CN221004726U - 一种套管气回收利用及发电并网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种套管气回收利用及发电并网装置，包括依次连接的套管伴生气管线、气体过滤模块、压力调节模块、燃气发电机组、并网装置；所述气体过滤模块与压力调节模块中均设置有用于控制通断的闸门，分别为第一闸门、第二闸门。本实用新型的气体过滤模块、压力调节模块结构简单、成本低；燃气发电机组利用套管伴生气发电，供现场设备使用，消除了套管伴生气外排，减少了环境污染，保护了环境，实现了套管伴生气的资源化利用。

Description

一种套管气回收利用及发电并网装置

技术领域

本实用新型涉及套管气回收技术领域，具体地说是一种套管气回收利用及发电并网装置。

背景技术

油田伴生气又称油田气，通常指与石油共生的天然气。按有机成烃的生油理论，有机质演化可生成液态烃与气态烃，气态烃或溶解于液态烃中，或呈气相状态存在于油气藏的上部，这两种气态烃均称为油田伴生气或伴生气。在油井生产过程中，当井底压力低于原油饱和压力时，天然气便从原油中分离出来。分离出的天然气一部分上升积聚在油井套管中，一部分随液流进入抽油泵泵腔而采出，这就是通常所说的油井伴生气。油井伴生气除了含有轻烃外，还经常含有水分、一氧化碳、硫化氢、氮、氦、机械杂质等危害性很大的非烃类化合物，在井口很难处理，通常在长期的生产过程中采用放空外排和焚烧两种处理办法，不但污染大气，更重要的是浪费了不可再生的清洁资源，形成了恶性循环。回收这部分套管气不但能够减少对环境的污染，还能有效地利用这部分套管气，达到节能的效果。从油田开发远景考虑，将伴生气综合回收利用是达到人与自然和谐发展和企业可持续发展目标的最佳选择。

由于油田生产电力消耗很大，因此对具有一定规模零散气量且距离用气系统较远的区域，研发一种套管伴生气回收利用及发电装置，可充分利用回收的零散伴生气，减少购电量，节约电费支出。

公开(公告)号：CN207686682U，公开了一种套管气回收装置，包括同步回转压缩机、井口来原油、井口来套管气、阀门管路和抽油机；井口来原油通过带有螺旋缓冲管的第一路管路与同步回转压缩机的一个进入口管路连接；井口来套管气通过带有螺旋缓冲管的第二路管路与同步回转压缩机的另一个进入口管路连接；同步回转压缩机的压缩出口端通过带有螺旋缓冲管的输出管路与下游管路相连通，它提供了一种能有效降低井口回压，改善采油工况，降低抽油机能耗的一种油田油井套管气回收装置，同步回转压缩机的进气入口和进油入口均设有螺旋缓冲管，保证进入压缩机的压力相对均匀，保护压缩机；出口端的螺旋缓冲管增加油气混合路程，使套管气更充分的溶解在石油中。

该现有技术将套管气溶解在石油中回收，未对套管气进行过滤，存在增加石油中杂质的问题。

公开(公告)号：CN109113672A，公开了一种油井套管气回收利用装置，包括套管连接管线，套管连接管线上装有分离器进口阀门、单流阀和套管气压力表，分离器与套管连接管线连接，分离器上装有分离器出口阀门、压力表和放空阀，放空阀上设置有气体收集装置，单流阀上连接有接头，接头上安装有固定卡头。所述放空阀安装在分离器的底部壳体上。该现有技术分离器上装有压力表、套管连接管线上装有套管气压力表，可以随时观察油井生产过程中的压力变化，及时采取措施，实现套管气连续定压、定向排放。

