CN105471060A - 天然气井站场集输管线压力余能发电系统 - Google Patents

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任连城
田芳
钟桦
苟鑫华
艾天敬
张海燕
任君坪
董俊锋
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Abstract

本发明提供一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,包括天然气处理单元、发电单元、天然气第二次处理单元、天然气输出单元;其中,天然气第一处理单元,用于对天然气井内采出的天然气进行处理;发电单元,用于将天然气处理单元获取的天然气通过节流器以及发电设备,产生电流,并将产生的电流处理成标准的电压和电流,以供天然气井站使用;天然气第二次处理单元,用于对天然气处理单元获取的天然气或者发电单元发电后的天然气经过第二次处理;天然气输出单元,用于将经过天然气第二次处理单元的天然气进行输出。本发明利用天然气井站场集输管线压力余能,将站场输气管线压力能转化为动能、再转化为电能输出给井场使用。

Description

天然气井站场集输管线压力余能发电系统
技术领域
本发明涉及石油天然气开采节能降耗、余能发电技术领域,更为具体地,涉及一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统。
背景技术
我国天然气资源探明可采储量达4.5万亿立方米,主要分布在西北、西南以及东南等偏远地区,且天然气井站一般远离城镇,特别是西北和东北偏远地区天然气井开采条件更为艰苦,在冬天寒冷期时间又长,更为甚者现场缺少电力,现场工作人员生活条件极为恶劣,若铺设电线则成本太高,为天然气资源的开采增加难度。
目前,国家倡导发展低碳经济、减少大气污染物排放,发展节能减排技术和清洁能源,本发明提出了一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,利用天然气井站场集输管线压力余能,将站场输气管线压力能转化为动能、再转化为电能输出给井场使用。
本发明提供一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,包括天然气处理单元、发电单元、天然气第二次处理单元、天然气输出单元;其中,
天然气第一处理单元,用于对天然气井内采出的天然气进行处理,获取纯净的天然气;
发电单元,用于将天然气处理单元获取的天然气通过节流器以及发电设备,产生电流,并将产生的电流处理成标准的电压和电流,以供天然气井站使用;
天然气第二次处理单元,用于对天然气处理单元获取的纯净的天然气或者发电单元发电后的天然气经过第二次处理;
天然气输出单元,用于将经过天然气第二次处理单元的天然气进行输出。
此外,优选的方案是,天然气处理单元包括除砂除硫器和一次分离器;其中,从天然气井开采出的天然气经过天然气井口、除砂除硫器以及第一次分离器,获取纯净的天然气。
此外,优选的方案是,发电供电单元包括节流器、压力驱动器、发电设备、整流稳压设备以及蓄电器;其中,
从天然气处理单元天然气进入节流器,从而提升其动能;
节流器产生的动能驱动压力驱动器的叶片旋转运动,将天然气的压力能转化为动能;
压力驱动器产生的动能带动发电设备的转子旋转,转子切割发电设备的内部磁感线并产生电流;
产生的电流经过整流稳压设备,得到标准的电压和电流,以供天然气井站使用或者输送到蓄电器。
此外,优选的方案是,蓄电器,用于储存产生的电能,并对对停井检修临时供电。
此外,优选的方案是,天然气第二次处理单元包括二次分离器;其中,
二次分离器,用于对集输管线内的天然气中的水汽、尘埃杂质等进一步分离。
从上面的技术方案可知,本发明提供的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,将天然气气体压力能转换为动能,进而转化为电能供给现场使用,从而能获取以下有益效果:
(1)通过站场输气管线内气体压力能转化为动能,驱动发电设备发电供给井场使用,为解决偏远地区气井站场天然气的开发开采提供必要的电力保证;
(2)通过天然气压力能量转换产生电能,不消耗任何能源,清洁、节能、安全又环保;
(3)压力余能发电系统产生的不稳定的波动电流经现场配置的稳压整流设备处理过后得到稳定的50Hz电流,符合我国电力标准,在天然气井站场发电具有很大的推广应用前景。
为了实现上述以及相关目的,本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而,这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外,本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容,并且随着对本发明的更全面理解,本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
图1为根据本发明实施例的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统的结构示意图;
图2为根据本发明实施例的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统具体流程示意图。
其中的附图标记包括:气井井口1,除砂除硫器2,一次分离器3,控制阀4、8、11、19,压力表5、18,流量计6,三通7,二次分离器9,集气外输管线10,节流器12,压力驱动器13,发电设备14,整流稳压设备15,外输电力16,蓄电器17。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中,出于说明的目的,为了提供对一个或多个实施例的全面理解,阐述了许多具体细节。然而,很明显,也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的我国天然气资源的开采难度大等问题,在国家倡导发展低碳经济、减少大气污染物排放,发展节能减排技术和清洁能源的背景下,本发明提出了天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,解决偏远地区气井开采及站场电力提供,满足现场设备用电及生活用电具有非常重要的意义。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统的结构,图1示出了根据本发明实施例的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统的结构。
