一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置的制作方法

本发明属于采气井井口设备领域，尤其涉及一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置。

背景技术：

1、开采天然气时，从气井井口采出的天然气压力过大，需要先进行降压处理才能使天然气安全平稳地集输。

2、另外，对天然气进行降压处理后，天然气温度降低，天然气中的水合物析出，会造成冰堵问题，影响气井安全平稳运行，因此，需要对气井井口处的天然气进行加热，加热时需要另外供电。

3、基于上述技术现状，本专利申请的方案设计者发现了一个在现有技术中被忽略的技术问题：既然现有技术中存在对井口采出的天然气进行降压，以及对井口处的天然气进行加热这两个需求，为什么不利用采出气的能量发电，再利用电能对天然气进行加热呢？

4、检索现有技术发现：

5、1、目前已经存在将高压天然气中的能量转化为机械能的技术，但多为较大型的设备（例如膨胀机），结构复杂，制造成本高。另外，在井口原有设备存在的情况下，很难让出空间来安装这些体积较大的设备。

6、2、虽然现有技术中存在将高压天然气中的能量转化为机械能的技术，但并没有直接在井口处利用天然气的能量对天然气就地加热的设想。

7、因此，本发明创造性地提出了一种利用井口采出气的能量发电，再利用产生的电能对天然气进行就地加热，并且体积很小的节流发电装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种安装于采气井井口的产出气节流发电装置，目的是将井口采出气中的能量转化为电能，从而实现对井口处天然气的就地加热，不但回收了以往被浪费的能量，而且对天然气进行加热时免于另外供电。

2、本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

3、一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，包括外筒、发电机和转筒；

4、外筒的下端为敞口结构，作为进气口，外筒的侧面设置有出气口；发电机固定安装在外筒的上端，发电机的转轴向下伸出；所述转筒的上端为封口结构，下端为敞口结构，转筒的上端固定连接在发电机的转轴上；

5、所述转筒的圆柱状侧壁上密布有供气体流出的射流孔，射流孔喷出的射流在转筒的外表面斜向射出，使得转筒在射流反冲力的作用下转动，转筒带动发电机的转轴旋转，使发电机发电；

6、所述外筒内侧的圆柱面上沿圆周均匀固定有挡条，射流孔喷出的射流射向挡条，使得射流对所述转筒的反向作用力得到加强，有利于提高转筒的转速；

7、所述挡条内设置有电热元件，发电机向各挡条内的电热元件供电。

8、作为优选方案，所述发电机为防爆发电机。

9、作为优选方案，所述挡条为直线状，挡条的长度方向平行于所述外筒的轴线方向。

10、作为优选方案，所述挡条为螺旋状，所述射流孔喷出的射流射向螺旋状的挡条后，气流在螺旋结构的导向作用下顺势上升，从而促进气流的向上流动。

11、作为优选方案，所述转筒的下方设置有滑套a，滑套a的上端插在转筒的内侧并与转筒的内壁间隙配合，滑套a的下端与所述外筒滑动密封配合；滑套a的内侧设置有向内凸起的节流口，滑套a的外侧套有弹簧a，弹簧a的上端支撑在所述转筒的下端面上，弹簧a的下端抵在滑套a上，弹簧a的弹性支撑作用使滑套a始终保持向下远离转筒的运动趋势。

12、作为优选方案，所述弹簧a的上端与所述转筒的下端面之间设置有端面轴承，从而保证弹簧a与转筒相对转动时的顺畅性。

13、作为优选方案，所述发电机的转轴为空心轴，空心轴内插装有驱动杆a，驱动杆a的上半部分为圆杆结构，圆杆结构从转轴的下端插入，从转轴的上端伸出，并通过卡簧固定，驱动杆a的下半部分为丝杠结构，丝杠结构上通过螺纹连接有滑套b，滑套b的外侧与所述转筒的内壁间隙配合，滑套b的上方设置有弹簧b，弹簧b的上下两端分别与转筒和滑套b固定连接，滑套b在弹簧b的弹力作用下始终保持向下的运动趋势，使用时，使驱动杆a和所述转轴相对旋转，滑套b在弹簧b施加的力的作用下相对于转筒保持静止，从而使得滑套b得以沿转筒的轴向移动。

14、作为优选方案，所述发电机的转轴为空心轴，空心轴内插装有驱动杆b，驱动杆b的上半部分为圆杆结构，圆杆结构从转轴的下端插入，从转轴的上端伸出，并通过卡簧固定，驱动杆b的下半部分为丝杠结构，丝杠结构上通过螺纹连接有密封头，密封头通过螺纹与丝杠结构连接，密封头的下端设置有能够与所述节流口密封配合的球面；所述转筒内侧的顶部平面上固定有导向杆，密封头上加工有与导向杆对应的导向孔，导向杆插在导向孔内，能够防止密封头与转筒相对转动。

15、作为优选方案，所述转筒的下端与所述外筒之间设置有扶正轴承，从而改善转筒下端的位置稳定性。

16、本发明的有益效果为：

17、1、如背景技术中所言，本发明发现了现有技术中没有意识到的技术问题，并在该技术问题的引导下设计出了一种节流发电装置，该发电装置体积小，便于在井口处安装。同时，利用该发电装置能够利用井口采出气的能量发电，再利用产生的电能对天然气进行就地加热，不但回收了以往被浪费的能量，而且对天然气进行加热时免于另外供电。