该现有技术将套管气聚集增压后，排入气管线路中，但未对套管气进行过滤，存在增加气管中杂质的问题。

公开(公告)号：CN110195663B，公开了油井废油气回收发电的方法与设备，将油田的废油废气排空放散装置、收集装置，由火炬或气囊改为油井废油气回收发电的设备。设备包括配套的分离储气设备、燃料电池、外燃机、内燃机，并且增加废气洗气装置和烟尘收集装置；提供利用海上平台、近海油田临近海水的优势，利用海水洗气和煮盐收集海水盐分；兼顾回收燃烧烟灰中的金、铂、钯等贵金属；具有直接就近将油田废油气分门别类地回收利用，综合利用废热，减少浪费，并减少公知的排空放散装置污染环境的有益效果。

该现有技术应用于海上平台，能完成海上平台套管气的燃烧利用，但不适用于陆地平台。

总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本实用新型不相同，针对本实用新型更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于针对套管伴生气提供一种套管伴生气回收利用及发电并网装置，将现场收集的套管伴生气净化处理后，进行发电供现场设备使用。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种套管气回收利用及发电并网装置，包括依次连接的套管伴生气管线、气体过滤模块、压力调节模块、燃气发电机组、并网装置；所述气体过滤模块与压力调节模块中均设置有用于控制通断的闸门，分别为第一闸门、第二闸门。

所述套管伴生气管线用于输送套管伴生气，所述套管伴生气管线与一口井或至少两口井的套管伴生气收集管线连接。

所述气体过滤模块包括依次连接的第一闸门、压力表、净化缓冲罐、过滤器；

所述净化缓冲罐的压力等级高于套管伴生气管线的最高压力；

所述过滤器的压力等级高于套管伴生气管线的最高压力；

所述净化缓冲罐为圆柱形结构，内部设计有挡板，所述挡板将净化缓冲罐分为第一进气腔和第一出气腔，所述进气腔和出气腔在净化缓冲罐底部连通；

所述净化缓冲罐上下两端为封头结构，进出口采用下进上出的结构设计，净化缓冲罐进气口与进气腔连接，净化缓冲罐出气口与出气腔连接；

所述过滤器内设置有滤芯座，所述滤芯座将过滤器分为第二进气腔、过滤腔、第二出气腔；所述过滤腔上端侧壁开孔，将第二进气腔与第二出气腔连通；

所述过滤腔上端设置有过滤器滤芯，所述过滤腔下端设有排污口，所述排污口设计有手动开关的排污口闸门。

所述压力调节模块包括依次连接的减压阀、流量计、第二闸门；

所述减压阀前端设置有进气压力表，后端设置有出气压力表。

所述燃气发电机组为智能燃气发电机组，内部设置有MCU，即微控制单元，所述MCU用以控制燃气发电机组的发电电压和频率；

所述燃气发电机组进口采用软管线与压力调节模块连接。

所述并网装置将燃气发电机组发出电能和网电汇合，供现场负载使用。

所述网电由网电高压线路经变压器后，转换为网电低压线路；所述网电低压线路上设置有总断路器。

所述并网装置包括并网控制器、市电断路器、发电机断路器；

所述市电断路器连接在网电低压线路前端，所述市电断路器与负载用电线路连接；

所述燃气发电机组引出发电线路，所述发电线路与发电机断路器连接，所述发电机断路器与负载用电线路连接；

所述并网控制器用以控制市电断路器与发电机断路器通断。

所述并网控制器上设置有低压线路三相电压监测线，用于监测网电低压线路的电压；

设置有一相电流监测线，用于监测网电低压线路一相的电流；

设置有发电线路三相电压监测线，用于监测发电线路的电压；

设置有三相电流监测线，用于监测发电线路三相的电流。

所述并网控制器设置有第一控制线、第二控制线；所述第一控制线用于控制市电断路器的通断；所述第二控制线，用于控制发电机断路器的通断。

所述负载通过负载断路器与负载用电线路连接。

所述并网控制器与通信控制器连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、装置的气体过滤模块、压力调节模块结构简单、成本低；

2、燃气发电机组利用套管伴生气发电，供现场设备使用，消除了套管伴生气外排，减少了环境污染，保护了环境，实现了套管伴生气的资源化利用。

附图说明

图1是本实用新型一种套管气回收利用及发电并网装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种套管气回收利用及发电并网装置的发电并网装置的结构示意图；

