本发明属于油类管路运输,特别涉及一种光热-熔盐储热井口加热系统及其控制方法。
背景技术:
1、井口加热系统在高凝稠油井和高寒地区油井集油管线和输油管道中不可或缺,通过对原油加热能够有效清腊降粘、减小油流阻力、提高原油进站温度和油井产量,保证原油具有必要的流动性;在油气井口、原油储罐出口及输油管道中有着广泛的应用。
2、目前常用的井口加热系统加热器温度为40~70℃,可以有效保证原油流动性。现有技术中cn2603192y采油井口加热器中采用分气包加盘管炉以油井自身的伴生气或返输气为燃料,但会明显增加油气生产过程中的碳排放,不利于油气企业实现碳中和。cn202885224u专利文献中公开了一种高效电磁井口加热器,cn205370509u专利文献中公开了一种微波井口加热器,都是利用电网能源采用电加热,效率更高,但电力产生仍然存在碳排放问题,同时需要为单井建设电网,不利于降低成本。cn113090950b公开一种基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统,但采用水为传热介质,加热温度较低,难以适应寒冷地区加热需求,同时导致储热系统体积庞大,维护困难。
3、综上可知,传统井口加热器使用传统盘管炉或电加热系统,油气生产过程中存在排放量大问题,同时无法实现离网运行,建设成本高且对环境影响大。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明旨在开发离网运行、清洁高效的新型井口加热系统,采用光热-熔盐储热系统代替传统盘管炉或电加热系统实现离网运行,综合降低油田井口加热的成本和碳排放。
2、本发明采用的技术方案如下:一种光热-熔盐储热井口加热系统,所述系统包括至少一个供热单元、至少一个加热单元以及至少一个控制单元,所述控制单元分别与供热单元、加热单元连接;所述供热单元与加热单元连接;所述供热单元用于向加热单元供给热量;所述加热单元用于加热原油;所述控制单元用于控制供热单元中的熔盐流向。
3、进一步地,所述供热单元包括至少一个光热模块和至少一个储热模块,所述光热模块和所述储热模块连接;所述光热模块用于向加热单元供给热量,所述储热模块用于储存光热模块中的热量。
4、进一步地,所述控制单元用于根据井口加热器目标温度控制供热单元中的熔盐流向。
5、进一步地,所述控制单元用于根据井口加热器目标温度控制供热单元中的熔盐流向包括:
6、当太阳辐照强度使井口加热器目标温度大于t时,所述控制单元用于控制熔盐流向为:光热模块流向储热模块和加热单元;
7、当太阳辐照强度使井口加热器目标温度小于t时,所述控制单元用于控制熔盐流向为:光热模块和储热模块流向加热单元;
8、当没有太阳辐射时,所述控制单元用于熔盐流向为:储热模块流向加热单元。
9、进一步地,所述加热单元由环绕在输油管线上的金属内管和金属外管组成,金属内管和金属外管的间隙处设有保温层。
10、进一步地,所述金属外管外设有至少一个熔盐入口和至少一个熔盐出口,所述保温层材料为二氧化硅气凝胶或聚氨酯泡沫。
11、进一步地,所述光热模块为槽式、菲涅尔式、塔式或盘式,光热模块的功率>150kw;所述储热模块的容量>600kwh;加热模块功率<50kw。
12、此外,本发明还提供了一种光热-熔盐储热井口加热系统的控制方法,包括以下步骤:供热单元供给热量至加热单元;加热单元加热原油;控制单元控制供热单元中的熔盐流向。
13、进一步地,供热单元包括包括至少一个光热模块和至少一个储热模块,光热模块供给热量至加热单元,加热单元利用光热模块供给的热量加热原油,储热模块储存光热模块中的热量。
14、进一步地,所述控制单元控制供热单元中的熔盐流向包括:
15、当太阳辐照强度使井口加热器目标温度大于t时,所述控制单元控制熔盐流向为:光热模块流向储热模块和加热单元;
16、当太阳辐照强度使井口加热器目标温度小于t时,所述控制单元控制熔盐流向为:光热模块和储热模块流向加热单元;
17、当没有太阳辐射时,所述控制单元熔盐流向为:储热模块流向加热单元。
18、本发明设计的一种光热-熔盐储热井口加热系统及其控制方法,该光热-熔盐储热井口加热系统利用供热单元为加热单元提供热量,用于原油加热,供热单元中设计了光热模块和储热模块,光热模块将太阳能转化为热能,储热模块将多余的热能储存,根据井口加热器目标温度的变化,光热模块和储能模块中的热能由控制单元决定其熔盐流向。光热模块实现零碳排放,采用储热模块实现全年全天候运行。该光热-熔盐储热井口加热系统系统可以单独设置,离网独立运行,降低了电网系统的复杂性和建设成本。
19、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图来实现和获得。
1.一种光热-熔盐储热井口加热系统,所述系统包括至少一个供热单元、至少一个加热单元以及至少一个控制单元,所述控制单元分别与供热单元、加热单元连接;所述供热单元与加热单元连接;
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述供热单元包括至少一个光热模块和至少一个储热模块,所述光热模块和所述储热模块连接;所述光热模块用于向加热单元供给热量,所述储热模块用于储存光热模块中的热量。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述控制单元用于根据井口加热器目标温度控制供热单元中的熔盐流向。
4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述控制单元用于根据井口加热器目标温度控制供热单元中的熔盐流向包括:
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述加热单元由金属内管、金属外管以及位于最外层的保温层组成,所述金属内管与输油管线连接,所述金属外管上设有至少一个熔盐入口和至少一个熔盐出口。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述,所述保温层材料为二氧化硅气凝胶或聚氨酯泡沫。
7.根据权利要求4-6任一项所述的系统,其中,所述光热模块为槽式、菲涅尔式、塔式或盘式,光热模块的功率>150kw;所述储热模块的容量>600kwh;加热模块功率<50kw。
8.一种光热-熔盐储热井口加热系统的控制方法,包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的方法,其中,供热单元包括包括至少一个光热模块和至少一个储热模块,光热模块供给热量至加热单元,加热单元利用光热模块供给的热量加热原油,储热模块储存光热模块中的热量。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述控制单元控制供热单元中的熔盐流向包括: