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JP2008240303A - Crude oil extraction apparatus and steam generation method for crude oil extraction apparatus - Google Patents

Crude oil extraction apparatus and steam generation method for crude oil extraction apparatus Download PDF

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JP2008240303A
JP2008240303A JP2007080455A JP2007080455A JP2008240303A JP 2008240303 A JP2008240303 A JP 2008240303A JP 2007080455 A JP2007080455 A JP 2007080455A JP 2007080455 A JP2007080455 A JP 2007080455A JP 2008240303 A JP2008240303 A JP 2008240303A
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steam
crude oil
oil extraction
extraction apparatus
combustion gas
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JP2007080455A
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Shinichi Inage
真一 稲毛
Tomoko Suzuki
朋子 鈴木
Akira Mochizuki
明 望月
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

【課題】
本発明は、オイルサンド層に蒸気を供給する蒸気生成装置の熱効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】
本発明は、蒸気供給配管の上流側に蒸気生成装置を備え、蒸気生成装置は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、燃焼ガスが流入する蒸発室と、蒸発室に水を噴霧する機構を備え、蒸発室からの蒸気を蒸気供給配管に供給することを特徴とする。
【効果】
本発明によれば、オイルサンド層に蒸気を供給する蒸気生成装置の熱効率を向上させることができる。
【選択図】図1
【Task】
An object of this invention is to improve the thermal efficiency of the steam production | generation apparatus which supplies a vapor | steam to an oil sand layer.
[Solution]
The present invention includes a steam generation device on the upstream side of a steam supply pipe, and the steam generation device generates combustion gas by mixing and burning air and fuel, an evaporation chamber into which the combustion gas flows, and an evaporation chamber And a mechanism for spraying water, and supplying steam from the evaporation chamber to a steam supply pipe.
【effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal efficiency of the steam production | generation apparatus which supplies a vapor | steam to an oil sand layer can be improved.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、原油抽出装置及び原油抽出装置の蒸気生成方法に関する。   The present invention relates to a crude oil extraction apparatus and a steam generation method for a crude oil extraction apparatus.

オイルサンド層から原油を抽出する方法として、特許文献1記載の技術が開示されている。この特許文献1には、オイルサンド層に蒸気を供給する蒸気供給配管の上流側に、蒸気生成装置を設置する技術を開示する。また、特許文献1の蒸気生成装置では、オイルサンド層から抽出した原油を熱分解して得られた加熱用燃料を蒸気生成装置に供給することも開示する。   As a method for extracting crude oil from an oil sand layer, a technique described in Patent Document 1 is disclosed. This Patent Document 1 discloses a technique of installing a steam generation device on the upstream side of a steam supply pipe that supplies steam to an oil sand layer. In addition, the steam generator disclosed in Patent Document 1 also discloses that heating fuel obtained by pyrolyzing crude oil extracted from the oil sand layer is supplied to the steam generator.

特開平10−310780号公報JP-A-10-310780

特許文献1において、蒸気生成装置の具体的な内容について開示されていない。この蒸気生成装置には、ボイラを使用する場合が考えられる。しかし、ボイラは、水管を介して燃焼ガスと水を熱交換させるため、燃焼ガスの全エネルギーを蒸気の生成に利用できず、蒸気生成装置の熱効率が低下するという課題があった。   In patent document 1, the specific content of a steam production | generation apparatus is not disclosed. The steam generator may be a boiler. However, since the boiler exchanges heat between the combustion gas and water via the water pipe, there is a problem in that the entire energy of the combustion gas cannot be used for generation of steam, and the thermal efficiency of the steam generation device decreases.

そこで本発明は、オイルサンド層に蒸気を供給する蒸気生成装置の熱効率を向上させることを目的とする。   Then, an object of this invention is to improve the thermal efficiency of the steam production | generation apparatus which supplies a vapor | steam to an oil sand layer.

本発明は、蒸気供給配管の上流側に蒸気生成装置を備え、蒸気生成装置は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、燃焼ガスが流入する蒸発室と、蒸発室に水を噴霧する機構を備え、蒸発室からの蒸気を蒸気供給配管に供給することを特徴とする。   The present invention includes a steam generation device on the upstream side of a steam supply pipe, and the steam generation device generates combustion gas by mixing and burning air and fuel, an evaporation chamber into which the combustion gas flows, and an evaporation chamber Is provided with a mechanism for spraying water, and the steam from the evaporation chamber is supplied to the steam supply pipe.

本発明によれば、オイルサンド層に蒸気を供給する蒸気生成装置の熱効率を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal efficiency of the steam generation apparatus which supplies a vapor | steam to an oil sand layer can be improved.

本発明が対象とするオイルサンドとは、高粘度の原油を含む砂岩層であり、地中に存在する。オイルサンドが地中に存在する状態では、オイルサンドに含まれる高粘度の原油は流動性を有さない。そのため、原油を砂岩層から分離するために、原油の粘度を低下させる必要がある。本発明では、オイルサンドに含まれた原油の粘度を低下させるために必要となる、オイルサンド層に高温の蒸気を供給する装置に関する。   The oil sand targeted by the present invention is a sandstone layer containing crude oil of high viscosity and exists in the ground. In the state where the oil sand exists in the ground, the high-viscosity crude oil contained in the oil sand does not have fluidity. Therefore, it is necessary to reduce the viscosity of the crude oil in order to separate the crude oil from the sandstone layer. The present invention relates to an apparatus for supplying high-temperature steam to an oil sand layer, which is necessary for reducing the viscosity of crude oil contained in the oil sand.

