CO₂富集单元、烟气注入单元、稠油热采井组单元和采出气回收单元；烟气CO₂富集单元包括：空气分离富集单元和锅炉注入气预混罐；空气分离富集单元包括：空气分离一级装置：用于将空气初步分离为氧气和氮气；空气分离二级装置：用于对所述初步分离的部分氧气进一步富集；锅炉注入气预混罐用于混合所述初步分离的氮气、初步分离的部分氧气和/或进一步富集的氧气。本发明所形成的CCUS系统与传统CCUS系统、流程相比，基于烟气CO₂富集率的实时可调，实现了锅炉烟气净化后直接注入，变CO₂捕集为烟气CO₂富集，大大降低了CCUS流程中CO₂捕集环节的能耗。

技术领域

本发明涉及一种基于最优烟气CO₂富集率开采稠油油藏的CCUS系统及其工作方法，属于稠油热采和二氧化碳捕集、利用与埋存的技术领域。

背景技术

2016年4月，国家发改委、国家能源局联合下发了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》，明确了我国能源技术革命的总体目标，其中提到了“煤炭清洁高效利用技术创新”与“二氧化碳捕集、利用与封存技术创新”两项重点任务，旨在大幅减少能源生产过程污染排放，提供更加低碳的能源技术支撑，构建绿色、低碳的能源技术体系。

我国的能源结构组成中，煤炭占到60％以上。燃煤电厂作为煤炭的使用大户，其产生的烟气是CO₂的主要排放源，大量的CO₂排放有碍于我国履行碳减排承诺。CCUS(CarbonCapture， Utilization and Storage)即碳捕获、利用与封存技术，在国内外能源领域已逐渐发展成重要的新兴产业，总体处于研发和示范阶段。国外CCUS项目的捕集技术呈现燃烧前、燃烧后和富氧等多样化的趋势，封存类型主要以驱油利用为主，咸水层封存为辅。国内围绕CCUS开展了基础理论研究、技术研发和工程示范。总体来看，CCUS形成了燃烧后碳捕集+驱油为主的技术路线，以减少捕集能耗、增加CO₂经济效益为技术路径的发展方向。

中国专利ZL201510227342.1提到，占我国石油总资源约20％以上的稠油油藏，其开发主要依靠包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等热力采油技术，而热力开发过程中所产生的大量锅炉烟气势必会成为CCUS技术应用的主要领域。

目前国内外围绕CCUS相关研究多以高纯CO₂为主，即实现CCUS的第一步必为如何解决 CO₂的100％捕集，如中国专利：ZL201510201327.X中提到目前CO₂捕集纯化工艺主要以吸收塔和解吸塔为主体，吸收、解吸过程中能耗较高，该专利文献通过七个热交换以提高烟气二氧化碳捕集回收系统的能量利用率，降低解吸时对外部公用工程热量的需求，进而降低CO₂捕集纯化能耗，但是CO₂捕集过程依然呈现高能耗、高成本的特点，制约了CCUS的发展。

锅炉烟气中CO₂的含量约为15％，N₂的含量约为80％，因此烟气具有N₂和CO₂驱油的双重机理。如何确定最优的CO₂和N₂比例，即烟气CO₂富集率，所述烟气CO₂富集率是指烟气中CO₂所占的比例以实现其高效驱油，进而指导烟气CO₂富集程度，尽可能降低CO₂捕集成本，最终协同实现CO₂捕集能耗的降低与CO₂驱油功效的提高是目前CCUS亟需解决的核心问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于最优烟气CO₂富集率开采稠油油藏的CCUS系统。