ES2600516T3 - Planta solar para recuperación de petróleo mejorada - Google Patents

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ES2600516T3 ES12188078.5T ES12188078T ES2600516T3 ES 2600516 T3 ES2600516 T3 ES 2600516T3 ES 12188078 T ES12188078 T ES 12188078T ES 2600516 T3 ES2600516 T3 ES 2600516T3
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Abstract

Planta (1) solar en la que durante su funcionamiento se utiliza energía solar para generar vapor, en la que la planta (1) comprende un circuito (2) para conducir una mezcla de vapor de agua, en la que el circuito (2) tiene una salida (2b) de vapor para descargar vapor a un objeto, en particular para inyectar vapor en un yacimiento de petróleo (O), y una entrada (2a) de agua para suministrar agua al circuito, de tal manera que el agua es suministrada en el circuito (2), en la que la planta (1) solar comprende un sistema (4) de calentamiento solar para el calentamiento de la mezcla de vapor de agua en el circuito (2), en la que el sistema (4) de calentamiento solar tiene una entrada (4a) del sistema de calentamiento, la cual está en comunicación fluida con la entrada (2a) de agua del circuito (2) para recibir agua desde la entrada (2a) de agua y una salida (4b) del sistema de calentamiento, la cual está en comunicación fluida con la salida (2b) de vapor del circuito para descargar la mezcla de vapor de agua a la salida de vapor, en la que la planta (1) solar comprende un separador (5) para separar el agua del vapor, en la que el separador (5) está dispuesto aguas abajo del sistema (4) de calentamiento solar, en la que, separador (5) tiene una entrada (5a) de vapor de agua del separador la cual está en comunicación fluida con la salida (4b) del sistema de calentamiento para recibir la mezcla de vapor de agua desde el sistema (4) de calentamiento solar, una salida (5b) de vapor del separador la cual está en comunicación fluida con la salida (2b) de vapor del circuito (2) y una salida (5c) de agua del separador que está, a través de un conducto (21) de recirculación, en comunicación fluida con la entrada (4a) del sistema de calentamiento solar caracterizada porque - una instalación (3) de depuración de agua está provista en la entrada (2a) de agua para limpiar el agua de retorno del objeto y para suministrar agua limpia en el circuito (2), - un precalentador (6) para precalentar el agua suministrada está situado aguas arriba del sistema (4) de calentamiento solar, cuyo precalentador (6) tiene una entrada (6a) de precalentamiento que está en comunicación fluida con la instalación (3) de depuración de agua y una salida (6b) de precalentamiento que está en comunicación fluida con el sistema (4) de calentamiento solar, y en la que el separador (5) tiene un conducto (5d) de descarga para descargar agua, cuyo conducto (5d) de descarga está conectado al precalentador (6) para transferir el calor residual desde el separador (5), a través del conducto de descarga, al precalentador (6).

Description

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DESCRIPCION
Planta solar para recuperacion de petroleo mejorada
La presente invencion se refiere a una planta solar, en particular una planta solar para recuperacion de petroleo mejorada y un metodo para llevar a cabo una recuperacion de petroleo mejorada terciaria, tal y como se conoce a partir de por ejemplo WO 2010/132849 A2
Ademas US2010/0000733 da a conocer un metodo para la recuperacion de hidrocarburo a partir de arenas bituminosas. Una planta de energla solar termica se utiliza para generar vapor. El vapor es inyectado, a traves de un pozo de inyeccion, en una formation en el terreno, para extraer bitumen en un pozo de production de petroleo. La figura 7 de US2010/0000733 muestra un campo solar que tiene un primer circuito de fluido de transferencia de calor. Se dispone una unidad de intercambio de calor para intercambiar calor desde el fluido de trasferencia calor a una mezcla de vapor de agua en un segundo conducto. Por la presente, el vapor es producido en el segundo circuito que es inyectado en el pozo de inyeccion en la formacion. El agua de retorno de la formacion es separada del petroleo extraldo y recirculada en el segundo circuito. El primer circuito comprende un fluido de trasferencia de calor limpio, que podrla ser agua limpia, para evitar incrustaciones en los paneles de aislamiento. El segundo circuito comprende una mezcla de vapor de agua relativamente sucio. El agua de retorno incluye residuos de petroleo y minerales que pueden provocar incrustaciones en la superficie de aislamiento del campo solar de un campo solar, si el agua fuera suministrada directamente al campo solar. Serla necesario programar operaciones de limpieza de forma frecuente para limpiar la superficie de aislamiento. Esto podrla disminuir un tiempo de funcionamiento de la planta solar. US- A1-2005/0279500 y US-A1-2010/0200023 dan a conocer tecnicas de recuperacion de petroleo mejoradas adicionales.
El metodo dado a conocer tiene varias desventajas. Como resultado de la unidad de intercambio de calor entre el primer y segundo circuitos, la eficiencia termica del campo solar es baja. Se producen perdidas termicas debido a la trasferencia de calor a traves de un medio de trasferencia de calor a la mezcla de vapor de agua. Otro inconveniente de la unidad de intercambio de calor implementada es que la unidad de intercambio de calor requiere un tiempo de puesta en marcha para alcanzar una temperatura de funcionamiento. Este tiempo de puesta en marcha acorta el tiempo de funcionamiento disponible del campo solar. Una desventaja adicional es que la implementation de la unidad de intercambio de calor necesaria requiere una inversion de capital importante.