この蒸気供給装置の一例として、ボイラがある。しかし、ボイラでは、水が流れる伝熱管の外部に燃焼ガスを供給して、蒸気を生成する。この燃焼ガスによって伝熱管の表面に汚れが付着するため、オイルサンド層から抽出した原油を燃料として使用できず、天然ガスを使用する必要があった。   An example of this steam supply device is a boiler. However, the boiler generates steam by supplying combustion gas to the outside of the heat transfer tube through which water flows. Since this combustion gas causes dirt to adhere to the surface of the heat transfer tube, crude oil extracted from the oil sand layer cannot be used as fuel, and natural gas must be used.

また、伝熱管を介して水と燃焼ガスの熱交換を行うため、蒸気生成量は熱交換効率に依存する。従って、オイルサンド層に大量の蒸気を供給する場合、大量の天然ガスが必要となる。そのため、蒸気生成装置の近辺に天然ガスのパイプラインを設置する必要が生じ、天然ガスの価格変動により原油の生成コストが変動する課題もあった。   Moreover, since the heat exchange between water and the combustion gas is performed via the heat transfer tube, the amount of steam generated depends on the heat exchange efficiency. Accordingly, when a large amount of steam is supplied to the oil sand layer, a large amount of natural gas is required. For this reason, it is necessary to install a natural gas pipeline in the vicinity of the steam generator, and there is a problem that the production cost of crude oil fluctuates due to fluctuations in the price of natural gas.

図1は、実施例1における原油抽出装置を示す。図において、原油抽出装置100は、蒸気を生成する蒸気生成装置1と、蒸気をオイルサンド層に供給する蒸気供給配管5と、オイルサンド層7から原油を抽出する原油抽出配管9とを備える。原油抽出配管9は、蒸気供給配管5の下側に位置する。   FIG. 1 shows a crude oil extraction apparatus according to the first embodiment. In the figure, a crude oil extraction apparatus 100 includes a steam generation apparatus 1 that generates steam, a steam supply pipe 5 that supplies steam to an oil sand layer, and a crude oil extraction pipe 9 that extracts crude oil from the oil sand layer 7. The crude oil extraction pipe 9 is located below the steam supply pipe 5.

蒸気生成装置1は地上に設置されており、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室17と、燃焼ガスと水によって蒸気を生成する蒸発室6を備える。燃焼室17の上流側には、燃料3を供給する燃料ノズル18と、燃料ノズル18の外周側に旋回器
20が設けられている。旋回器20は、燃料ノズル18の外周側を囲むように羽根形状で設けられている。空気ブロア23を通じて旋回器20に送風された空気15は、旋回空気として燃焼室17に流入する。蒸発室6は蒸発室壁14の内側に形成され、燃焼室17の下流側に位置する。蒸発室壁14の外周側には、水供給マニホールド19と、蒸発室6に水を噴霧する水噴射ノズル21を備える。
The steam generating apparatus 1 is installed on the ground, and includes a combustion chamber 17 that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel, and an evaporation chamber 6 that generates steam from the combustion gas and water. On the upstream side of the combustion chamber 17, a fuel nozzle 18 for supplying the fuel 3 and a swirler 20 on the outer peripheral side of the fuel nozzle 18 are provided. The swirler 20 is provided in a blade shape so as to surround the outer peripheral side of the fuel nozzle 18. The air 15 blown to the swirler 20 through the air blower 23 flows into the combustion chamber 17 as swirling air. The evaporation chamber 6 is formed inside the evaporation chamber wall 14 and is located downstream of the combustion chamber 17. A water supply manifold 19 and a water injection nozzle 21 for spraying water to the evaporation chamber 6 are provided on the outer peripheral side of the evaporation chamber wall 14.

オイルサンド層7には、蒸気供給配管5が埋設されている。この蒸気供給配管5は、蒸気生成装置1から蒸気が噴出する出口部と接続する。そして、蒸気供給配管5は、蒸発室6で生成した蒸気と燃焼ガスの混合流体24が供給される。オイルサンド層7に含まれる原油は、混合流体24によって熱を与えられ、粘度が低下する。そして、粘度が低下した原油は重質油として、ポンプ10の動力により原油抽出配管9から抽出される。なお、原油抽出配管9では、重質油だけでなく蒸気も含む原油混合流体を抽出する。   A steam supply pipe 5 is embedded in the oil sand layer 7. The steam supply pipe 5 is connected to an outlet portion from which steam is ejected from the steam generator 1. The steam supply pipe 5 is supplied with a mixed fluid 24 of steam and combustion gas generated in the evaporation chamber 6. The crude oil contained in the oil sand layer 7 is heated by the mixed fluid 24, and the viscosity decreases. The crude oil whose viscosity has been reduced is extracted from the crude oil extraction pipe 9 as heavy oil by the power of the pump 10. The crude oil extraction pipe 9 extracts a crude oil mixed fluid containing not only heavy oil but also steam.

