CN214221152U - 一种油气田井口撬装供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油气田井口撬装供能系统，包括内燃机发电机组、蓄电池系统、光伏发电系统和风力发电系统，所述光伏发电系统和风力发电系统与所述蓄电池系统连接，所述内燃机发电机组和所述蓄电池系统与能源监控柜连接，所述能源监控柜用于控制变压，并根据所述蓄电池系统的电量调整供电来源，然后将电能输送给采油井使用。本实用新型减少了能源消耗，充分利用了可再生能源，达到了节能环保目的，利用远程监督控制模块对使用的电力、热力来源做自动调节，达到了无人值守的目的，减少了偏远地区人员设置，节省了成本，降低了人员劳动强度，本实用新型结构简单，使用方便，大大降低了现有撬装系统的能源消耗。

Description

一种油气田井口撬装供能系统

技术领域

本实用新型涉及油气田单井开采技术领域，特别涉及一种用于油气田井口撬装化供能系统。

背景技术

油气田在开采生产过程中，抽油机一般需要利用电能驱动，采出液也需要热源进行维温。但在开采初期，因油井位于偏远地区，油田内部电网或国家电网未能完全区域覆盖，油田热力管道也未接入。现场多采用柴油发电机等传统形式的供电方式，利用电能对设备进行驱动和加热，不仅燃料成本较高还面临环保排放的问题。如果采用太阳能、风能、伴生气等资源为油气田单井供电或供热，可以有效的降低运行成本，并且充分利用清洁能源，保证了设备的运行稳定。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，现有技术中油气田现场多采用柴油发电机等传统形式的供电方式，利用电能对设备进行驱动和加热，不仅燃料成本较高还面临环保排放的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种油气田井口撬装供能系统，充分利用太阳光能、风能等可再生能源转换为电能为抽油机及附属设备提供电能；利用燃气发电机组将伴生气转换为电能，并对产生的的高温烟气进行余热回收，可为采出液外输或储罐维温提供热源，减少能源消耗，实现能源的综合利用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种油气田井口撬装供能系统，包括内燃机发电机组、蓄电池系统、光伏发电系统和风力发电系统，所述光伏发电系统和风力发电系统与所述蓄电池系统连接，所述内燃机发电机组和所述蓄电池系统与能源监控柜连接，所述能源监控柜用于控制变压，并根据所述蓄电池系统的电量调整供电来源，然后将电能输送给采油井使用。

所述光伏发电系统和风力发电系统与所述内燃机发电机组互为备用电源，所述能源监控柜优先使用所述光伏发电系统和所述风力发电系统产生的电力，当所述光伏发电系统和风力发电系统产生的电力不足时，所述能源监控柜控制切换，采用所述内燃机发电机组产生的电力供给所述采油井使用。

进一步的，还包括供热模块，所述供热模块包括烟气余热回收装置，所述烟气余热回收装置的烟气入口与所述内燃机发电机组的烟气出口连接，用于将所述内燃机发电机组产生的高温烟气导入所述烟气余热回收装置中进行余热回收，回收后的热量用于为采油井存储油罐和/或外输管道的伴热。

该设置可以有效利用内燃机发电机组在发电过程中产生的高温烟气，提高能源的利用效率。

进一步的，所述供热模块还包括传热介质储存器，所述传热介质储存器的介质出口与所述烟气余热回收装置的介质入口通过第一管路连接，所述第一管路用于将传热介质送入所述烟气余热回收装置中与高温烟气进行换热，换热后的高温传热介质通过供热出口管向外界供热，供热完成的传热介质通过供热回管流入所述传热介质储存器。

该设置实现了所述传热介质的循环利用，进一步降低了资源消耗。

进一步的，在所述传热介质储存器中还设置有电加热装置，所述电加热装置在所述内燃机发电机组停运或产生的高温烟气不足的情况下进行供热。

所述电加热装置可以在所述烟气余热回收装置供热充足时停止运行，在所述烟气余热回收装置供热不足时作为补充热源对所述传热介质进行预热，也可以在所述内燃机发电机组停止运行时作为主加热源进行加热，从而在尽量节省电力资源的情况下确保所述传热介质的温度始终满足使用要求。

