一种利用油气井天然能量的发电系统的制作方法

本发明属于油气田开发地面工程领域，涉及一种利用油气井天然能量的发电系统。

背景技术：

1、目前油田开发范围内的自喷井降压方式为油嘴节流实现高低压转换(油嘴是一个带有特定过流直径的节流装置)，实现降压、控产作用。即通过油嘴的截流使高压油气流变为低压油气流进入集输系统，造成了较大的能量浪费。例如某自喷油井油压为30mpa,使用4mm油嘴截流降压至1mpa进系统生产，本次截流1天产生能量损失为2320mj((p1-p2)v＝29mpa*80m3)，折功率为26.85kw(2320000/86400＝26.85kw)。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种利用油气井天然能量的发电系统，能够将油井天然动能进行有效利用，实现发电储能的效果。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种利用油气井天然能量的发电系统，包括输油管线和发电装置；

4、发电装置包括同轴连接的叶轮壳体和发电机外管，输油管线端部与叶轮壳体前端连接，叶轮壳体内部同轴设置有叶轮，叶轮连接有传动轴一端，传动轴另一端伸入发电机外管中，发电机外管内部设置有发电机定子和发电机转子，发电机定子固定设置，发电机定子采用永磁体，发电机转子和传动轴另一端固定连接，传动轴与叶轮壳体和发电机外管转动连接。

5、优选的，输油管线和发电装置之间设置有电动调节油嘴。

6、优选的，发电装置输出端连接有电缆，电缆连接有控制器输入端，控制器的控制输出端连接电动调节油嘴的控制输入端，传动轴上设置有转速传感器，转速传感器输出端连接控制器输入端。

7、优选的，叶轮壳体、发电机壳体、输油管线依次采用法兰连接。

8、进一步，发电机壳体为双层结构，包括发电机外管和发电机内管，发电机外管和发电机内管之间设置有环空，法兰上设置有过流通道，过流通道与环空连通。

9、进一步，传动轴与发电机壳体靠近叶轮壳体的法兰之间设置有第一轴密封，传动轴与输油管线靠近发电机壳体的法兰之间设置有第二轴密封。

10、再进一步，传动轴与叶轮壳体靠近发电机壳体的法兰之间设置有第一止推轴承，传动轴与发电机壳体远离叶轮壳体的法兰之间设置有第二止推轴承。

11、优选的，发电装置输出端连接有电缆，电缆连接有调节装置。

12、优选的，输油管线和发电装置之间设置有过滤器。

13、优选的，传动轴上设置有第一滑环和第二滑环，第一滑环和第二滑环均包括内芯和外芯，内芯与传动轴及发电机转子的线路相连，外芯连接有电缆。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、本发明利用油井的天然能量提供动能，将此装置与采油树的输油管线连接，使油井中的高压油气流进入发电装置的叶轮壳体内，带动叶轮转动，叶轮通过传动轴带动发电机转子转动切割磁感线实现发电动能。产生的电可以输送至单井用电设备，用电设备若消耗不完可将该多余电能反输至电网，若油井压力较高及天然能量强，可以通过更换发电机定子磁通量大的永磁体，来实现更强的节流功能，反之，若油井压力较低及天然能量低，可以通过更换发电机定子磁通量小的永磁体，来实现减小节流阻力的功能。能够将油井天然动能进行有效利用，实现发电储能的效果。

16、进一步，通过采用电动调节油嘴，在发电过程中若转速传感器发现转速过快，通过调节电控油嘴的开度增大，减少过流量，相应的减少转数，反之，在发电过程中若转速传感器发现转速过慢，通过调节电控油嘴的开度减小，增大过流量，相应的增大转数，实现平稳发电。

17、进一步，通过设置转速传感器感应发电机转数，控制器控制电动调节油嘴的开度，实现自动调节。

18、进一步，通过过流通道和发电机内管和发电机外管的环空，发电过程中产生的热量可被过流的油气流将热量带走实现降温的功能。

19、进一步，调节装置能够存储和释放电能，既可将电能输送至单井用电设备，又能将电能反输至电网，防止发出的电冲击电网。

20、进一步，过滤器能够过滤原油中的杂质，保证油流纯净，实现发电装置能够长时间高效稳定运行。

技术特征：

1.一种利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，包括输油管线(1)和发电装置(4)；

2.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，输油管线(1)和发电装置(4)之间设置有电动调节油嘴(2)。

3.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，发电装置(4)输出端连接有电缆(5)，电缆(5)连接有控制器(6)输入端，控制器(6)的控制输出端连接电动调节油嘴(2)的控制输入端，传动轴(45)上设置有转速传感器(43)，转速传感器(43)输出端连接控制器(6)输入端。

4.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，叶轮壳体(41)、发电机壳体、输油管线(1)依次采用法兰连接。

5.根据权利要求4所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，发电机壳体为双层结构，包括发电机外管(42)和发电机内管(46)，发电机外管(42)和发电机内管(46)之间设置有环空，法兰上设置有过流通道，过流通道与环空连通。

6.根据权利要求4所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，传动轴(45)与发电机壳体靠近叶轮壳体(41)的法兰之间设置有第一轴密封(410)，传动轴(45)与输油管线(1)靠近发电机壳体的法兰之间设置有第二轴密封(413)。

7.根据权利要求5所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，传动轴(45)与叶轮壳体(41)靠近发电机壳体的法兰之间设置有第一止推轴承(49)，传动轴(45)与发电机壳体远离叶轮壳体(41)的法兰之间设置有第二止推轴承(421)。

8.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，发电装置(4)输出端连接有电缆(5)，电缆(5)连接有调节装置(7)。

9.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，输油管线(1)和发电装置(4)之间设置有过滤器(3)。

10.根据权利要求1所述的利用油气井天然能量的发电系统，其特征在于，传动轴(45)上设置有第一滑环(411)和第二滑环(412)，第一滑环(411)和第二滑环(412)均包括内芯和外芯，内芯与传动轴(45)及发电机转子(48)的线路相连，外芯连接有电缆(5)。

技术总结本发明公开了一种利用油气井天然能量的发电系统，包括输油管线和发电装置；发电装置包括同轴连接的叶轮壳体和发电机外管，输油管线端部与叶轮壳体前端连接，叶轮壳体内部同轴设置有叶轮，叶轮连接有传动轴一端，传动轴另一端伸入发电机外管中，发电机外管内部设置有发电机定子和发电机转子，发电机定子固定设置，发电机定子采用永磁体，发电机转子和传动轴另一端固定连接，传动轴与叶轮壳体和发电机外管转动连接。能够将油井天然动能进行有效利用，实现发电储能的效果。技术研发人员：曹鹏,吴晓虎,王胜雷,秦可,刘正东,岳清政,谷尚震,惠斌海,刘畅,刘迎斌,赵兴华,滕沛延,薛逸飞受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23