抽出された原油混合流体は重質油を含むため、パイプラインで輸送することは困難である。そこで、原油混合流体は分離機11によって精製され、原油16と蒸気2に分離される。具体的な分離機としては遠心分離機等が用いられる。分離された蒸気2は、復水器
12によって水に戻され、水処理装置13によって不純物を除去する。図1では、水処理された水4を蒸気生成装置1の水供給マニホールド19に再供給するよう構成する。
Since the extracted crude oil mixed fluid contains heavy oil, it is difficult to transport it by pipeline. Therefore, the crude oil mixed fluid is refined by the separator 11 and separated into crude oil 16 and steam 2. As a specific separator, a centrifugal separator or the like is used. The separated steam 2 is returned to water by the condenser 12 and impurities are removed by the water treatment device 13. In FIG. 1, the water-treated water 4 is configured to be re-supplied to the water supply manifold 19 of the steam generator 1.

次に、原油抽出装置100の運転内容を説明する。空気ブロワ23により供給された空気15は、旋回器20を経て燃焼室17に供給する。燃焼室17では、空気15と、燃料ノズル18から噴霧された燃料3とを混合して拡散燃焼し、火炎22を形成する。その際、燃料と空気は、空気中の酸素と燃料が過不足なく、理論当量比となるように制御される。具体的には、火炎22を形成する燃焼ガスの温度は2200℃程度となる。燃焼室17に生じた燃焼ガスは、蒸発室6に噴出する。   Next, the operation content of the crude oil extraction apparatus 100 will be described. The air 15 supplied by the air blower 23 is supplied to the combustion chamber 17 via the swirler 20. In the combustion chamber 17, the air 15 and the fuel 3 sprayed from the fuel nozzle 18 are mixed and diffusely burned to form a flame 22. At that time, the fuel and the air are controlled so that the oxygen and the fuel in the air are not excessive and insufficient and the theoretical equivalent ratio is obtained. Specifically, the temperature of the combustion gas forming the flame 22 is about 2200 ° C. The combustion gas generated in the combustion chamber 17 is ejected into the evaporation chamber 6.

そして、燃焼ガスが流入する蒸発室には、水を噴霧する機構を備えている。そのため、蒸発室の内部において水と燃焼ガスを直接混合して、蒸気を生成する。ボイラのように伝熱管を介さないため、熱交換効率は100%に近くなる。そのため、ボイラと比較して蒸気生成効率を大幅に向上できる。このように、水が燃焼ガスと直接熱交換するため、熱交換効率はボイラに比べて飛躍的に上昇し、蒸気生成装置全体の熱効率を向上させることができる。   The evaporation chamber into which the combustion gas flows is provided with a mechanism for spraying water. Therefore, water and combustion gas are directly mixed inside the evaporation chamber to generate steam. Since no heat transfer tubes are used unlike a boiler, the heat exchange efficiency is close to 100%. Therefore, the steam generation efficiency can be greatly improved as compared with the boiler. In this way, since water directly exchanges heat with the combustion gas, the heat exchange efficiency is dramatically increased as compared with the boiler, and the thermal efficiency of the entire steam generation apparatus can be improved.

また、分離器11によって蒸気2を分離した原油16を、燃料ノズル18に供給することが望ましい。複数の水噴射ノズル21から噴射された水は、蒸発室6で合流した後に、燃焼ガスと水が混合される。このように、燃焼ガスは蒸発室6に流入するため、水が流下する水噴射ノズル21や水供給マニホールド19に、原油の不純物から生じる煤が付着することを抑制できる。また、未精製の原油を使用しても、水噴射ノズル21と水供給マニホールド19に煤が付着することを抑制できるため、メンテナンス回数も減少することが出来る。   In addition, it is desirable to supply the crude oil 16 from which the steam 2 has been separated by the separator 11 to the fuel nozzle 18. After the water jetted from the plurality of water jet nozzles 21 merges in the evaporation chamber 6, the combustion gas and water are mixed. Thus, since combustion gas flows in into the evaporation chamber 6, it can suppress that the soot produced from the impurity of crude oil adheres to the water injection nozzle 21 and the water supply manifold 19 from which water flows down. Further, even if unrefined crude oil is used, it is possible to suppress soot from adhering to the water injection nozzle 21 and the water supply manifold 19, so that the number of maintenance can be reduced.

次に、燃焼ガスが流入する蒸発室の断面積は、蒸気供給配管の断面積より広い断面積とすることが望ましい。蒸発室の断面積を蒸気供給配管の断面積より広くすることにより、蒸発室の内部がスケール等で詰まるという不具合を抑制することができる。そして、蒸発室に供給する水の不純物を除去するために必要な水処理装置の性能を高くしなくとも、蒸発室内部が閉塞することを防ぐことが出来る。従って、水処理装置にかかる負荷を低減し、水処理性能を長期間維持することが可能となる。また、高性能な水処理装置を必要とせず、原油を生成する際のランニングコストを大幅に低減できる。更に、燃焼ガスに水を直接噴霧するため、生成する蒸気の温度を容易にコントロールすることができる。   Next, it is desirable that the cross-sectional area of the evaporation chamber into which the combustion gas flows is wider than the cross-sectional area of the steam supply pipe. By making the cross-sectional area of the evaporation chamber wider than the cross-sectional area of the steam supply pipe, it is possible to suppress a problem that the inside of the evaporation chamber is clogged with a scale or the like. And even if it does not raise the performance of the water treatment apparatus required in order to remove the impurity of the water supplied to an evaporation chamber, it can prevent that an evaporation chamber inside is obstruct | occluded. Therefore, it is possible to reduce the load on the water treatment apparatus and maintain the water treatment performance for a long period of time. Moreover, the running cost at the time of producing | generating crude oil can be reduced significantly, without requiring a high-performance water treatment apparatus. Furthermore, since water is sprayed directly on the combustion gas, the temperature of the generated steam can be easily controlled.