图3是本实用新型一种套管气回收利用及发电并网装置的并网控制器的结构示意图；

图4是本实用新型一种套管气回收利用及发电并网装置的净化缓冲罐的结构示意图；

图5是本实用新型一种套管气回收利用及发电并网装置的过滤器的结构示意图；

图中：1、套管伴生气管线；2、第一闸门；2.2、第二闸门；3、压力表；4、法兰；5、净化缓冲罐；5.1、挡板；5.2、净化缓冲罐进气口；5.3、净化缓冲罐出气口；6、过滤器；6.1、过滤器进气口；6.2、过滤器出气口；6.3、滤芯座；6.4、过滤器滤芯；6.5、法兰盲板；6.6、排污口闸门；6.7、排污口；7、减压阀；8、流量计；9、软管线；10、水泥基础；11、燃气发电机组；12、并网装置；12.1、并网控制器；12.2、网电高压线路；12.3、变压器；12.4、总断路器；12.5、网电低压线路；12.6、市电断路器；12.7、负载用电线路；12.8、发电线路；12.9、发电机断路器；12.10、通信控制器；13、负载断路器；14、负载；

LA、LB、LC、低压线路三相电压监测线；ILA、一相电流监测线；GA、GB、GC、发电线路三相电压监测线；IGA、IGB、IGC、三相电流监测线；K1、第一控制线；K2、第二控制线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图3，本实用新型提供的一种套管气回收利用及发电并网装置，包括依次连接的套管伴生气管线1、气体过滤模块、压力调节模块、燃气发电机组11、并网装置12；所述气体过滤模块与压力调节模块中均设置有用于控制通断的闸门，分别为第一闸门2、第二闸门2.2。

所述套管伴生气管线1用于输送套管伴生气，所述套管伴生气管线1与一口井或至少两口井的套管伴生气收集管线连接。

所述气体过滤模块包括依次连接的第一闸门2、压力表3、净化缓冲罐5、过滤器6；

所述第一闸门2用于控制套管伴生气管线1中伴生气的通断；

所述压力表3用于显示套管伴生气管线1的伴生气压力；

所述净化缓冲罐5为圆柱形结构，内部设计有挡板5.1，所述挡板5.1将净化缓冲罐5分为第一进气腔和第一出气腔，所述进气腔和出气腔在净化缓冲罐5底部连通，所述净化缓冲罐5上下两端为封头结构，进出口采用下进上出的结构设计，净化缓冲罐进气口5.2与进气腔连接，净化缓冲罐出气口5.3与出气腔连接，所述净化缓冲罐5可初步分离颗粒、油和水；所述净化缓冲罐5容积不小于然气发电机组11每小时额定耗气量的1/6；所述净化缓冲罐5的压力等级高于套管伴生气管线1的最高压力，净化缓冲罐5用于存储套管伴生气气体，减小气体压力波动，达到稳定气压的目的；

所述过滤器6为圆柱形结构，上端用法兰盲板6.5密封，下端为封头结构；所述过滤器6的压力等级高于套管伴生气管线1的最高压力；所述过滤器6内设置有滤芯座6.3，所述滤芯座6.3将过滤器6分为第二进气腔、过滤腔、第二出气腔，所述过滤腔上端侧壁开孔，将第二进气腔与第二出气腔连通，所述过滤腔上端设置有过滤器滤芯6.4，用于过滤套管伴生气中的杂质，可过滤油、水、颗粒物等，所述过滤腔下端设有排污口6.7，所述排污口6.7设计有手动开关的排污口闸门6.6，所述排污口6.7可将过滤的杂质定期排出。

所述压力调节模块包括依次连接的减压阀7、流量计8、第二闸门2.2；

所述减压阀7用于降低套管伴生气压力，将套管伴生气管线1的伴生气压力降低到适合燃气发电机组11直接使用的压力，所述减压阀7前端设置有进气压力表，两端设置有出气压力表，用于显示减压阀7调节前后压力的效果；

