用于模塊化便攜式sagd過(guò)程的緊湊式蒸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】一種用于在蒸汽輔助重力泄油(SAGD)系統(tǒng)中使用的模塊化便攜式蒸發(fā)器系統(tǒng)，具有蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有包括撇油堰的坑、包括外殼的短管件垂直熱交換器，該外殼包含為降低水循環(huán)率而提供的短管件。一種系統(tǒng)在該蒸發(fā)器外部還包括：對(duì)來(lái)自熱交換器的管件側(cè)的蒸發(fā)的蒸汽進(jìn)行壓縮并且路由至同一交換器的殼體側(cè)的壓縮機(jī)、收集熱蒸餾水的蒸餾罐、將來(lái)自坑的液體引入到熱交換器中的再循環(huán)泵，以及保護(hù)壓縮機(jī)免于液體雜質(zhì)的外部除霧器。蒸發(fā)器系統(tǒng)將來(lái)自過(guò)程的產(chǎn)出水接收至坑中并且向鍋爐提供凈化的熱水。
【專利說(shuō)明】用于模塊化便攜式SAGD過(guò)程的緊湊式蒸發(fā)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]作為蒸汽輔助重力泄油(SAGD)過(guò)程設(shè)施的一部分、用于生產(chǎn)高質(zhì)量鍋爐給水的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在SAGD工業(yè)中，從SAGD產(chǎn)出流體回收的產(chǎn)出水和考慮到損失添加的補(bǔ)充水必須被處理以去除各種污染物來(lái)滿足鍋爐的鍋爐給水規(guī)范。污染物包括水硬度物質(zhì)(waterhardness)、二氧化硅、礦物質(zhì)以及殘留的油/浙青。如果在產(chǎn)生蒸汽之前未從水中去除水硬度物質(zhì)、二氧化硅、和礦物質(zhì)，則它們將在鍋爐中沉淀，引起減少的熱傳遞、更低的容量、更高的鍋爐管件溫度，以及最終鍋爐的故障或隨之而來(lái)用于清理和維修的延長(zhǎng)的鍋爐中斷。如果在產(chǎn)生蒸汽之前未從水中去除殘留的油/浙青，則將在鍋爐鼓和管件中存在發(fā)泡和結(jié)垢問(wèn)題，再次造成過(guò)程擾亂和停頓。
[0003]大部分SAGD生產(chǎn)設(shè)施利用熱或溫石灰軟化系統(tǒng)與弱酸性陽(yáng)離子(WAC)離子交換系統(tǒng)結(jié)合來(lái)處理產(chǎn)出水和補(bǔ)充水。然而，這一過(guò)程不產(chǎn)生高質(zhì)量的鍋爐給水并且迫使使用直通蒸汽發(fā)生器(OTSG)，其僅部分地煮沸給水(75% -80%)以通過(guò)將固體保持在未煮沸的水中的溶液中來(lái)防止水垢沉積。這導(dǎo)致能源低效和過(guò)度的水處置率。OTSG為油砂工業(yè)定制建造，使它們與傳統(tǒng)鍋爐相比非常昂貴。
`[0004]近來(lái)一些SA⑶運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)采用降膜蒸發(fā)器，其產(chǎn)生用于鍋爐給水的高質(zhì)量蒸餾水，這使得轉(zhuǎn)向更為傳統(tǒng)的鼓式鍋爐成為可能。降膜蒸發(fā)器與鼓式鍋爐的組合在SAGD設(shè)施中產(chǎn)生高得多的水回收率，這成為了日益關(guān)鍵的環(huán)境考慮。
[0005]單坑蒸發(fā)器的總過(guò)程被簡(jiǎn)化如下。給水流向蒸發(fā)器坑并且通過(guò)降膜熱交換器的管件側(cè)再循環(huán)。水的一小部分將蒸發(fā)。壓縮機(jī)增加蒸汽的壓強(qiáng)和溫度并且將其送達(dá)降膜熱交換器的殼體側(cè)。蒸汽與水之間交換的熱量作用以使蒸汽在殼體側(cè)冷凝為蒸餾水并且在管件側(cè)蒸發(fā)一小部分的水。來(lái)自蒸餾水的蒸汽在蒸餾罐中被分離，同時(shí)蒸餾物被抽送至下游消耗者。下圖圖示了典型MVC蒸發(fā)器的配置。
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種用于蒸汽輔助重力泄油(SAGD)系統(tǒng)的緊湊型蒸發(fā)器系統(tǒng)，包括: (a)蒸發(fā)器，包含: 1.包括撇油堰的坑， ?.垂直降膜熱交換器，包括具有比傳統(tǒng)更短長(zhǎng)度和更大直徑的管件，以降低每次經(jīng)過(guò)的蒸發(fā)率并且從而降低水垢建立的可能性； (b)所述緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)還包括: 1.將蒸汽注入所述熱交換器的壓縮機(jī)； ?.從所述熱交換器收集熱蒸餾水的蒸餾罐，以及 ii1.將所述坑的內(nèi)容物引入所述熱交換器的再循環(huán)泵； 其中所述蒸發(fā)器系統(tǒng)將產(chǎn)出水從所述SAGD系統(tǒng)接收至所述坑中并且產(chǎn)生適合用于鍋爐饋送水的經(jīng)凈化的熱水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，還包括外部除霧器，所述外部除霧器位于所述壓縮機(jī)之前以保護(hù)所述壓縮機(jī)免于液體污染物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述坑中的鹵水包括累積的油和雜質(zhì)，其由所述坑中的所述堰撇去并且從所述蒸發(fā)器系統(tǒng)去除以用于處置或另一凈化過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中來(lái)自所述坑的循環(huán)液體中的二氧化硅水平通過(guò)pH調(diào)節(jié)或者通過(guò)加入化學(xué)溶劑來(lái)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述循環(huán)液體中的硬度水平通過(guò)調(diào)節(jié)鹵水排污率來(lái)控制。