また、蒸発室6は、水を噴霧する小径の水噴射ノズル21の流路断面積よりも広い断面積を有していることが望ましい。小径の水噴射ノズルから噴霧した水を蒸発室で蒸発させるため、効率的に蒸気を生成することができる。   Moreover, it is desirable that the evaporation chamber 6 has a cross-sectional area wider than the flow path cross-sectional area of the small-diameter water injection nozzle 21 that sprays water. Since the water sprayed from the small-diameter water jet nozzle is evaporated in the evaporation chamber, steam can be efficiently generated.

そして、蒸発室6は燃焼室17より広い空間を有するため、蒸発室6に流入した燃焼ガスは急速にその流速が低下する。蒸発室6には、水を噴霧する機構が設けられており、燃焼ガスと水が室内で混合する。噴霧する水4の量は、燃焼ガスと水が混合・蒸発・蒸気となる際に、所定の蒸気温度を確保するように調整される。このように、本実施例では、狭い燃焼室17から広い蒸発室6へ燃焼ガスが流れるため、燃焼ガスの流速が低下して、蒸発室6の内部で滞留する。この滞留した燃焼ガスに水を直接噴霧するため、効率よく蒸気を生成することができる。なお、蒸発室6の容積は燃焼室17の容積との関係で異なる。具体的には、水が十分に蒸気となる一定の滞留時間を確保できるように、蒸発室6の容積を決めればよい。   Since the evaporation chamber 6 has a larger space than the combustion chamber 17, the flow rate of the combustion gas flowing into the evaporation chamber 6 is rapidly reduced. The evaporation chamber 6 is provided with a mechanism for spraying water, and combustion gas and water are mixed in the chamber. The amount of water 4 to be sprayed is adjusted so as to ensure a predetermined steam temperature when the combustion gas and water are mixed / evaporated / steamed. As described above, in this embodiment, the combustion gas flows from the narrow combustion chamber 17 to the wide evaporation chamber 6, so that the flow velocity of the combustion gas decreases and stays inside the evaporation chamber 6. Since water is directly sprayed on the staying combustion gas, steam can be efficiently generated. Note that the volume of the evaporation chamber 6 differs depending on the relationship with the volume of the combustion chamber 17. Specifically, the volume of the evaporation chamber 6 may be determined so as to ensure a certain residence time during which water is sufficiently vaporized.

また、燃焼室17では、空気中の酸素によって、燃料を理論当量比で燃焼させることが望ましい。この場合、燃焼ガスの温度は2200℃程度となる。そのため、オイルサンド層に供給する蒸気と燃焼ガスの混合気体24に残存酸素がないため、オイルサンド層に含まれる原油が燃焼することを防ぐことが可能である。   In the combustion chamber 17, it is desirable to burn the fuel at a theoretical equivalent ratio with oxygen in the air. In this case, the temperature of the combustion gas is about 2200 ° C. Therefore, since there is no residual oxygen in the mixed gas 24 of steam and combustion gas supplied to the oil sand layer, it is possible to prevent the crude oil contained in the oil sand layer from burning.

また、本実施例の蒸気生成装置は、燃料を供給する燃料ノズルと、燃料ノズルの外周側に設けられ、空気を旋回させる旋回器を備え、燃料と旋回器によって旋回させた空気とを燃焼させる燃焼室17では拡散燃焼によって燃焼ガスを生成する。そのため、燃焼ガスの発生状況に左右されず、蒸気の生成を安定して行うことができる。   In addition, the steam generation apparatus according to the present embodiment includes a fuel nozzle that supplies fuel, a swirler that is provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle, and swirls air, and burns the fuel and the air swirled by the swirler. In the combustion chamber 17, combustion gas is generated by diffusion combustion. Therefore, the generation of steam can be stably performed regardless of the generation state of the combustion gas.

更に、本実施例の蒸気生成装置は、原油抽出配管で抽出した原油混合流体から蒸気を分離して原油を生成する分離器と、分離器が排出する蒸気を復水する復水器と、復水器からの水を蒸気生成装置に供給する系統を備える。オイルサンド層から抽出した原油と蒸気のうち、蒸気を水に復水する復水器を備えるため、外部から供給する水の量を低減できる。そのため、蒸気生成装置に補給する水を貯留する水タンクの容積を減少させ、蒸気生成装置の設置面積を小さくできる。   Furthermore, the steam generator of this embodiment includes a separator that separates steam from the crude oil mixed fluid extracted by the crude oil extraction pipe to generate crude oil, a condenser that condenses the steam discharged from the separator, and a condenser. A system for supplying water from the water vessel to the steam generator is provided. Of the crude oil and steam extracted from the oil sands layer, a condenser for condensing steam into water is provided, so the amount of water supplied from the outside can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the volume of the water tank that stores water to be replenished to the steam generating device, and to reduce the installation area of the steam generating device.