进一步的，在所述传热介质储存器和所述烟气余热回收装置之间还设置有循环泵，所述循环泵为所述传热介质的循环利用提供动力。

进一步的，所述供热模块还包括供热支管，所述供热支管的一端与所述第一管路连接，所述供热支管与所述第一管路的连接点在所述循环泵的下游，所述供热支管的另一端与所述供热出口管连接，在所述第一管路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述供热支管与所述第一管路连接点的下游，在所述供热支管上设置有第二控制阀。

该设置用于实现高温烟气的单独供热、电加热装置的单独供热、高温烟气和电加热装置共同供热，同时可对供热出口管流出的传热介质温度进行控制，使其始终保持在满足使用要求的情况，同时将供热模块的电力消耗降到最低。

进一步的，所述烟气余热回收装置为管壳式换热器，其内部换热管路为销钉管、光管、鳍片管中任意一种，所述传热介质储存器为封闭式常压储存箱，所述封闭式常压储存箱上设置有与外界连接的呼吸孔。

优选的，所述管壳式换热器和封闭式常压储存箱为不锈钢材质，由于所述油气田附近的环境通常较为复杂，使用不锈钢制成的管壳式换热器和封闭式常压储存箱具有较强的耐腐蚀性、良好的韧性、良好的耐高温性能，可以满足多种使用环境，能够有效地延长所述烟气余热回收装置和所述传热介质储存器的使用寿命，所述呼吸孔用于平衡所述传热介质储存器的内外压力，使的所述传热介质能够顺利的循环流通。

进一步的，所述内燃机发电机组为燃气型内燃发电机组和/或燃油型内燃发电机组。

具体的，可根据撬装供能系统实际的使用环境以及能源的供给情况选用合适的内燃机发电机组类型，也可以两者均设置，互为补充。

进一步的，所述燃气型内燃发电机组使用伴生气进行发电。

所述伴生气为采出液伴生气，采出液伴生气为油气田开采时的附属产物，采用采出液伴生气进行发电可以有效的降低运行成本，并降低了所述内燃机发电机组的污染物排放。

进一步的，所述风力发电系统包括一个或多个发电机组，所述发电机组中的发电机轴方向为水平轴、垂直轴中的一种或两种的组合。

进一步的，还包括远程监督控制模块，所述远程监督控制模块包括监测部分和控制部分，所述监测部分用于所述内燃机发电机组用燃料的压力、传热介质的温度、所述油气田井口撬装供能系统外部光照、风力、风向的检测，以及视频、安全的监控，所述控制部分根据所述监测部分的检测、监控结果调整并控制所述油气田井口撬装供能系统的运行，实现所述油气田井口撬装供能系统的无人值守。

所述视频监控用于监控所述油气田井口撬装供能系统的关键部位，所述安全监控用于所述燃气发电机室内的可燃气浓度、所述油气田井口撬装供能系统内部环境温度及可燃气浓度等的监控，所述控制部分根据具体的检测和监控结果，对能源的使用进行合理的调配，在正常运行过程中，优先使用可再生的太阳能、风能等清洁能源，多余的电能和可以储备在所述蓄电池系统中作为后续能源使用，在所述清洁能源不足时采用内燃机发电机组功能，达到持续科学利用能源的效果，同时所述控制部分可控制所述内燃机发电机组、第一控制阀、第二控制阀、电加热装置的开启和关闭，并能够联动控制所述第一控制阀、第二控制阀的开度，从而合理的调配所述供热模块的热源，优先使用所述内燃机发电机组产生的高温烟气作为供热热源，当所述内燃机发电机组产生的高温烟气不足时，采用所述电加热装置作为热源，最大程度地降低了所述供热系统中的电力消耗。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、减少了能源消耗，充分利用了可再生能源，达到了节能环保目的；