所述流量计8用于计量套管伴生气的消耗量，可显示累计耗气量和瞬时耗气量；

所述第二闸门2.2控制压力调节模块的通断。

所述燃气发电机组11利用套管伴生气作为燃料，驱动发电机进行发电，供现场设备使用；所述燃气发电机组11进口采用软管线9与压力调节模块连接，套管伴生气在燃气发电机组11中经阻火器、电磁阀后进入发动机；所述燃气发电机组11通过螺栓固定在水泥基础10上，所述并网装置12将燃气发电机组11发出电能和网电汇合，供现场负载14使用。

所述网电，由网电高压线路12.2经变压器12.3后，转换为网电低压线路12.5，所述网电低压线路12.5上设置有总断路器12.4。

所述并网装置12包括并网控制器12.1、市电断路器12.6、发电机断路器12.9，用于控制燃气发电组11发的电供现场设备使用。

所述市电断路器12.6连接在网电低压线路12.5前端，所述市电断路器12.6与负载用电线路12.7连接；所述燃气发电机组11引出发电线路12.8，所述发电线路12.8与发电机断路器12.9连接，所述发电机断路器12.9与负载用电线路12.7连接。

所述并网控制器12.1上设置有低压线路三相电压监测线(LA、LB、LC)，用于监测网电低压线路12.5的电压；设置有一相电流监测线ILA，用于监测网电低压线路12.5一相的电流；设置有发电线路三相电压监测线(GA、GB、GC)，用于监测发电线路12.8的电压；设置有三相电流监测线(IGA、IGB、IGC)，用于监测发电线路12.8三相的电流；

所述并网控制器还设置有第一控制线K1，用于控制市电断路器12.6的通断；设置有第二控制线K2，用于控制发电机断路器12.9的通断。

所述负载14通过负载断路器13与负载用电线路12.7连接。

所述燃气发电机组11为智能燃气发电机组，内部设置有MCU(微控制单元)，所述MCU用以控制燃气发电机组11的发电电压和频率。

本装置的工作流程：

所述套管伴生气回收利用及发电并网装置工作时，将减压阀7调整至减压最低位置，打开管线上的所有闸门，缓慢调节减压阀7，使减压后的压力缓慢升高，使其满足燃气发电机组11的伴生气压力后，停止调节。

启动燃气发电机组11，使其处于正常发电状态，并网控制器12.1监测到网电低压线路三相电压正常后，并网控制器发出指令，第一控制线K1控制市电断路器12.6接通，手动接通负载断路器13，启动负载14即可正常工作。

随后，并网控制器12.1通过一相电流监测线ILA实时监测负载14的运行功率，负载14启动后，低压线路三相电压监测线(LA、LB、LC)、一相电流监测线ILA、发电线路三相电压监测线(GA、GB、GC)、三相电流监测线(IGA、IGB、IGC)的数据汇总到并网控制器12.1。

当并网控制器12.1发出并网指令后，燃气发电机组11的MCU调节发动机运行状态使发电线路12.8的电压和频率向网电低压线路12.5的电压和频率无限逼近，当发电线路12.8的电压和频率与12.5的电压和频率完全相同时，并网控制器12.1通过第二控制线K2控制发电断路器12.9接通，燃气发电机组11和网电一块为负载14供电。

通过一相电流监测线ILA监测网电低压线路电流，并网控制器12.1控制发电机组11的发电功率，使燃气发电机组的功率低于负载14的运行功率，从而实现网电低压线路12.5和发电线路12.8一同为负载14供电。

当燃气发电机组11停机时，并网控制器12.1通过第二控制线K2控制发电断路器12.9断开，随之网电低压线路12.5将为负载14的运行提供所有电能。

该套管伴生气回收利用及发电并网装置作为网电的电能补充，现场负载14需要24小时不间断工作，电能不能间断，该并网发电装置可实现现场负载14的连续运转，不影响正常生产。