En general, es un objeto de la presente invencion eliminar, al menos parcialmente, los inconvenientes mencionados anteriormente y/ o proporcionar una alternativa utilizable. De forma mas especlfica, es un objeto de la invencion proporcionar una planta solar y un metodo para el funcionamiento de la planta solar, en el que se aumente la eficiencia. En particular, es un objeto reducir un tiempo de puesta en marcha y aumentar un tiempo de funcionamiento disponible.
De acuerdo con la invencion, este objeto se consigue mediante una planta solar, de acuerdo con la revindication 1.
La planta solar, de acuerdo con la invencion, es una planta que utiliza energla solar durante su funcionamiento para generar vapor. La planta solar comprende un circuito de vapor de agua para conducir una mezcla de vapor de agua. Aguas abajo del circuito, el agua suministrada se calienta y se evapora en forma de vapor.
El circuito de vapor de agua tiene una salida de vapor para descargar el vapor a un objeto. En particular, el objeto es una formacion, mas en particular una formacion en el terreno. La formacion en el terreno es, en particular, un yacimiento de petroleo y la planta solar se usa, de forma preferente, para la recuperacion de petroleo mejorada termica.
El circuito de vapor de agua tiene ademas una entrada de agua para el suministro de agua, en particular para el retorno del agua desde el objeto en el circuito de vapor de agua. Por la presente, el agua puede ser reciclada en el circuito de vapor de agua.
El circuito de vapor de agua comprende un sistema de calentamiento solar para el calentamiento de la mezcla de vapor de agua en el circuito de vapor de agua. Durante su funcionamiento, el sistema de calentamiento solar utiliza la energla solar para calentar el agua en el circuito de vapor de agua.
El sistema de calentamiento solar tiene una entrada del sistema de calentamiento que esta en comunicacion fluida con la entrada de agua del circuito para recibir el agua de la entrada de agua y una salida del sistema de calentamiento que esta en comunicacion fluida con la salida de vapor del circuito para la descarga de la mezcla de vapor de agua a la salida de vapor.
El circuito de vapor de agua ademas comprende un separador para separar el agua del vapor. El separador esta dispuesto aguas abajo del sistema de calentamiento solar. El separador tiene una entrada de vapor de agua que esta en comunicacion fluida con la salida del sistema de calentamiento para recibir la mezcla de vapor de agua desde el sistema de calentamiento solar. El separador tiene una salida de vapor de separador que esta en
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comunicacion fluida con la salida de vapor del circuito y una salida de agua de separador que esta, a traves de un conducto de recirculacion, en comunicacion fluida con la entrada del sistema de calentamiento solar. En particular, el circuito de vapor de agua es un circuito simple, en donde el agua de la entrada de agua es suministrada directamente a traves del sistema de calentamiento solar. El agua puede estar conducida a traves de un panel intercambiador de calor del sistema de calentamiento solar, en donde el agua es calentada directamente mediante insolacion. La planta solar no tiene primeros y segundos circuitos auxiliares que estan acoplados mediante una unidad de intercambio de calor para prevenir que el agua de retorno fluya a traves del sistema de calentamiento.
El conducto de recirculacion proporciona una importante ventaja. En comparacion con un circuito sin el conducto de recirculacion, de manera ventajosa, se aumenta la velocidad de flujo de masa de agua a traves del sistema de calentamiento. El flujo de agua aumentado reduce el riesgo de incrustaciones del sistema de calentamiento. El sistema de calentamiento solar es de un tipo de circulacion en lugar de un tipo de paso unico. El agua circula a traves del sistema de calentamiento solar y el vapor generado se separa del agua y se descarga a traves de la salida de vapor mediante el separador.
El conducto de recirculacion conduce el agua separada desde el separador a la entrada del sistema de calentamiento. El agua separada del separador es suministrada al sistema de calentamiento junto con el agua originada a partir de la entrada de agua del circuito de vapor de agua. La entrada de agua del circuito es una primera fuente de agua y la salida de agua del separador es una segunda fuente de agua para el sistema de calentamiento solar. De forma ventajosa, la capacidad de control de la cantidad del agua suministrada al sistema de calentamiento se mejora suministrando al sistema de calentamiento solar desde las dos fuentes de agua. Un flujo de masa total del agua es suministrado al sistema de calentamiento solar originado desde las dos fuentes de agua, en las cuales la relacion entre un primer flujo de masa de agua de la primera fuente de agua y un segundo flujo de masa de agua de la segunda fuente de agua es controlable. En caso de que se detecte una contaminacion en el primer flujo de masa es posible reducir el primer flujo de masa para prevenir el dano del sistema de calentamiento solar.
Ademas, la planta solar comprende una instalacion de depuracion de agua, que esta provista de una entrada de agua para limpiar el agua, en particular el agua de retorno del objeto y para suministrar agua limpia al circuito de vapor de agua, y un precalentador para precalentar el agua suministrada. El precalentador esta situado aguas arriba del sistema de calentamiento solar. El precalentador puede tener una salida de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con el sistema de calentamiento solar y una entrada de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con la instalacion de depuracion. De forma ventajosa, la eficiencia de la planta solar puede aumentarse adicionalmente mediante la implementacion del precalentador.