また、本実施例の蒸気生成装置は、地上に設置するため、メンテナンスを容易に行うことができる。   Moreover, since the steam generator of the present embodiment is installed on the ground, maintenance can be easily performed.

図2は、実施例2における原油抽出装置を示す。図1と同じ設備については、図1と同じ番号を付し、説明を省略する。本実施例では、オイルサンド層7にコークス25が生成している点が、実施例1と異なる。   FIG. 2 shows a crude oil extraction apparatus according to the second embodiment. The same equipment as in FIG. 1 is assigned the same number as in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that coke 25 is generated in the oil sand layer 7.

ここで、図3は、原油温度とコークス化率との関係を示す。縦軸にコークス化率を示し、横軸に原油温度を示す。図のように、原油の温度が上昇すると、コークス化率が増大する。特に、原油の温度が400℃以上になると、指数関数的にコークス化率が増大する。コークスは、原油中に含まれるアスファルト成分が、熱により炭化する現象である。オイルサンド層の内部でアスファルト成分がコークス化することにより、アスファルト成分が原油から除去される。そのため、オイルサンド層に供給する蒸気と燃焼ガスの混合気体の温度を400℃以上にすることで、オイルサンド層に50%程度含まれるアスファルト成分を、コークス25としてオイルサンド層7内に取り残すことができる。従って、軽質成分のみを含む原油を地上に汲み上げることができる。   Here, FIG. 3 shows the relationship between the crude oil temperature and the coking rate. The vertical axis shows the coking rate, and the horizontal axis shows the crude oil temperature. As shown in the figure, the coking rate increases as the crude oil temperature rises. In particular, when the temperature of the crude oil reaches 400 ° C. or higher, the coking rate increases exponentially. Coke is a phenomenon in which an asphalt component contained in crude oil is carbonized by heat. Asphalt components are coked in the oil sand layer, so that the asphalt components are removed from the crude oil. Therefore, by setting the temperature of the mixed gas of steam and combustion gas supplied to the oil sand layer to 400 ° C. or higher, asphalt components contained in the oil sand layer about 50% are left as coke 25 in the oil sand layer 7. Can do. Therefore, crude oil containing only light components can be pumped to the ground.

また、製油過程で生じるアスファルト分量を低減でき、アスファルト分の処理量も低減できる。更に、アスファルト成分を地中に残しておくため、原油を抽出するために必要なポンプ10の動力を低減することもできる。ポンプの動力を低減することにより、原油抽出装置の効率を向上できる。   In addition, the amount of asphalt produced during the oil refining process can be reduced, and the amount of asphalt treated can be reduced. Furthermore, since the asphalt component remains in the ground, the power of the pump 10 necessary for extracting crude oil can be reduced. By reducing the power of the pump, the efficiency of the crude oil extraction device can be improved.

図4は、実施例3における原油抽出装置を示す。図1と同じ設備については、図1と同じ番号を付し、説明を省略する。本実施例では、蒸気分岐系統33,原油供給系統28,蒸気アトマイズ式の燃料ノズル18,蒸気温度計測手段である蒸気温度計測センサー29,制御装置31を備える。また、図において、制御装置31へ入力・出力する信号を点線の矢印で示す。   FIG. 4 shows a crude oil extraction apparatus according to the third embodiment. The same equipment as in FIG. 1 is assigned the same number as in FIG. In this embodiment, a steam branching system 33, a crude oil supply system 28, a steam atomized fuel nozzle 18, a steam temperature measuring sensor 29 which is a steam temperature measuring means, and a control device 31 are provided. In the figure, signals input to and output from the control device 31 are indicated by dotted arrows.

本実施例では、蒸発室6の下流側に蒸気温度計測センサー29を備えており、当該センサーで蒸気温度を計測し、制御装置31に蒸気温度を入力する。また、蒸発室4に水を供給する水供給マニホールド19の上流側には、水量を調整する調整弁30とその駆動装置を備える。   In this embodiment, a vapor temperature measurement sensor 29 is provided on the downstream side of the evaporation chamber 6, the vapor temperature is measured by the sensor, and the vapor temperature is input to the control device 31. In addition, an upstream side of a water supply manifold 19 that supplies water to the evaporation chamber 4 is provided with an adjustment valve 30 that adjusts the amount of water and a driving device thereof.

そして、分離機11で分離した原油16の一部は、蒸気生成装置1の燃料ノズル18から噴霧される。分離機11から排出した原油を燃料ノズル18に直接供給する系統を設けても良いし、一度タンクに溜めておくこともできる。そして、蒸気供給配管5から分岐された蒸気分岐系統33は、原油供給系統28と合流する。   A part of the crude oil 16 separated by the separator 11 is sprayed from the fuel nozzle 18 of the steam generator 1. A system that directly supplies the crude oil discharged from the separator 11 to the fuel nozzle 18 may be provided, or may be once stored in a tank. The steam branch system 33 branched from the steam supply pipe 5 joins the crude oil supply system 28.