实施例2：

所述并网控制器12.1与通信控制器12.10连接，所述通信控制器12.10可通过Wifi、GPRS及RS485等通信方式，与用户终端交互信息数据；

在装置运行时，通信控制器12.10将电压、电流、并网状态实时传送到远程监控人员的用户终端中，并且可以接受监控人员通过用户终端发出的指令，控制并网控制器12.1作出指令动作。

需要说明的是，所述并网控制器12.1从市场购买PLC、单片机等，按说明书设置接线后即可使用；所述通信控制器12.10从市场购买接线即可；所述用户终端可以是安装控制软件的手机、电脑等智能设备；所述智能燃气发电机组已广泛应用，购买使用即可；以上信息本领域技术人员是清楚的。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术。直接应用即可，不再赘述。

在本实用新型中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，包括依次连接的套管伴生气管线、气体过滤模块、压力调节模块、燃气发电机组、并网装置；

所述气体过滤模块与压力调节模块中均设置有用于控制通断的闸门，分别为第一闸门、第二闸门。

2.根据权利要求1所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述套管伴生气管线用于输送套管伴生气，所述套管伴生气管线与一口井或至少两口井的套管伴生气收集管线连接。

3.根据权利要求1所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述气体过滤模块包括依次连接的第一闸门、压力表、净化缓冲罐、过滤器；

所述净化缓冲罐的压力等级高于套管伴生气管线的最高压力；

所述过滤器的压力等级高于套管伴生气管线的最高压力；

所述净化缓冲罐为圆柱形结构，内部设计有挡板，所述挡板将净化缓冲罐分为第一进气腔和第一出气腔，所述进气腔和出气腔在净化缓冲罐底部连通；

所述净化缓冲罐上下两端为封头结构，进出口采用下进上出的结构设计，净化缓冲罐进气口与进气腔连接，净化缓冲罐出气口与出气腔连接；

所述过滤器内设置有滤芯座，所述滤芯座将过滤器分为第二进气腔、过滤腔、第二出气腔；所述过滤腔上端侧壁开孔，将第二进气腔与第二出气腔连通；

所述过滤腔上端设置有过滤器滤芯，所述过滤腔下端设有排污口，所述排污口设计有手动开关的排污口闸门。

4.根据权利要求1所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述压力调节模块包括依次连接的减压阀、流量计、第二闸门；

所述减压阀前端设置有进气压力表，后端设置有出气压力表。

5.根据权利要求1所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述燃气发电机组为智能燃气发电机组，内部设置有MCU，即微控制单元，所述MCU用以控制燃气发电机组的发电电压和频率；

所述燃气发电机组进口采用软管线与压力调节模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述并网装置将燃气发电机组发出电能和网电汇合，供现场负载使用。

7.根据权利要求6所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述网电由网电高压线路经变压器后，转换为网电低压线路；所述网电低压线路上设置有总断路器。

8.根据权利要求7所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述并网装置包括并网控制器、市电断路器、发电机断路器；

所述市电断路器连接在网电低压线路前端，所述市电断路器与负载用电线路连接；

所述燃气发电机组引出发电线路，所述发电线路与发电机断路器连接，所述发电机断路器与负载用电线路连接；

所述并网控制器用以控制市电断路器与发电机断路器通断。

9.根据权利要求8所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述并网控制器上设置有低压线路三相电压监测线，用于监测网电低压线路的电压；

设置有一相电流监测线，用于监测网电低压线路一相的电流；

设置有发电线路三相电压监测线，用于监测发电线路的电压；

设置有三相电流监测线，用于监测发电线路三相的电流。

10.根据权利要求9所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述并网控制器设置有第一控制线、第二控制线；所述第一控制线用于控制市电断路器的通断；所述第二控制线，用于控制发电机断路器的通断。

11.根据权利要求10所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述负载通过负载断路器与负载用电线路连接。

12.根据权利要求10所述的一种套管气回收利用及发电并网装置，其特征在于，所述并网控制器与通信控制器连接。