本發(fā)明涉及氣田開發(fā)，特別涉及一種具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)、方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，全球氣候變暖和溫室氣體排放已成為世界各國廣泛關(guān)注的問題，針對(duì)高含co2氣田的開發(fā)，原料氣凈化處理后排放的含co2尾氣主要用于油田強(qiáng)化采油或回注地層封存，達(dá)到減少碳排放的目的，兩種方式均需通過回注解決。油田強(qiáng)化對(duì)co2的濃度要求較高，需要回注高含碳尾氣(經(jīng)過處理后得到的含有高濃度co2的尾氣)才能達(dá)到輔助驅(qū)油的效果。一些氣田不具備co2捕集后驅(qū)油增產(chǎn)的地質(zhì)條件，因此，這部分氣田開發(fā)后排放的co2需要直接進(jìn)行碳回注封存。碳回注封存的主要問題在于如何實(shí)現(xiàn)低能耗碳捕集和含碳雜質(zhì)介質(zhì)回注封存，從整體節(jié)能降耗、低成本捕集及回注封存等方面體現(xiàn)“減碳”的特點(diǎn)。

2、碳回注封存，就是通過工程技術(shù)手段，把捕集到的二氧化碳經(jīng)由回注井注入至地下800米到3500米深度范圍內(nèi)的陸上或海底咸水層，是國際公認(rèn)的促進(jìn)碳減排的措施。與常規(guī)的高含碳尾氣回注驅(qū)油不同，碳回注封存具有回注介質(zhì)含雜質(zhì)濃度變化范圍廣、回注過程壓力持續(xù)升高及回注介質(zhì)組分碳源變化范圍大等特點(diǎn)。例如，在前期儲(chǔ)存空間的庫容較大時(shí)，可以直接回注封存未精細(xì)處理的含雜質(zhì)較多的低含碳尾氣(含低濃度co2的尾氣)，但在后期儲(chǔ)存空間的庫容吃緊，則需要回注高含碳尾氣，體現(xiàn)了碳回注封存變化范圍大的特點(diǎn)。高含碳尾氣與低含碳尾氣的區(qū)別主要在于：高含碳尾氣可以出現(xiàn)氣相和超臨界相，而低含碳尾氣僅為氣相。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了豐富含碳尾氣回注系統(tǒng)的種類，增加含碳尾氣回注方式的選擇空間和范圍，本發(fā)明實(shí)施例提供具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)、方法及應(yīng)用。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)包括一級(jí)增壓系統(tǒng)、二級(jí)增壓系統(tǒng)、氮?dú)庵脫Q與泄放系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和用于輸送含二氧化碳尾氣的干線管道；

3、所述干線管道上設(shè)置有入口截?cái)嚅y、干線中部截?cái)嚅y和干線出口截?cái)嚅y；

4、所述一級(jí)增壓系統(tǒng)連接所述干線入口截?cái)嚅y，用于對(duì)回注介質(zhì)進(jìn)行增壓和調(diào)溫；

5、所述二級(jí)增壓系統(tǒng)、所述干線中部截?cái)嚅y和所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)并聯(lián)于所述一級(jí)增壓系統(tǒng)與所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)之間；

6、所述二級(jí)增壓系統(tǒng)用于對(duì)一級(jí)增壓系統(tǒng)流出的回注介質(zhì)進(jìn)行二次增壓；

7、所述氮?dú)庵脫Q與泄放系統(tǒng)包括氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)、氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)和取樣系統(tǒng)；

8、所述氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)連接于所述干線入口截?cái)嚅y與所述一級(jí)增壓系統(tǒng)之間，用于向所述干線管道內(nèi)注入氮?dú)猓瑢?duì)回注介質(zhì)進(jìn)行氮?dú)怛?qū)替；

9、所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)用于對(duì)注入的氮?dú)膺M(jìn)行泄放；

10、所述取樣系統(tǒng)分別連接所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)和所述干線出口截?cái)嚅y，用于在氮?dú)庾⑷脒^程中對(duì)所述干線管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行取樣；

11、所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于在背壓建立過程中調(diào)節(jié)所述干線管道內(nèi)壓力，以達(dá)到預(yù)設(shè)出口壓力。

12、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)包括連接的注入調(diào)節(jié)閥和注入截?cái)嚅y；

13、所述注入調(diào)節(jié)閥適于控制氮?dú)庾⑷氲乃俣取?/p>

14、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)包括連接的泄放調(diào)節(jié)閥和泄放截?cái)嚅y；

15、所述泄放調(diào)節(jié)閥適于控制氮?dú)庑狗诺乃俣取?/p>

16、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述取樣系統(tǒng)包括連接的取樣調(diào)節(jié)閥和取樣截?cái)嚅y；

17、所述取樣調(diào)節(jié)閥能夠間歇性打開，對(duì)所述干線管道內(nèi)回注介質(zhì)進(jìn)行間隔取樣。

18、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)還包括第一溫度壓力檢測(cè)系統(tǒng)；