En un modo de realizacion de la planta solar, de acuerdo con la invencion, el agua de retorno del objeto es reciclada en el circuito de vapor de agua. En regiones secas tales como desiertos, la disponibilidad de luz solar es alta, pero la disponibilidad de agua es baja. Por esta razon, es ventajoso instalar la planta solar en dicha regiones y reciclar el agua.
En un modo de realizacion, se proporcionan medios de monitorizacion y control para controlar la velocidad de flujo de masa de la salida de agua del separador y/ o la velocidad de flujo de masa del agua que se origina en la entrada de agua. Si se detecta que el flujo de agua de la entrada de agua del circuito esta contaminado por encima de un nivel admisible, es posible controlar la concentracion de contaminantes en el flujo de agua al sistema de calentamiento solar, controlando la relacion de agua suministrada desde el conducto de recirculacion con respecto al agua suministrada que se origina en la entrada de agua. En particular, el separador puede servir como una reserva de agua para compensar las variaciones en el flujo de masa. Por la presente, el sistema de calentamiento solar puede ser protegido contra un nivel demasiado alto de contaminantes en el agua que pasan al sistema de calentamiento solar.
En un modo de realizacion de la planta solar, la planta solar esta implementada en una planta industrial, por ejemplo, una refinerla para metales, sal, azucar, petroleo, gas, etc. la invencion ademas se refiere a una planta industrial que comprende una planta solar de acuerdo con la reivindicacion 1.
La planta solar es, en particular, una planta de recuperacion de petroleo mejorada (EOR). La planta solar EOR comprende un pozo de inyeccion de vapor para inyectar vapor en el yacimiento de petroleo y un pozo de petroleo para recibir el petroleo del yacimiento de petroleo. La salida de vapor del circuito esta conectada al pozo de inyeccion de vapor y la entrada de agua del circuito esta conectada al yacimiento de petroleo. La salida de vapor puede estar conectada a un pozo de inyeccion de vapor. La salida de vapor puede estar dispuesta para inyectar vapor en la formacion. La entrada de agua puede estar conectada a un separador agua-petroleo para separar el agua del petroleo que se origina a partir del yacimiento de petroleo. El agua es separada del petroleo producido y retornada al circuito de vapor de agua.
En un modo de realizacion del sistema de calentamiento solar de la planta de energla solar, de acuerdo con la invencion, la radiacion incidente puede ser utilizada para calentar un tubo de intercambio de calor del sistema de calentamiento solar. El tubo de intercambio de calor conduce la mezcla de vapor de agua y es parte del circuito de vapor de agua. Por la presente, la luz solar que incide directamente calienta la mezcla de vapor de agua. No es
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necesaria una transferencia de calor adicional a otro circuito mediante intercambiadores de calor para tener el vapor que es descargado a traves de la salida de vapor. Se evitan las perdidas termicas provocadas por las unidades de intercambio de calor. Debido al calentamiento directo del agua en el circuito que tiene lugar en una etapa, se puede lograr una eficiencia mas alta de la planta solar. El tiempo de puesta en marcha de la planta solar disminuye y por tanto el tiempo de funcionamiento disponible de la planta solar aumenta. De forma adicional, la inversion de capital para implementar la planta solar se reduce.
En un modo de realizacion de la planta solar, de acuerdo con la invencion, la planta solar comprende una instalacion de depuracion de agua que esta dispuesta en la entrada de agua para limpiar el agua, en particular el agua de retorno del objeto y para suministrar agua limpia al circuito de vapor de agua. En un modo de realizacion, la instalacion de depuracion de agua tiene una reserva de agua para almacenar el agua que se origina del objeto. El agua de retorno es purificada primero, antes de ser almacenada en la reserva de agua. La reserva de agua esta en comunicacion fluida conectada a la entrada de agua del circuito de vapor de agua. El agua es suministrada desde la reserva de agua al circuito de vapor de agua. De forma ventajosa, la reserva de agua sirve como una instalacion de respaldo para el agua limpia. Si una contaminacion de agua de retorno esta por encima del nivel admisible, la reserva de agua proporciona una reduccion de la concentracion de la contaminacion. De forma adicional, la reserva de agua proporciona un tiempo de retardo antes de que el agua contaminada entre en el circuito de vapor de agua. Durante el tiempo de retardo, un operario tiene la oportunidad de reparar un mal funcionamiento de la instalacion de depuracion. De forma adicional, la implementacion de la reserva de agua solo requiere una inversion de capital limitada para tener una instalacion de depuracion que cumpla con requerimientos de depuracion mas elevados.
En un modo de realizacion de la planta solar, de acuerdo con la invencion, la instalacion de depuracion de agua tiene medios de monitorizacion para detectar una contaminacion admisible del agua, en particular, del agua suministrada a la reserva de agua. En particular, los medios de monitorizacion son medios de monitorizacion en tiempo real que tiene la posibilidad de conectarse online a una unidad de control. De forma ventajosa, un fallo de la instalacion de depuracion de agua es detectada mas pronto. La deteccion mas temprana del fallo limita la cantidad de agua contaminada que fluye en el circuito de vapor de agua. De forma ventajosa, el agua menos contaminada fluye en el sistema de calentamiento solar, lo cual reducira su contaminacion.