燃焼ガスと水が混合・蒸発・蒸気となる際に所定の蒸気温度を確保するために、制御装置31は水噴射ノズル21から噴射する水4の量を調整する。具体的には、蒸気温度センサー29から入力された蒸気温度が所定の蒸気温度と比べて低い場合、調整弁30の開度を減少させて、蒸気温度を上昇させる。一方、蒸気温度センサー29から入力された蒸気温度が所定の蒸気温度と比べて高い場合、調整弁30の開度を増加させて、蒸気温度を低下させる。このように、調整弁30の開度を制御することで、オイルサンド層に供給する蒸気の温度を400℃以上に調整できる。   In order to ensure a predetermined steam temperature when the combustion gas and water are mixed / evaporated / steam, the control device 31 adjusts the amount of water 4 ejected from the water ejection nozzle 21. Specifically, when the steam temperature input from the steam temperature sensor 29 is lower than the predetermined steam temperature, the opening degree of the regulating valve 30 is decreased to increase the steam temperature. On the other hand, when the steam temperature input from the steam temperature sensor 29 is higher than the predetermined steam temperature, the opening degree of the regulating valve 30 is increased to lower the steam temperature. Thus, the temperature of the steam supplied to the oil sand layer can be adjusted to 400 ° C. or higher by controlling the opening of the adjustment valve 30.

生成した蒸気と燃焼ガスの混合気体は、蒸気供給配管5を経て、オイルサンド層7に供給する。その際、蒸気の一部は蒸気分岐系統33から抽気され、燃料ノズル18に供給される。燃料ノズル18に抽気蒸気を供給すると、原油を高温の蒸気によって微粒化することができる。更に、高温蒸気により原油の低粘度化も図り、安定燃焼が可能である。   The generated mixed gas of steam and combustion gas is supplied to the oil sand layer 7 through the steam supply pipe 5. At this time, a part of the steam is extracted from the steam branch system 33 and supplied to the fuel nozzle 18. When the extraction steam is supplied to the fuel nozzle 18, the crude oil can be atomized by the high-temperature steam. Furthermore, the viscosity of the crude oil is reduced by high-temperature steam, and stable combustion is possible.

また、蒸気生成装置の燃料として原油を使用でき、天然ガスを使用する必要がなくなるため、大幅なコスト削減が可能である。なお、分岐系統は原油供給系統28に合流させる必要はなく、燃料ノズル18の噴出口近傍から蒸気を噴出するように、分岐系統を配置しても良い。   Moreover, since crude oil can be used as the fuel for the steam generating device, it is not necessary to use natural gas, so that significant cost reduction is possible. The branch system does not need to be joined to the crude oil supply system 28, and the branch system may be arranged so that steam is ejected from the vicinity of the ejection port of the fuel nozzle 18.

図5は、実施例4における原油抽出装置を示す。図4と同じ設備については、図4と同じ番号を付し、説明を省略する。本実施例では、原油の粘度計測手段32,分岐系統33を流れる蒸気の量を調整する調整弁26,原油供給系統28を流れる原油の量を調整する調整弁27を備える。回収された原油は、粘度計測手段32により粘度が計測され、計測値を制御装置31に入力する。また、蒸発室6の下流側に蒸気温度計測センサー29を備えており、当該センサーで蒸気温度を計測し、制御装置31に蒸気温度を入力する。   FIG. 5 shows a crude oil extraction apparatus according to the fourth embodiment. The same equipment as in FIG. 4 is assigned the same number as in FIG. In the present embodiment, crude oil viscosity measuring means 32, an adjustment valve 26 for adjusting the amount of steam flowing through the branch system 33, and an adjustment valve 27 for adjusting the amount of crude oil flowing through the crude oil supply system 28 are provided. The viscosity of the recovered crude oil is measured by the viscosity measuring means 32 and the measured value is input to the control device 31. A vapor temperature measurement sensor 29 is provided on the downstream side of the evaporation chamber 6, the vapor temperature is measured by the sensor, and the vapor temperature is input to the control device 31.

制御装置31は、蒸気温度計測センサー29から得られる蒸気温度に応じて、燃焼室4に供給する燃料量を調整弁27で調整する、若しくは、水4の量を調整弁30によって制御する。具体的には、蒸気温度が設定値より高い場合、調整弁27の開度を減少して燃料量を減少させる、若しくは、調整弁30の開度を増加させて水4の量を増加させればよい。   The control device 31 adjusts the amount of fuel supplied to the combustion chamber 4 with the adjustment valve 27 according to the steam temperature obtained from the steam temperature measurement sensor 29, or controls the amount of water 4 with the adjustment valve 30. Specifically, when the steam temperature is higher than the set value, the amount of water 4 can be increased by decreasing the opening amount of the regulating valve 27 to decrease the fuel amount, or increasing the opening amount of the regulating valve 30. That's fine.