19、所述第一溫度壓力檢測(cè)系統(tǒng)分別連接所述二級(jí)增壓系統(tǒng)、所述干線中部截?cái)嚅y、所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)，包括連接的第一溫度變送器和第一壓力變送器。

20、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)還包括第二溫度壓力檢測(cè)系統(tǒng)；

21、所述第二溫度壓力檢測(cè)系統(tǒng)分別連接所述氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)和所述取樣系統(tǒng)，包括連接的第二溫度變送器和第二壓力變送器。

22、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括連接的旁路截?cái)嚅y和旁路調(diào)節(jié)閥。

23、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述一級(jí)增壓系統(tǒng)包括連接的第一壓縮機(jī)和第一空冷器；

24、所述第一空冷器用于降低一級(jí)增壓后回注介質(zhì)的溫度。

25、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述二級(jí)增壓系統(tǒng)的上游設(shè)置有增壓入口截?cái)嚅y，下游設(shè)置有增壓出口截?cái)嚅y；

26、所述增壓入口截?cái)嚅y用于控制所述一級(jí)增壓系統(tǒng)與所述二級(jí)增壓系統(tǒng)之間的管路通斷；

27、所述增壓出口截?cái)嚅y用于控制所述二級(jí)增壓系統(tǒng)與所述泄放系統(tǒng)之間的管路通斷。

28、在一個(gè)或一些可選實(shí)施例中，所述二級(jí)增壓系統(tǒng)包括連接的第二壓縮機(jī)和第二空冷器；

29、所述第二空冷器用于降低二級(jí)增壓后回注介質(zhì)的溫度。

30、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注方法，包括：

31、打開干線入口截?cái)嚅y、干線中部截?cái)嚅y和干線出口截?cái)嚅y，將低含碳尾氣通入干線管道，啟動(dòng)第一增壓系統(tǒng)，對(duì)低含碳尾氣進(jìn)行增壓和調(diào)溫后，進(jìn)行回注；

32、當(dāng)壓力達(dá)到第一壓力閾值后，關(guān)閉干線中部截?cái)嚅y，啟動(dòng)二級(jí)增壓系統(tǒng)，對(duì)一級(jí)增壓系統(tǒng)流出的低含碳尾氣進(jìn)行二次增壓；

33、當(dāng)回注介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吆嘉矚夂?，關(guān)閉干線入口截?cái)嚅y，打開干線中部截?cái)嚅y，關(guān)停一級(jí)增壓系統(tǒng)和二級(jí)增壓系統(tǒng)，打開氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)，通入氮?dú)?，?duì)低含碳尾氣進(jìn)行氮?dú)怛?qū)替；

34、間隔打開取樣系統(tǒng)，對(duì)干線管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行取樣；

35、當(dāng)檢測(cè)到介質(zhì)樣品的氮?dú)夂看笥?9％后，關(guān)閉取樣系統(tǒng)，等待預(yù)設(shè)時(shí)間段后，關(guān)閉氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)，打開氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)，將管路中的氮?dú)庑狗胖凉苈穳毫_(dá)到第二壓力閾值后，關(guān)閉氮?dú)庑狗畔到y(tǒng)；

36、打開干線入口截?cái)嚅y，向干線管道內(nèi)通入高含碳尾氣，再次啟動(dòng)一級(jí)增壓系統(tǒng)，打開壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)干線管道內(nèi)壓力，達(dá)到預(yù)設(shè)出口壓力后，關(guān)閉干線中部截?cái)嚅y和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，再次啟動(dòng)二級(jí)增壓系統(tǒng)，增壓至預(yù)設(shè)回注壓力時(shí)，打開干線出口截?cái)嚅y，進(jìn)行高含碳尾氣回注。

37、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種第一方面所述的具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)在含不同濃度二氧化碳的尾氣回注中的應(yīng)用。

38、本發(fā)明實(shí)施例中提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

39、本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種具有碳濃度高適應(yīng)性的尾氣回注系統(tǒng)，通過氮?dú)庵脫Q與泄放系統(tǒng)對(duì)回注管道內(nèi)的回注介質(zhì)進(jìn)行氮?dú)怛?qū)替，能夠防止回注管道中超臨界態(tài)高含碳尾氣和氣相低含碳尾氣混合，避免對(duì)回注管道的局部造成長期氣阻，提高了回注穩(wěn)定性，使得尾氣回注系統(tǒng)能夠適用于含不同碳含量尾氣的回注，提高了尾氣回注系統(tǒng)的碳濃度適應(yīng)性；通過壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)與一級(jí)增壓系統(tǒng)配合，對(duì)氮?dú)庑狗藕蟮母删€管道進(jìn)行背壓建立和調(diào)節(jié)，使得干線管道滿足二次回注的要求，防止干線管道由于迅速溫降而損傷，實(shí)現(xiàn)二次回注的安全注入與壓力提升，支撐尾氣回注系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行；通過一級(jí)增壓系統(tǒng)、二級(jí)增壓系統(tǒng)、氮?dú)庵脫Q與泄放系統(tǒng)和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)安全、高效的長距離多種碳源捕集后不同含碳量尾氣的穩(wěn)定回注。

40、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

41、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。