如图1所示,本发明提供的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统100包括:天然气处理单元110、发电单元120、天然气第二次处理单元130和天然气输出单元140。
其中,天然气第一处理单元110,用于对天然气井内采出的天然气进行处理,获取纯净的天然气;
发电单元120,用于将天然气处理单元获取的天然气通过节流器以及发电设备,产生电流,并将产生的电流处理成标准的电压和电流,以供天然气井站使用;
天然气第二次处理单元130,用于对天然气处理单元获取的纯净的天然气或者发电单元发电后的天然气经过第二次处理;
天然气输出单元140,用于将经过天然气第二次处理单元的天然气进行输出。
其中,天然气处理单元110包括除砂除硫器和一次分离器;其中,从天然气井开采出的天然气经过天然气井口、除砂除硫器以及第一次分离器,获取纯净的天然气。
发电供电单元120包括节流器、压力驱动器、发电设备、整流稳压设备以及蓄电器;其中,从天然气处理单元天然气进入节流器,从而提升其动能;节流器产生的动能驱动压力驱动器的叶片旋转运动,将天然气的压力能转化为动能;压力驱动器产生的动能带动发电设备的转子旋转,转子切割发电设备的内部磁感线并产生电流;产生的电流经过整流稳压设备,得到标准的电压和电流,以供天然气井站使用或者输送到蓄电器。
需要说明的是,蓄电器,用于储存产生的电能,并对对停井检修临时供电。
天然气第二次处理单元130包括二次分离器;其中,二次分离器,用于对集输管线内的天然气中的水汽、尘埃杂质进一步分离。
在本发明中,图2示出了根据本发明实施例的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统具体流程。
如图2所示,天然气井站场集输管线压力余能发电的系统包括气井井口1、除砂除硫器2、一次分离器3、控制阀4、压力表5、流量计6、三通7、控制阀8、二次分离器9、集气外输10、控制阀11、节流器12、压力驱动器13、发电设备14、整流稳压设备15、外输电力16、蓄电器17、压力表18、控制阀19。
其中,本发明的基本原理是在天然气井站场集输管线的旁支路上安装用于发电的整套设备,包括节流器12、压力驱动器13、发电设备14、整理稳压设备15及蓄电器17和外输端口,用于实现输气站场管线压力余能转化为动能驱动发电设备切割线圈产生电流,经整流稳压处理过后,把产生的波动电流处理成为我国使用的标准50Hz电压/电流,输送给现场工作人员,以满足现场部分设备和生活用电,产生部分多余电能可通过配置适量容量的蓄能器进行储存,以备停产检修等使用。
具体地,气井井口1、除砂除硫器2、一次分离器3、控制阀4、压力表5、流量计6、三通7、控制阀8、二次分离器9、集气外输10依次用输气管线相连,此条线路为主管线,将开采的天然气直接输出。
其中,用于发电的线路作为支路,三通7、控制阀11、节流器12、压力驱动器13、压力表18、控制阀19通过管线并联到主管线上的控制阀8和二次分离器9之间,并且此时集输管线内天然气从井口经分离之后从支路通过,并最终通过集气外输管线10输出站外。
其中,发电设备14的输入轴与压力驱动器13的输出轴柔性连接,发电设备14产生的电流通过安全电线输入到整流稳压设备15对其进行稳压、整流、滤波等处理,使得输出电压/电流能够稳定在50Hz,此时电流可通过外输电力16输入到站场供给电力,或经电压蓄电器17储存多余电力,以供给停井检修等作业时临时备用。
其中,在本发明中,需要说明的是,节流器12用以对管线内气体压力进行节流增速提高气体动能,可根据管线上压力表5和流量计6以及压力表18调整节流器12的管径,配以合适的节流器配合压力驱动器稳定旋转,产生尽可能稳定的电压/电流。另外,配以适当容量的蓄电器17用以储存产生多余的电力,协调用电需求,并节省能源避免资源浪费。因此本发明可实现借助天然气井站场集输管线内压力余能产生电力用以满足气井站场现场用电需求,采气作业现场提供足够的安全保障。
也就是说,在本发明中,天然气井输出一定压力的天然气经除砂除硫器2、一次分离器3等处理之后,根据是否需要增压(根据压力表5和流量计6进行判断),然后经汇管进入到站场输气管线,此时根据合适的场地位置在站场输气管线上连接一支路,将发电设备安装在支路上,在支路上可方便进行安装、更换操作而不影响站场管线的安全问题。关闭主管线使得天然气从支路通过,此时,支路管线内的天然气压力能驱动带叶片的压力驱动器13旋转,驱动器产生扭矩,输出轴与发电设备的输入轴柔性连接,带动发电设备转子旋转运动,切割发电设备内磁感线产生电流。此时产生的电流还是不稳定的波动电流,经过井场配置的整流稳压设备进行稳压整流处理以后达到我国使用的50HZ标准电压/电流,这时可直接外输给现场,满足工作人员的生活用电需求及部分设备的用电,结余电能可供给配置在现场的蓄电器17储存电能。
另外,根据现场用电需求和井场管线内压力大小,可把两套及以上发电设备或并联或串联在支路上,以满足现场用电需求。压力驱动器13运转动能可根据井场管线内压力大小配置合适节流器12,以保证发电设备正常工作和现场天然气的安全开采。
通过上述实施方式可以看出,本发明提供的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,利用发电单元将现场气体压力能转化为动能,再把动能转化为电能供给现场,满足现场工作人员生活等用电,清洁、节能又无污染;本发明通过能量转换实现了天然气井站自主生电,为天然气现场开采、设备自动化运行提供电力保证。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统。但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本发明所提出的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此,本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (5)