2、利用远程监督控制模块对使用的电力、热力来源做自动调节，达到了无人值守的目的，减少了偏远地区人员设置，节省了成本，降低了人员劳动强度；

3、对燃气发电机组发电后产生的高温烟气进行余热回收，回收的热量可为采出液外输或储罐维温提供热源，减少能源消耗，实现能源的综合利用。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的油气田井口撬装供能系统结构示意图；

附图标记说明：

1、光伏发电系统；2、内燃机发电机组；3、能源监控柜；4、蓄电池系统；5、烟气余热回收装置；6、消音器；7、传热介质储存器；8、循环泵；9、供热出口管；10、供热回管；11、风力发电系统；12、电加热装置；13、第一管路。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，对相同结构或功能的部件标注相同的附图标记，并省略其重复说明。所描述的实施例仅是对本实用新型构思的例示，并不对本实用新型的范围构成限制。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图具体描述本实用新型实施例的一种油气田井口撬装供能系统。

本实施例提供一种油气田井口撬装供能系统，如图1所示，包括内燃机发电机组2、蓄电池系统4、光伏发电系统1和风力发电系统11，所述光伏发电系统1和风力发电系统11与所述蓄电池系统4连接，所述内燃机发电机组2和所述蓄电池系统4与能源监控柜3连接，所述能源监控柜3用于控制变压，并根据所述蓄电池系统4的电量调整供电来源，然后将电能输送给采油井使用，具体的，应当理解的是，所述光伏发电系统1和风力发电系统11与所述内燃机发电机组 2互为备用电源，所述能源监控柜3优先使用所述光伏发电系统1和所述风力发电系统11产生的电力，当所述光伏发电系统1和风力发电系统11产生的电力不足时，所述能源监控柜3控制切换，采用所述内燃机发电机组2产生的电力供给所述采油井使用。

在本实施例中，所述内燃机发电机组2为燃气型内燃发电机组和/或燃油型内燃发电机组，可根据撬装供能系统实际的使用环境以及能源的供给情况选用合适的内燃机发电机组2类型，也可以两者均设置，互为补充，较佳的，所述燃气型内燃发电机组使用伴生气进行发电，所述伴生气为采出液伴生气，采出液伴生气为油气田开采时的附属产物，采用采出液伴生气进行发电可以有效的降低运行成本，并降低了所述内燃机发电机组2的污染物排放。

较佳的，所述油气田井口撬装供能系统还包括供热模块，所述供热模块包括烟气余热回收装置5，所述烟气余热回收装置5的烟气入口与所述内燃机发电机组2的烟气出口连接，用于将所述内燃机发电机组2产生的高温烟气导入所述烟气余热回收装置5中进行余热回收，回收后的热量用于为采油井存储油罐和/或外输管道的伴热，该设置可以有效利用内燃机发电机组2在发电过程中产生的高温烟气，提高能源的利用效率。

具体的，所述供热模块还包括传热介质储存器7，所述传热介质储存器7 的介质出口与所述烟气余热回收装置5的介质入口通过第一管路13连接，所述第一管路13用于将传热介质送入所述烟气余热回收装置5中与高温烟气进行换热，换热后的高温传热介质通过供热出口管9向外界供热，供热完成的传热介质通过供热回管10流入所述传热介质储存器7，该设置实现了所述传热介质的循环利用，进一步降低了资源消耗，在本实施例中，所述传热介质为水。

在本实施例中，所述烟气余热回收装置5的烟气出口上设置有消音器6，所述消音器6用于所述内燃机发电机组2的降噪处理，从而使其噪声满足相关要求。

较佳的，在所述传热介质储存器7和所述烟气余热回收装置5之间还设置有循环泵8，所述循环泵8为所述传热介质的循环利用提供充足的动力。

在本实施例中，在所述传热介质储存器7中还设置有电加热装置12，所述电加热装置12在所述内燃机发电机组2停运或产生的高温烟气不足的情况下进行供热，所述电加热装置12可以在所述烟气余热回收装置5供热充足时停止运行，在所述烟气余热回收装置5供热不足时作为补充热源对所述传热介质进行预热，也可以在所述内燃机发电机组2停止运行时作为主加热源进行加热，从而在尽量节省电力资源的情况下确保所述传热介质的温度始终满足使用要求。