En un modo de realizacion de la planta solar de acuerdo con la invencion, la instalacion de depuracion de agua tiene un dispositivo de depuracion que incluye una salida de drenado para drenar el agua contaminada fuera de la reserva de agua. De forma ventajosa, el agua de retorno contaminada puede ser drenada antes de que entre en la reserva de agua. La reserva de agua puede tener medios de desconexion, por ejemplo una valvula de detencion para cerrar el paso desde el dispositivo de depuracion a la reserva de agua.
En un modo de realizacion de la planta solar de acuerdo con la invencion, la planta solar comprende un precalentador para precalentar el agua suministrada. El precalentador esta situado aguas arriba del sistema de calentamiento solar. El precalentador puede tener una salida de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con el sistema de calentamiento solar y una entrada de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con la instalacion de depuracion. El separador de la planta solar puede tener un conducto de extraccion para descargar el agua contaminada. El agua descargada desde el separador tiene una temperatura relativamente alta. El conducto de extraccion puede estar conectado al precalentador para transferir el agua residual desde el separador, a traves del conducto de extraccion, al precalentador. De forma ventajosa, la eficiencia de la planta solar puede aumentarse adicionalmente mediante la implementacion del precalentador.
En un modo de realizacion, el sistema de calentamiento solar es un sistema de enfoque en un punto. En el sistema de enfoque en un punto la luz solar es reflejada a un punto. El sistema de enfoque en un punto comprende un campo de heliostatos para reflejar la radiacion solar y una torre solar para recibir la radiacion solar reflejada desde los heliostatos. El sistema de calentamiento solar comprende un evaporador y una torre solar, en donde el evaporador esta montado sobre la torre solar. El evaporador comprende un panel de recepcion para recibir la radiacion solar incidente. El panel de recepcion incluye al menos un conjunto de tubos de transferencia de calor. El separador de la planta solar puede tambien estar montado sobre la torre solar. Los tubos de transferencia de calor estan orientados en direction ascendente, en particular vertical. De forma ventajosa, los tubos de transferencia de calor dirigidos en direccion ascendente son menos susceptibles de tener un mal funcionamiento y perturbaciones causadas por el vapor creciente. Los tubos de trasferencia de calor de un panel solar estan en comunicacion fluida conectados entre si mediante un cabezal. El panel solar tiene al menos un conector para una limpieza qulmica del interior del panel solar para eliminar partlculas producidas por las incrustaciones. La limpieza qulmica es un proceso de limpieza en el que los tubos de intercambio de calor son enjuagados con una solution qulmica. En la limpieza qulmica es utilizado un agente de limpieza para limpiar los tubos de intercambio de calor. En particular la limpieza qulmica es una limpieza acida. Minerales y silicatos estan disueltos en la solucion y se retiran de las superficies metalicas de los tubos de intercambio de calor. Los conectores pueden ser conectores permanentes que estan disponibles de forma permanente en el panel solar. De forma ventajosa, la posibilidad de limpiar de un modo qulmico en lugar de un modo mecanico conocido comunmente incluye un lanzamiento de unos resultados malos en una configuration simplificada del panel solar.
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En un modo de realizacion de la planta solar de acuerdo con la invencion, el sistema de calentamiento solar es un sistema de enfoque en un punto que comprende un campo de heliostatos y una torre solar, para recibir los rayos solares reflejados desde los heliostatos, en donde la torre solar tiene un evaporador que comprende al menos un panel de intercambio de calor solar para recibir la radiacion solar incidente para evaporar el agua suministrada. El separador esta disenado para permitir altas cargas termicas de alrededor de 600 kW/m2. El evaporador es del tipo de circulation, de manera que el agua suministrada pasa varias veces a traves del evaporador. Por tanto, en lugar de un evaporador del tipo de un solo paso, el evaporador es de un tipo circulante. El evaporador comprende un separador de evaporador que esta en comunicacion fluida conectado con al menos un panel de evaporador, en donde una salida de agua del separador de evaporador esta conectada a un conducto de suministro de al menos un panel de evaporador. De forma ventajosa, la circulacion proporciona menos carga termica y reduce un riesgo de incrustaciones.
Ademas, la invencion se refiere a un metodo de acuerdo con la reivindicacion 8. El metodo de acuerdo con la invencion es un metodo para la production de vapor, en particular para llevar a cabo una recuperation de petroleo mejorada (EOR) terciaria que comprende las etapas de proporcionar una planta solar de acuerdo con la invencion y hacer funcionar la planta solar.