1.一种天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,包括天然气处理单元、发电单元、天然气第二次处理单元、天然气输出单元;其中,
所述天然气第一处理单元,用于对天然气井内采出的天然气进行处理,获取纯净的天然气;
所述发电单元,用于将所述天然气处理单元获取的天然气通过节流器以及发电设备,产生电流,并将产生的电流处理成标准的电压和电流,以供天然气井站使用;
所述天然气第二次处理单元,用于对所述天然气处理单元获取的纯净的天然气或者所述发电单元发电后的天然气经过第二次处理;
所述天然气输出单元,用于将经过所述天然气第二次处理单元的天然气进行输出。
2.如权利要求1所述的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,其中,
所述天然气处理单元包括除砂除硫器和一次分离器;其中,
从天然气井开采出的天然气经过天然气井口、所述除砂除硫器以及所述第一次分离器,获取所述纯净的天然气。
3.如权利要求1所述的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,其中,
所述发电供电单元包括节流器、压力驱动器、发电设备、整流稳压设备以及蓄电器;其中,
从所述天然气处理单元天然气进入所述节流器,从而提升其动能;
所述节流器产生的动能驱动所述压力驱动器的叶片旋转运动,将天然气的压力能转化为动能;
所述压力驱动器产生的动能带动所述发电设备的转子旋转,所述转子切割所述发电设备的内部磁感线并产生电流;
产生的电流经过所述整流稳压设备,得到标准的电压和电流,以供天然气井站使用或者输送到所述蓄电器。
4.如权利要求3所述的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,其中,
所述蓄电器,用于储存产生的电能,并对停井检修临时供电。
5.如权利要求1所述的天然气井站场集输管线压力余能发电的系统,其中,
所述天然气第二次处理单元包括二次分离器;其中,
所述二次分离器,用于对集输管线内的天然气中的水汽、尘埃杂质进一步分离。
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