6.一種用于在SAGD系統(tǒng)中使用的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，包括: (a)兩個(gè)垂直熱交換器，包括具有比傳統(tǒng)更短長(zhǎng)度和更大直徑的管件，每個(gè)熱交換器配備有包括有撇油堰的坑； (b)將蒸汽從每個(gè)蒸發(fā)器坑循環(huán)到兩個(gè)熱交換器中的壓縮機(jī)， (c)保護(hù)所述壓縮機(jī)免于被夾帶的液體污染物的壓縮機(jī)吸鼓， (d)收集熱蒸餾水的蒸餾罐， (e)將鹵水從所述蒸發(fā)器的所述坑向所述緊湊式蒸發(fā)器的所述熱交換器的所述蒸發(fā)器循環(huán)的再循環(huán)泵； 其中所述緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)接收來(lái)自所述SAGD過(guò)程的產(chǎn)出水以及進(jìn)入所述蒸發(fā)器的所述坑的補(bǔ)充水并且提供具有適合質(zhì)量的經(jīng)凈化的熱水以饋送鍋爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述鹵水包括累積的油和雜質(zhì)，其通過(guò)每個(gè)坑中的所述堰被撇去并且被從所述蒸發(fā)器系統(tǒng)移除以用于處置或進(jìn)一步凈化。
8.一種用于SAGD系統(tǒng)的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，包括: (a)第一熱交換器，具有比傳統(tǒng)更短并且更寬的管件以用于降低每次經(jīng)過(guò)管件的蒸發(fā)率，具有坑，所述坑包括撇油堰，以及將齒水從所述坑回收至所述第一熱交換器的再循環(huán)栗; (b)第二熱交換器，具有比傳統(tǒng)更短并且更寬的管件以用于降低每次經(jīng)過(guò)管件的蒸發(fā)率，具有坑，所述坑包括撇油堰，以及將齒水從所述坑回收至所述第二熱交換器的再循環(huán)栗; (C)將蒸汽注入所述第一熱交換器和所述第二熱交換器的壓縮機(jī)、保護(hù)所述壓縮機(jī)免于液體污染物的分離鼓以及收集熱蒸餾水的蒸餾罐， 借此所述蒸發(fā)器系統(tǒng)將產(chǎn)出水從所述SAGD過(guò)程接收到所述第一蒸發(fā)器的所述坑中并且向所述鍋爐提供經(jīng)凈化的熱水，其中所述第一熱交換器的所述坑具有更低的雜質(zhì)濃度并且所述第二熱交換器的所述坑具有更高的雜質(zhì)濃度以增加所述蒸發(fā)器系統(tǒng)的容量或減少壓縮機(jī)負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中所述從所述第一蒸發(fā)器坑撇出的污染物被轉(zhuǎn)移至所述第二蒸發(fā)器的所述坑中，從而將所述第一熱交換器中的所述雜質(zhì)濃度保持低于所述第二熱交換器中的所述雜質(zhì)濃度，以減少所述第一熱交換器中的結(jié)垢。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、6或8所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，在尺寸上適于裝在能夠由卡車或拖車向偏遠(yuǎn)操作位置運(yùn)輸?shù)哪K上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)，被適配為能夠在偏遠(yuǎn)位置組裝、拆解以及重新組裝的模塊化可運(yùn)輸SAGD系統(tǒng)的一部分。
12.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1、6或8所述的緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)來(lái)凈化水的方法，包括如下步驟: (a)將產(chǎn)出水和補(bǔ)充水引入到所述緊湊式蒸發(fā)器系統(tǒng)的坑中， (b)將來(lái)自所述降膜熱交換器的殘余水收集至所述坑中， (c)將所述液體從所述蒸發(fā)器的所述坑泵入所述降膜熱交換器的管件側(cè)的頂部， (d)對(duì)在所述降膜熱交換器的所述管件側(cè)上的所述蒸發(fā)器坑中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行收集并且將此蒸汽路由至所述壓縮機(jī)吸鼓中并且在必要情況下將所述蒸汽路由至除霧器以將所有液體污染物收集至所述 坑中， (e)壓縮來(lái)自所述壓縮機(jī)吸鼓的所述蒸汽并且將此更高溫度和壓強(qiáng)的蒸汽路由至所述蒸發(fā)器降膜熱交換器的殼體側(cè)， (f)將冷凝蒸汽從所述降膜熱交換器的所述殼體側(cè)收集至所述蒸餾罐， (g)經(jīng)由位于所述蒸發(fā)器坑中的所述堰撇除包括油和其他雜質(zhì)的所述鹵水的頂層， (h)將所述經(jīng)撇除的鹵水轉(zhuǎn)移至鹵水存儲(chǔ)罐以用于場(chǎng)外處置或進(jìn)一步處理， (i)使用蒸餾水罐來(lái)向鍋爐給水或者回收回所述蒸發(fā)器坑。
【文檔編號(hào)】E21B43/24GK103459322SQ201180066313
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月27日
【發(fā)明者】K·詹姆斯 申請(qǐng)人:1恩賽特技術(shù)有限公司