较佳的，所述供热模块还包括供热支管，所述供热支管的一端与所述第一管路13连接，所述供热支管与所述第一管路13的连接点在所述循环泵8的下游，所述供热支管的另一端与所述供热出口管9连接，在所述第一管路13上设置有第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述供热支管与所述第一管路13连接点的下游，在所述供热支管上设置有第二控制阀，在本实施例中，所述下游即为传统意义上流体流动方向的下游，该设置用于根据实际情况调节所述供热模块的供热方式，当所述内燃机发电机组2产生的高温烟气较为充足时，打开第一控制阀，关闭电加热装置12和第二控制阀，所述传热介质吸收的热量全部由高温烟气提供，当所述内燃机发电机组2产生的高温烟气不太充足时，打开电加热装置12和第一控制阀，关闭第二控制阀，此时所述传热介质所需的热量由所述电加热装置12和高温烟气共同提供，当所述内燃机发电机组2停止运行时，关闭第一控制阀，打开电加热装置12和第二控制阀，此时传热介质吸收的热量全部由电加热装置12提供，所述传热介质经由所述供热支管直接进入所述供热出口管9中，避免了其在所述烟气余热回收装置5流通时的热量消耗，最大程度地降低了电力损耗，当所述内燃机发电机组2产生的高温烟气过于充足时，关闭所述电加热装置12，调整所述第一控制器和所述第二控制器的开度，使经过换热的高温传热介质和未经过换热的低温传热介质在所述供热出口管9中混合调温，使其满足使用要求后向外供热。

在本实施例中，所述烟气余热回收装置5为管壳式换热器，其内部换热管路为销钉管、光管、鳍片管中任意一种，所述传热介质储存器7为封闭式常压储存箱，所述封闭式常压储存箱上设置有与外界连接的呼吸孔，优选的，所述管壳式换热器和封闭式常压储存箱为不锈钢材质，由于所述油气田附近的环境通常较为复杂，使用不锈钢制成的管壳式换热器和封闭式常压储存箱具有较强的耐腐蚀性、良好的韧性、良好的耐高温性能，可以满足多种使用环境，能够有效地延长所述烟气余热回收装置5和所述传热介质储存器7的使用寿命，所述呼吸孔用于平衡所述传热介质储存器7的内外压力，使的所述传热介质能够顺利的循环流通。

具体的，所述风力发电系统11包括一个或多个发电机组，所述发电机组中的发电机轴方向为水平轴、垂直轴中的一种或两种的组合。

在本实施例中，所述油气田井口撬装供能系统还包括远程监督控制模块，所述远程监督控制模块包括监测部分和控制部分，所述监测部分用于所述内燃机发电机组2用燃料的压力、所述供热系统中传热介质的温度、所述油气田井口撬装供能系统外部光照、风力、风向的检测，以及视频、安全的监控，所述控制部分根据所述监测部分的检测、监控结果调整并控制所述油气田井口撬装供能系统的运行，实现所述油气田井口撬装供能系统的无人值守，具体的，所述视频监控用于监控所述油气田井口撬装供能系统的关键部位，所述安全监控用于所述燃气发电机室内的可燃气浓度、所述油气田井口撬装供能系统内部环境温度及可燃气浓度等的监控，所述控制部分根据具体的检测和监控结果，对能源的使用进行合理的调配，在正常运行过程中，优先使用可再生的太阳能、风能等清洁能源，多余的电能和可以储备在所述蓄电池系统4中作为后续能源使用，在所述清洁能源不足时采用内燃机发电机组2功能，达到持续科学利用能源的效果，同时所述控制部分可控制所述内燃机发电机组2、第一控制阀、第二控制阀、电加热装置12的开启和关闭，并能够联动控制所述第一控制阀、第二控制阀的开度，从而合理的调配所述供热模块的热源，优先使用所述内燃机发电机组2产生的高温烟气作为供热热源，当所述内燃机发电机组2产生的高温烟气不足时，采用所述电加热装置12作为热源，最大程度地降低了所述供热系统中的电力消耗。