La planta solar proporcionada de acuerdo con la invencion esta definida mediante la reivindicacion 1, tal y como se ha descrito anteriormente. En el metodo de acuerdo con la invencion una relation entre la velocidad de flujo de masa del agua suministrada al sistema de calentamiento solar que se origina a partir el separador que es alimentada mediante el conducto de recirculation y una velocidad de flujo de masa del agua suministrada que se origina a partir de la entrada de agua del circuito es al menos un factor cinco. Una relacion de un factor cinco proporciona de por si un efecto positivo en que el sistema de calentamiento solar esta menos contaminado. En particular la relacion de las velocidades de flujo de masa es al menos un factor 5, mas en particular al menos un factor 8 y, de forma preferente, al menos un factor 10. Se reduce un efecto negativo de las contaminaciones en el agua suministrada desde la entrada de agua en el evaporador del sistema de calentamiento solar. Las contaminantes del agua suministrada desde la entrada de agua pueden ser, por ejemplo, minerales que tienden a pegarse y cocerse en el interior del evaporador. Esta forma de contaminantes es conocida como incrustaciones. Debido a una velocidad de flujo de masa aumentada a traves del evaporador, el evaporador del sistema de calentamiento solar es menos susceptible de estar contaminado.
En un modo de realizacion del metodo de acuerdo con la invencion, el vapor generado es suministrado a un objeto y el agua es extralda desde el objeto para retornar el agua obtenida en la planta solar. El agua es reciclada lo cual es ventajoso en regiones secas.
En un modo de realizacion del metodo de acuerdo con la invencion, el agua purificada en la entrada de agua del circuito de vapor de agua es almacenada en una reserva de agua de la instalacion de depuration o del separador antes de que se suministre el agua al circuito. El almacenamiento del agua purificada proporciona un tiempo de retardo antes de que el agua entre en el circuito de vapor de agua de la planta solar. El tiempo de retardo puede ser utilizado por un operario para reparar un mal funcionamiento de la instalacion de depuracion de agua.
En un modo de realizacion del metodo de acuerdo con la invencion, la cantidad de contamination de agua de la instalacion de depuracion es monitorizada en llnea y en tiempo real. En particular, es monitorizada la calidad del agua que es suministrada a la reserva de agua. De este modo, se genera una alerta cada cierto tiempo en caso de que el agua suministrada contenga demasiada contaminacion. En el caso en que se detecte un suministro de agua contaminada mediante los medios de monitorizacion, el metodo de acuerdo con la invencion puede comprender una etapa en la que la reserva de agua es desconectada de una salida del dispositivo de depuracion. La reserva de agua puede permanecer abierta al circuito de vapor de agua, de manera que el circuito de vapor de agua es alimentado todavla por la reserva de agua.
Durante la vida util de la planta solar, el sistema de calentamiento solar necesita ser limpiado. Contaminaciones tales como minerales en el agua suministrada pueden causar incrustaciones en el evaporador. En un modo de realizacion del metodo de acuerdo con la invencion, el metodo comprende una etapa, en la que una limpieza qulmica es utilizada para limpiar el evaporador del sistema de calentamiento solar. En particular, la limpieza qulmica es una limpieza acida. Una solution adecuada que incluya ingredientes qulmicos es vaciada a traves del evaporador para disolver los minerales y silicatos cocinados y para retirarlos despues del evaporador.
De forma ventajosa, utilizando un proceso de limpieza qulmica, la configuration del evaporador puede ser relativamente simple en comparacion con una limpieza mecanica en la cual es necesaria una estacion de lanzamiento y una estacion de reception para un limpiador de conductos.
Ademas, la invencion se refiere a un uso de la planta solar de acuerdo con la invencion, para la recuperacion de petroleo mejorada termicamente, de acuerdo con la reivindicacion 14. La planta solar prevista de acuerdo con la invencion es definida mediante la reivindicacion 1 tal y como se describio anteriormente. En dicho uso, la salida de vapor esta en comunicacion fluida conectada a una formation en el terreno a traves de un pozo de inyeccion de
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vapor para inyectar vapor a la formacion. La entrada de agua esta dispuesta de forma preferente para retornar el agua desde la formacion en el terreno en el circuito de vapor de agua.
Otros modos de realizacion adicionales son definidos en las reivindicaciones dependientes.
La invencion se explicara con mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Los dibujos muestran un modo de realizacion practico de acuerdo con la invencion, el cual no debe ser interpretado como que limita el alcance de la invencion. Caracterlsticas especlficas tambien pueden ser consideradas aparte, a partir del modo de realizacion mostrado y pueden ser tomadas en cuenta en un contexto mas amplio como una caracterlstica delimitadora, no solo para el modo de realizacion mostrado sino como una caracterlstica comun para todos los modos de realizacion que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, en las cuales:
La figura 1 muestra una vista esquematica de un modo de realizacion preferido de una planta solar, de acuerdo con la invencion; y
La figura 2 muestra una vista esquematica de un modo de realizacion alternativo de una planta solar, de acuerdo con la invencion.
La figura 1 muestra en una vista esquematica de una planta 1 solar como la conocida, de un modo similar, a partir de por ejemplo WO 2010/132849. La planta 1 solar es una planta la cual utiliza la energla solar para generar vapor. La planta 1 solar comprende un circuito 2. El circuito 2 es un circuito continuo simple para conducir una mezcla de vapor de agua desde y hasta un yacimiento de petroleo. El circuito 2 tiene una entrada 2a de agua para suministrar agua al circuito 2 y una salida 2b de agua para descargar el vapor a un objeto. En este caso, el objeto es un yacimiento de petroleo. El vapor es descargado al yacimiento de petroleo y el agua es recuperada del yacimiento de petroleo. El agua en la entrada 2a de agua es originada a partir del yacimiento de petroleo 'O' y es reciclada en el circuito 2. El agua es limpiada del petroleo obtenido mediante un separador petroleo-agua y suministrada al circuito 2.