また、制御装置31は、粘度計測手段32から得られる原油粘度に応じて、燃焼室4に供給する燃料量を調整弁27で調整する、若しくは、蒸気分岐系統33を流れる蒸気の量を調整弁26によって制御する。具体的には、原油粘度が設定値より高い場合、調整弁
27の開度を増加して燃料量を増加させ、蒸気温度を上昇させるとともに、調整弁26の開度を増加させ、アトマイズ用の蒸気量を増やす。このような制御により、オイルサンド層から抽出する原油が適切な粘度になるように、蒸気温度を制御できる。本実施例によれば、オイルサンド層から回収された原油の粘度を低く維持できるため、原油を蒸気生成装置の燃料として利用できる。
Further, the control device 31 adjusts the amount of fuel supplied to the combustion chamber 4 by the adjusting valve 27 according to the crude oil viscosity obtained from the viscosity measuring means 32, or adjusts the amount of steam flowing through the steam branching system 33. 26 to control. Specifically, when the crude oil viscosity is higher than the set value, the opening of the regulating valve 27 is increased to increase the fuel amount, the steam temperature is increased, the opening of the regulating valve 26 is increased, and Increase the amount of steam. By such control, the steam temperature can be controlled so that the crude oil extracted from the oil sand layer has an appropriate viscosity. According to the present embodiment, since the viscosity of the crude oil recovered from the oil sand layer can be kept low, the crude oil can be used as a fuel for the steam generator.

本発明を用いた原油抽出装置の実施例1を示した図である。It is the figure which showed Example 1 of the crude-oil extraction apparatus using this invention. 本発明を用いた原油抽出装置の実施例2を示した図である。It is the figure which showed Example 2 of the crude-oil extraction apparatus using this invention. 原油の温度とコークス化率の関係図である。It is a relationship diagram between the temperature of crude oil and the coking rate. 本発明を用いた原油抽出装置の実施例3を示した図である。It is the figure which showed Example 3 of the crude oil extraction apparatus using this invention. 本発明を用いた原油抽出装置の実施例4を示した図である。It is the figure which showed Example 4 of the crude-oil extraction apparatus using this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3 燃料
4 水
5 蒸気供給配管
6 蒸発室
7 オイルサンド層
8 原油混合流体
9 原油抽出配管
10 ポンプ
11 分離機
12 復水器
13 水処理装置
15 空気
17 燃焼室
18 燃料噴射ノズル
19 水供給マニホールド
20 旋回羽根
21 水噴射ノズル
23 空気ブロワ
24 混合気体
25 コークス
28 原油供給系統
29 蒸気温度計測センサー
30 調整弁
32 粘度計測手段
33 蒸気分岐系統
3 Fuel 4 Water 5 Steam supply pipe 6 Evaporation chamber 7 Oil sand layer 8 Crude oil mixed fluid 9 Crude oil extraction pipe 10 Pump 11 Separator 12 Condenser 13 Water treatment device 15 Air 17 Combustion chamber 18 Fuel injection nozzle 19 Water supply manifold 20 Swivel blade 21 Water injection nozzle 23 Air blower 24 Gas mixture 25 Coke 28 Crude oil supply system 29 Steam temperature measuring sensor 30 Adjusting valve 32 Viscosity measuring means 33 Steam branching system

Claims (11)