以上具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护范围内。

Claims (11)

1.一种油气田井口撬装供能系统，其特征在于，包括内燃机发电机组(2)、蓄电池系统(4)、光伏发电系统(1)和风力发电系统(11)，所述光伏发电系统(1)和风力发电系统(11)与所述蓄电池系统(4)连接，所述内燃机发电机组(2)和所述蓄电池系统(4)与能源监控柜(3)连接，所述能源监控柜(3)用于控制变压，并根据所述蓄电池系统(4)的电量调整供电来源，然后将电能输送给采油井使用。

2.根据权利要求1所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，还包括供热模块，所述供热模块包括烟气余热回收装置(5)，所述烟气余热回收装置(5)的烟气入口与所述内燃机发电机组(2)的烟气出口连接，用于将所述内燃机发电机组(2)产生的高温烟气导入所述烟气余热回收装置(5)中进行余热回收，回收后的热量用于为采油井存储油罐和/或外输管道的伴热。

3.根据权利要求2所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述供热模块还包括传热介质储存器(7)，所述传热介质储存器(7)的介质出口与所述烟气余热回收装置(5)的介质入口通过第一管路(13)连接，所述第一管路(13)用于将传热介质送入所述烟气余热回收装置(5)中与高温烟气进行换热，换热后的高温传热介质通过供热出口管(9)向外界供热，供热完成的传热介质通过供热回管(10)流入所述传热介质储存器(7)。

4.根据权利要求3所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，在所述传热介质储存器(7)中还设置有电加热装置(12)，所述电加热装置(12)在所述内燃机发电机组(2)停运或产生的高温烟气不足的情况下进行供热。

5.根据权利要求3所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，在所述传热介质储存器(7)和所述烟气余热回收装置(5)之间还设置有循环泵(8)，所述循环泵(8)为所述传热介质的循环利用提供动力。

6.根据权利要求5所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述供热模块还包括供热支管，所述供热支管的一端与所述第一管路(13)连接，所述供热支管与所述第一管路(13)的连接点在所述循环泵(8)的下游，所述供热支管的另一端与所述供热出口管(9)连接，在所述第一管路(13)上设置有第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述供热支管与所述第一管路(13)连接点的下游，在所述供热支管上设置有第二控制阀。

7.根据权利要求3所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置(5)为管壳式换热器，其内部换热管路为销钉管、光管、鳍片管中任意一种，所述传热介质储存器(7)为封闭式常压储存箱，所述封闭式常压储存箱上设置有与外界连接的呼吸孔。

8.根据权利要求1所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述内燃机发电机组(2)为燃气型内燃发电机组和/或燃油型内燃发电机组。

9.根据权利要求8所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述燃气型内燃发电机组使用伴生气进行发电。

10.根据权利要求1所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，所述风力发电系统(11)包括一个或多个发电机组，所述发电机组中的发电机轴方向为水平轴、垂直轴中的一种或两种的组合。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的油气田井口撬装供能系统，其特征在于，还包括远程监督控制模块，所述远程监督控制模块包括监测部分和控制部分，所述监测部分用于所述内燃机发电机组(2)用燃料的压力、传热介质的温度、所述油气田井口撬装供能系统外部光照、风力、风向的检测，以及视频、安全的监控，所述控制部分根据所述监测部分的检测、监控结果调整并控制所述油气田井口撬装供能系统的运行，实现所述油气田井口撬装供能系统的无人值守。

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