En la entrada de agua 2a, el agua del yacimiento de petroleo "O" se suministra a una instalacion 3 de depuracion de agua. La instalacion 3 de depuracion de agua comprende un dispositivo 3a de depuracion y una reserva 3b de agua. En la instalacion 3 de depuracion de agua, el agua es limpiada mediante el dispositivo 3a de depuracion de contaminaciones tales como minerales o residuos de petroleo. El agua limpia del dispositivo 3a de depuracion es almacenada en la reserva 3b de agua antes de que sea conducida posteriormente al circuito 2 y suministrada al sistema 4 de calentamiento solar.
La reserva 3b de agua tiene un espacio de almacenamiento, una entrada de la reserva de agua para suministrar agua al espacio almacenamiento y una salida de la reserva de agua para descargar agua desde el espacio de almacenamiento. La reserva de agua esta provista de medios de monitorizacion para monitorizar la calidad del agua suministrada. Los medios de monitorizacion estan conectados en llnea a una unidad de control y estan dispuestos para medir la calidad del agua suministrada en tiempo real. La entrada de la reserva de agua tiene una valvula de detencion para desconectar la entrada de agua en caso de que el agua suministrada tenga un alto grado de contamination, como resultado de un mal funcionamiento del dispositivo 3a de depuracion. El agua contaminada puede ser drenada mediante un conducto 3c de drenaje para abandonar el circuito 2 o retornar a la entrada del dispositivo 3a de depuracion.
Durante el mal funcionamiento, el circuito de vapor de agua puede aun ser alimentado con agua limpia de la reserva 3b de agua que permite a la planta solar permanecer en funcionamiento. Mientras tanto, un operario tiene la oportunidad de reparar el mal funcionamiento del dispositivo de depuracion. Debido a la reserva 3b de agua disponible en la instalacion 3 de depuracion de la planta solar, es posible hacer funcionar la planta solar con un grado de agua limpia mas alto durante un largo tiempo. Previniendo de dicha manera una contaminacion accidental de la mezcla de vapor de agua, la cantidad de operaciones de limpieza se puede reducir y se pueden evitar las incrustaciones de los evaporadores.
El circuito 2 tiene una parte circulante que esta indicada mediante una flecha. La parte circulante comprende el sistema 4 de calentamiento solar y un separador 5. El sistema 4 de calentamiento solar es un sistema de calentamiento en el cual se utiliza radiation solar para calentar un medio de flujo suministrado. Aqul el medio de flujo es una mezcla de vapor de agua.
El sistema 4 de calentamiento solar puede ser un campo solar que comprenda un campo de espejos, denominados heliostatos, y una torre solar. La luz solar es reflejada por los heliostatos y enfocada a un punto de la torre solar. La torre solar comprende un evaporador que comprende al menos un panel receptor para evaporar el agua suministrada, en vapor. El panel receptor de la torre solar puede tener una capacidad de aproximadamente 600 kW/m2. El panel receptor comprende un conjunto de tubos de transferencia de calor dirigidos en direction ascendente. Una mezcla de vapor de agua abandona el evaporador del sistema 4 de calentamiento solar a traves de una salida 4b del sistema de calentamiento y es conducida al separador 5.
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El separador 5 esta dispuesto para separar el agua del vapor en la mezcla de vapor de agua suministrada. El separador tiene una entrada 5a de vapor de agua que esta en comunicacion fluida con la salida 4b del sistema de calentamiento para recibir la mezcla de vapor de agua desde el sistema de calentamiento solar. El separador 5 tiene una salida 5b de vapor del separador que esta en comunicacion fluida con la salida 2b del circuito 2. A traves de la salida 2b de vapor, el vapor es inyectado en el yacimiento de petroleo 'O'. El separador 5 tiene ademas un conducto 5d de extraccion para drenar el medio de flujo a una descarga de agua.
El separador 5 tiene una salida 5c de agua del separador para descargar el agua separada. La salida 5c de agua del separador esta conectada a un conducto 21 de recirculacion. El conducto 21 de recirculacion esta, a traves de un conducto 22 de extension, en comunicacion fluida con la entrada 4a del sistema de calentamiento y retorna el agua separada al sistema 4 de calentamiento solar. Por lo tanto, el sistema de calentamiento es suministrado con agua que es originada desde el separador 5, que es un primer flujo I de agua, y desde la reserva 3b de agua, que es un segundo flujo II de agua. Debido a la parte de circulacion presente del circuito, el sistema 4 de calentamiento solar es del tipo de circulacion en lugar de un tipo de un solo paso. El sistema de calentamiento solar es del tipo de un solo paso en lugar de un tipo de paso multiple, lo que significa que el medio de flujo pasa durante el paso a traves del evaporador del sistema de calentamiento solar en una unica etapa a traves de la fuente de calor. El agua circula a traves del sistema de calentamiento solar hasta que el agua se convierte en vapor. La velocidad de flujo de masa de agua I que se origina desde el separador 5 es mas alta que la velocidad de flujo de masa del agua II que se origina desde la reserva 3b de agua de la instalacion de depuracion. En particular la velocidad de flujo de masa del agua I que se origina desde el separador 5 es un factor 10 veces mas alto que la velocidad del flujo de masa del agua II que se origina desde la reserva 3b de agua. Cuanto mayor es el flujo de masa de agua a traves del sistema de calentamiento solar, de forma ventajosa, se evitan las incrustaciones en el evaporador.