18、2、本发明的一个实施例中，转筒的下方设置了滑套a，滑套a的内侧设置有向内凸起的节流口，当井内压力较大时，节流口的节流作用使得滑套a被向上推动，从而堵住一部分射流孔。这样的设计，一方面可以防止发电机转速过高，使发电机的转速相对稳定，另一方面，可在井内压力较高时进一步节流来加大降压力度，从而使出气口流出的气流压力更平稳。

19、另外，本发明的另一个实施例中，转筒的内侧设置了滑套b和丝杠结构，滑套b可在丝杠结构的驱动下轴向移动，从而实现与滑套a相似的封堵功能。与采用滑套a相比，采用滑套b和驱动杆a的组合机构，使得滑套b的位置相对固定，且能够根据地面仪表监测到的井下压力及时调整滑套b，使其处于最佳位置。

20、3、本发明的另一个实施例中，在设置滑套a的基础上增设了密封头，密封头由驱动杆b驱动。转动驱动杆b可使密封头上下移动，从而调整密封头与所述节流口之间的距离，从而在压力波动时更精确地调节过流通径。

技术特征：

1.一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：包括外筒（3）、发电机（7）和转筒（4）；

2.根据权利要求1所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述转筒（4）的下方设置有滑套a（13），滑套a（13）的上端插在转筒（4）的内侧并与转筒（4）的内壁间隙配合，滑套a（13）的下端与所述外筒（3）滑动密封配合；滑套a（13）的内侧设置有向内凸起的节流口（14），滑套a（13）的外侧套有弹簧a（12），弹簧a（12）的上端支撑在所述转筒（4）的下端面上，弹簧a（12）的下端抵在滑套a（13）上，弹簧a（12）的弹性支撑作用使滑套a（13）始终保持向下远离转筒（4）的运动趋势。

3.根据权利要求2所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述弹簧a（12）的上端与所述转筒（4）的下端面之间设置有端面轴承（11），从而保证弹簧a（12）与转筒（4）相对转动时的顺畅性。

4.根据权利要求1所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述发电机（7）的转轴（9）为空心轴，空心轴内插装有驱动杆a（16），驱动杆a（16）的上半部分为圆杆结构，圆杆结构从转轴（9）的下端插入，从转轴（9）的上端伸出，并通过卡簧固定，驱动杆a（16）的下半部分为丝杠结构，丝杠结构上通过螺纹连接有滑套b（17），滑套b（17）的外侧与所述转筒（4）的内壁间隙配合，滑套b（17）的上方设置有弹簧b（15），弹簧b（15）的上下两端分别与转筒（4）和滑套b（17）固定连接，滑套b（17）在弹簧b（15）的弹力作用下始终保持向下的运动趋势，使用时，使驱动杆a（16）和所述转轴（9）相对旋转，滑套b（17）在弹簧b（15）施加的力的作用下相对于转筒（4）保持静止，从而使得滑套b（17）得以沿转筒（4）的轴向移动。

5.根据权利要求2所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述发电机（7）的转轴（9）为空心轴，空心轴内插装有驱动杆b（20），驱动杆b（20）的上半部分为圆杆结构，圆杆结构从转轴（9）的下端插入，从转轴（9）的上端伸出，并通过卡簧固定，驱动杆b（20）的下半部分为丝杠结构，丝杠结构上通过螺纹连接有密封头（19），密封头（19）通过螺纹与丝杠结构连接，密封头（19）的下端设置有能够与所述节流口（14）密封配合的球面；所述转筒（4）内侧的顶部平面上固定有导向杆（18），密封头（19）上加工有与导向杆（18）对应的导向孔，导向杆（18）插在导向孔内，能够防止密封头（19）与转筒（4）相对转动。

6.根据权利要求1或4中任意一项所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述转筒（4）的下端与所述外筒（3）之间设置有扶正轴承（1），从而改善转筒（4）下端的位置稳定性。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述发电机（7）为防爆发电机。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述挡条（2）为直线状，挡条（2）的长度方向平行于所述外筒（3）的轴线方向。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，其特征在于：所述挡条（2）为螺旋状，所述射流孔（10）喷出的射流射向螺旋状的挡条（2）后，气流在螺旋结构的导向作用下顺势上升，从而促进气流的向上流动。

技术总结本发明属于采气井井口设备领域，尤其涉及一种安装于油田气井井口的产出气节流发电装置，包括外筒、发电机和转筒；外筒的下端为敞口结构，作为进气口，外筒的侧面设置有出气口；发电机固定安装在外筒的上端，发电机的转轴向下伸出；转筒的上端为封口结构，下端为敞口结构，转筒的上端固定连接在发电机的转轴上；转筒的圆柱状侧壁上密布有供气体流出的射流孔，射流孔喷出的射流在转筒的外表面斜向射出，使得转筒在射流反冲力的作用下转动，转筒带动发电机的转轴旋转，使发电机发电。利用本发明能够利用井口采出气的能量发电，再利用产生的电能对天然气进行就地加热，不但回收了以往被浪费的能量，而且对天然气进行加热时免于另外供电。技术研发人员：邢宸,王金龙,蒋少炳受保护的技术使用者：大庆丹诺石油科技开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4