オイルサンド層の内部に蒸気を供給する蒸気供給配管と、
該オイルサンド層から原油を抽出する原油抽出配管とを備えた原油抽出装置であって、
前記蒸気供給配管の上流側に蒸気生成装置を備え、
該蒸気生成装置は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記燃焼ガスが流入する蒸発室と、該蒸発室に水を噴霧する機構を備え、該蒸発室からの蒸気を前記蒸気供給配管に供給することを特徴とする原油抽出装置。
A steam supply pipe for supplying steam into the oil sand layer;
A crude oil extraction apparatus comprising a crude oil extraction pipe for extracting crude oil from the oil sand layer,
Provided with a steam generator upstream of the steam supply pipe,
The steam generation device includes a combustion chamber that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel;
A crude oil extraction apparatus comprising an evaporation chamber into which the combustion gas flows and a mechanism for spraying water into the evaporation chamber, and supplying steam from the evaporation chamber to the steam supply pipe.
高温の蒸気をオイルサンド層の内部に供給する蒸気供給配管と、
該蒸気によって粘度が低下した原油を抽出する原油抽出配管とを備えた原油抽出装置であって、
前記蒸気供給配管の上流側に蒸気生成装置を備え、
該蒸気生成装置は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記蒸気供給配管の断面積より広い断面積を有し、前記燃焼ガスが流入する蒸発室と、該蒸発室に水を噴霧する機構を備え、該蒸発室からの蒸気を前記蒸気供給配管に供給することを特徴とする原油抽出装置。
A steam supply pipe for supplying high-temperature steam into the oil sand layer;
A crude oil extraction apparatus comprising a crude oil extraction pipe for extracting crude oil whose viscosity has been reduced by the steam,
Provided with a steam generator upstream of the steam supply pipe,
The steam generation device includes a combustion chamber that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel;
It has a cross-sectional area wider than the cross-sectional area of the steam supply pipe, and includes an evaporation chamber into which the combustion gas flows and a mechanism for spraying water into the evaporation chamber, and supplies steam from the evaporation chamber to the steam supply pipe A crude oil extraction apparatus characterized by:
高温の蒸気をオイルサンド層の内部に供給する蒸気供給配管と、
該蒸気によって粘度が低下した原油を抽出する原油抽出配管とを備えた原油抽出装置であって、
前記蒸気供給配管の上流側に蒸気生成装置を備え、
該蒸気生成装置は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記蒸気供給配管の断面積より広い断面積を有し、前記燃焼ガスが流入する蒸発室と、該蒸発室に水を噴霧して400℃以上の蒸気を生成する機構を備えることを特徴とする原油抽出装置。
A steam supply pipe for supplying high-temperature steam into the oil sand layer;
A crude oil extraction apparatus comprising a crude oil extraction pipe for extracting crude oil whose viscosity has been reduced by the steam,
Provided with a steam generator upstream of the steam supply pipe,
The steam generation device includes a combustion chamber that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel;
It has a cross-sectional area wider than the cross-sectional area of the steam supply pipe, and has an evaporation chamber into which the combustion gas flows, and a mechanism for spraying water into the evaporation chamber to generate steam at 400 ° C. or higher. Crude oil extraction equipment.
請求項3記載の原油抽出装置であって、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給系統に、前記蒸発室からの蒸気を供給する系統を接続したことを特徴とする原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 3,
A crude oil extraction apparatus, wherein a fuel supply system for supplying fuel to the combustion chamber is connected to a system for supplying steam from the evaporation chamber.
請求項3記載の原油抽出装置であって、
前記原油抽出配管からの原油混合流体を分離して得られた原油を、前記蒸気生成装置に設けられた燃料ノズルに供給する系統を備えたことを特徴とする原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 3,
A crude oil extraction apparatus comprising: a system for supplying crude oil obtained by separating a crude oil mixed fluid from the crude oil extraction pipe to a fuel nozzle provided in the steam generation apparatus.
オイルサンド層の内部に蒸気を供給する蒸気供給配管と、
該オイルサンド層から原油を抽出する原油抽出配管とを備えた原油抽出装置であって、
前記蒸気供給配管の上流側に設けられた蒸気生成装置と、該蒸気生成装置を制御する制御装置とを備え、
前記蒸気生成装置は、空気と燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記燃焼ガスを供給する蒸発室の内部に水を噴霧する水噴射ノズルと、蒸気の温度を計測する蒸気温度計測手段とを備え、
前記制御装置は、前記蒸気温度計測手段で得られる蒸気温度に基づき前記水噴射ノズルからの水量を調整することを特徴とする原油抽出装置。
A steam supply pipe for supplying steam into the oil sand layer;
A crude oil extraction apparatus comprising a crude oil extraction pipe for extracting crude oil from the oil sand layer,
A steam generator provided on the upstream side of the steam supply pipe, and a controller for controlling the steam generator;
The steam generation device includes a combustion chamber for generating combustion gas by burning air and fuel;
A water injection nozzle for spraying water inside the evaporation chamber for supplying the combustion gas, and a steam temperature measuring means for measuring the temperature of the steam,
The said control apparatus adjusts the water quantity from the said water injection nozzle based on the steam temperature obtained by the said steam temperature measurement means, The crude oil extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項6記載の原油抽出装置であって、
前記燃焼室では、空気と燃料を理論当量比で燃焼させることを特徴とする原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 6,
In the combustion chamber, the crude oil extraction apparatus burns air and fuel at a theoretical equivalent ratio.
請求項6記載の原油抽出装置であって、
前記蒸気生成装置が生成する蒸気の温度を400℃以上にすることを特徴とする原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 6,
A crude oil extraction apparatus characterized in that the temperature of the steam generated by the steam generator is 400 ° C or higher.
請求項6記載の原油抽出装置であって、
前記原油抽出配管からの原油混合流体を蒸気と分離して原油を生成する分離器と、該分離器が排出する蒸気を復水する復水器と、該復水器からの水を前記蒸気生成装置に供給する系統を備えたことを特徴とする原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 6,
A separator that separates the crude oil mixed fluid from the crude oil extraction pipe from steam to generate crude oil, a condenser that condenses the steam discharged from the separator, and water from the condenser that generates steam. A crude oil extraction apparatus comprising a system for supplying to the apparatus.
請求項9記載の原油抽出装置であって、
前記分離器から排出された原油の粘度を計測する手段を有し、予め設定した粘度になるように、前記蒸気の温度を制御する事を特徴とした原油抽出装置。
The crude oil extraction device according to claim 9,
A crude oil extraction apparatus comprising means for measuring the viscosity of crude oil discharged from the separator, and controlling the temperature of the steam so as to obtain a preset viscosity.
オイルサンド層の内部に蒸気を供給し、該蒸気の熱によって原油の粘度を低下させ、
前記原油を前記オイルサンド層から抽出する原油抽出装置の蒸気生成方法であって、空気と燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、該燃焼ガスに水を噴霧することで蒸気を生成することを特徴とする原油抽出装置の蒸気生成方法。
Supplying steam to the inside of the oil sand layer, reducing the viscosity of the crude oil by the heat of the steam,
A method for generating steam in a crude oil extraction apparatus for extracting the crude oil from the oil sand layer, wherein a combustion gas is generated by burning air and fuel, and steam is generated by spraying water on the combustion gas. A steam generation method for a crude oil extraction apparatus.
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JP2014508635A (en) * 2010-12-31 2014-04-10 武▲漢凱▼迪工程技▲術▼研究▲総▼院有限公司 Method and apparatus for preparing high temperature steam rich in active particles using plasma
KR101422483B1 (en) 2012-12-21 2014-07-23 삼성중공업 주식회사 Method for mining high viscosity oil
KR101541136B1 (en) * 2013-09-27 2015-08-06 삼성중공업 주식회사 Method for Mining High Viscosity Crude Oil Using Diluent

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