Las figuras 1 y 2 muestran dos conexiones de fluido alternativas de la entrada 2a de agua al sistema 4 de calentamiento solar. En la figura 1, la entrada 2a de agua esta en comunicacion fluida, indirectamente, con el sistema 4 de calentamiento solar, a traves de un separador 5 y en la figura 2, la entrada 2a de agua esta en comunicacion fluida, directamente, con el sistema 4 de calentamiento solar.
Tal y como se muestra en la figura 1, la reserva 3b de agua esta integrada en la instalacion 3 de depuracion de agua. El agua de la reserva 3b de agua es suministrada a una parte (21, 22, 23) de circulacion del circuito 2, a traves de un separador 5, a traves de una entrada 5e de separador auxiliar. La parte de circulacion del circuito 2 esta formada por un conducto 21 de recirculacion y un conducto 22 de extension conectados al sistema de calentamiento solar y un conducto 23 intermedio que forma una conexion desde el sistema 4 de calentamiento solar al separador 5. Los conductos 21, 22 de recirculacion y de extension pueden estar dispuestos como un unico conducto 21, 22 que se extiende desde el separador 5 hasta el sistema de calentamiento solar. El agua que es suministrada a traves de la entrada 5e del separador auxiliar se mezcla con un volumen de agua en el separador 5, antes de que el volumen de agua sea conducido a traves de la parte de circulacion del circuito 2. De forma ventajosa, la mezcla compensa, al menos parcialmente, la diferencia termica entre el agua suministrada y el agua presente en el circuito.
Tal y como se muestra en la figura 1, la reserva 3b de agua esta integrada en la instalacion 3 de depuracion de agua. De forma ventajosa, el agua contaminada en la reserva de agua puede ser drenada, antes de que el agua entre en el circuito. De forma alternativa, la reserva 3b de agua puede estar integrada en el separador 5, lo cual permite una configuration mas simple de la planta solar. En un modo de realization alternativo adicional, la reserva 3b de agua puede estar prevista como una unidad independiente.
En la figura 2, el agua de la salida 3b de la reserva de agua de la instalacion 3 de depuracion de agua es conducida directamente al sistema 4 de calentamiento solar. El agua pasa a traves de un precalentador 6, antes de entrar en el sistema de calentamiento solar, a traves de una entrada 4a del sistema de calentamiento. El precalentador 6 esta dispuesto para precalentar el agua suministrada. El precalentador 6 esta situado aguas arriba del sistema 4 de calentamiento solar. El precalentador 6 tiene una entrada 6a de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con la instalacion de depuracion y una salida 6b de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con el sistema de calentamiento solar. El separador 5 de la planta 1 solar tiene un conducto de descarga para descargar el medio fluido, en particular un conducto 5d de extraccion para descargar el agua contaminada o redundante. De forma alternativa, el conducto de descarga es un conducto 21 de recirculacion. El agua descargada del separador tiene una temperatura relativamente alta. El conducto 5d de descarga esta conectado termicamente al precalentador para transferir el calor residual desde el separador 5 al precalentador 6. De forma ventajosa el agua suministrada desde la entrada 2a de agua es recalentada, se reducen las perturbaciones termicas y se aumenta la eficiencia de la planta solar.
Aunque la invention ha sido divulgada con referencia al modo de realizacion particular de la figura 2, de la lectura de esta description por los expertos en la materia se puede apreciar que pueden ser posibles cambios y modificaciones desde un punto de vista tecnico. Se entendera por los expertos en la materia que se pueden realizar distintos cambios y se pueden sustituir equivalentes por elementos de los mismos, sin alejarse del alcance de la invencion, tal y como se ha definido en las reivindicaciones adjuntas. Se pueden realizar modificaciones para adaptar una situation o material particulares a las ensenanzas de la invencion sin alejarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto se pretende que esta invencion no este limitada al modo de realizacion dado a conocer en la descripcion
detallada anteriormente, sino que esta invencion podra incluir todos los modos de realizacion que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Por consiguiente, la invencion proporciona una planta solar y un metodo para su funcionamiento que proporciona una alta eficiencia y proporciona una configuracion sencilla para llevar a cabo una recuperacion de petroleo 5 mejorada terciaria.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Planta (1) solar en la que durante su funcionamiento se utiliza energla solar para generar vapor, en la que la planta (1) comprende un circuito (2) para conducir una mezcla de vapor de agua, en la que el circuito (2) tiene una salida (2b) de vapor para descargar vapor a un objeto, en particular para inyectar vapor en un yacimiento de petroleo (O), y una entrada (2a) de agua para suministrar agua al circuito, de tal manera que el agua es suministrada en el circuito (2),
    en la que la planta (1) solar comprende un sistema (4) de calentamiento solar para el calentamiento de la mezcla de vapor de agua en el circuito (2), en la que el sistema (4) de calentamiento solar tiene una entrada (4a) del sistema de calentamiento, la cual esta en comunicacion fluida con la entrada (2a) de agua del circuito (2) para recibir agua desde la entrada (2a) de agua y una salida (4b) del sistema de calentamiento, la cual esta en comunicacion fluida con la salida (2b) de vapor del circuito para descargar la mezcla de vapor de agua a la salida de vapor,
    en la que la planta (1) solar comprende un separador (5) para separar el agua del vapor, en la que el separador (5) esta dispuesto aguas abajo del sistema (4) de calentamiento solar, en la que, separador (5) tiene una entrada (5a) de vapor de agua del separador la cual esta en comunicacion fluida con la salida (4b) del sistema de calentamiento para recibir la mezcla de vapor de agua desde el sistema (4) de calentamiento solar, una salida (5b) de vapor del separador la cual esta en comunicacion fluida con la salida (2b) de vapor del circuito (2) y una salida (5c) de agua del separador que esta, a traves de un conducto (21) de recirculacion, en comunicacion fluida con la entrada (4a) del sistema de calentamiento solar
    caracterizada porque
    - una instalacion (3) de depuracion de agua esta provista en la entrada (2a) de agua para limpiar el agua de retorno del objeto y para suministrar agua limpia en el circuito (2),
    - un precalentador (6) para precalentar el agua suministrada esta situado aguas arriba del sistema (4) de calentamiento solar, cuyo precalentador (6) tiene una entrada (6a) de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con la instalacion (3) de depuracion de agua y una salida (6b) de precalentamiento que esta en comunicacion fluida con el sistema (4) de calentamiento solar,
    y en la que el separador (5) tiene un conducto (5d) de descarga para descargar agua, cuyo conducto (5d) de descarga esta conectado al precalentador (6) para transferir el calor residual desde el separador (5), a traves del conducto de descarga, al precalentador (6).
  2. 2. Planta solar de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la planta solar es una planta solar de recuperacion de petroleo mejorada (EOR) que comprende al menos un pozo de inyeccion de vapor para inyectar vapor en un yacimiento de petroleo (O) y al menos un pozo de petroleo para recibir el petroleo desde el yacimiento de petroleo.
  3. 3. Planta solar de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que se proporciona una reserva (3b) de agua para almacenar agua depurada que se origina de la formacion.
  4. 4. Planta solar de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 3, en la que la instalacion (3) de depuracion de agua tiene medios de monitorizacion para detectar una contaminacion inadmisible del agua.
  5. 5. Planta solar de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que los medios de monitorizacion son medios de monitorizacion en tiempo real que son conectables en llnea a una unidad de control.
  6. 6. Planta solar de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, en la que la instalacion (3) de depuracion de agua tiene un dispositivo (3a) de depuracion que incluye una salida (3c) de drenaje para drenar el agua contaminada.
  7. 7. Planta solar segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el sistema (4) de calentamiento solar es un sistema de enfoque en un punto que comprende un campo de heliostatos y una torre solar para recibir la luz del sol reflejada desde los heliostatos, en la que la torre solar tiene un evaporador que comprende al menos un panel de intercambio termico solar para recibir los rayos solares incidentes para evaporar el agua suministrada, en la que el evaporador en del tipo de un solo paso, de manera que el agua suministrada pasa en una etapa a traves de la luz del sol reflejada durante un paso a traves del evaporador.
  8. 8. Metodo para generar vapor mediante energla solar, en particular para llevar a cabo una recuperacion de petroleo mejorada (EOR) terciaria, que comprende las etapas de proporcionar una planta (1) solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la relacion entre la velocidad de flujo de masa del agua (I) suministrada al sistema (4) de calentamiento solar que se origina desde el separador (5) que es alimentada mediante el conducto (21) de recirculacion y la velocidad de flujo de masa del agua (II) suministrada que se origina desde la entrada (2a) de agua del circuito es al menos un factor 5, en particular un factor 8, mas en particular un factor 10.
  9. 9. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que el vapor generado es suministrado a un objeto (O) y el agua es extralda del objeto (O) para retornar el agua obtenida en la planta (1) solar de manera que el agua es reciclada.
  10. 10. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, en el que el agua depurada en la entrada (2a) de agua del circuito (2) es almacenada en una reserva (3b) de agua, antes de conducir el agua en el circuito (2).
    5 11. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que la cantidad de contaminacion del agua suministrada a la
    reserva de agua es monitorizada en llnea y en tiempo real.
  11. 12. Metodo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la reserva (3b) de agua es desconectada de una salida de un dispositivo (3a) de depuracion de la instalacion (3) de depuracion, en caso de que se detecte un suministro de agua contaminada por los medios de monitorizacion, en el que el circuito (2) es todavla alimentado por
    10 la reserva (3b) de agua.
  12. 13. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que se utiliza un proceso de limpieza qulmica para limpiar un evaporador del sistema (4) de calentamiento solar.
  13. 14. Uso de la planta solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para la recuperacion de petroleo mejorada (EOR) termicamente, en donde la salida (2b) de vapor de la planta solar esta en comunicacion fluida
    15 conectada a una formacion para inyectar vapor en la formacion y una entrada de agua para retornar agua desde la formacion en el circuito de vapor de agua.
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