基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统的制作方法

本发明涉及油田开发，特别是涉及到一种基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统。

背景技术：

1、采油井在开采过程中，套管气伴随油液产出地面，套管气通常含有乙烷、丙烷、丁烷等杂氢气体。该气体排放至大气中会造成空气污染，而配备专用回收装置，性价比较低。另一方面，在北方的冬天，粘度大的原油从井口开采出来，遇冷极容易在井口附近结蜡，增加原油输送管道压力，因此需要井口加热以利于原油外输，降低摩阻。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，简称sofc)，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是理论能量密度最高电池。

2、专利cn110770954a公开了一种用于为气井供电的自我可持续的固体氧化物燃料电池(sofc)系统，该系统的实施例包括：第一sofc，所述第一sofc包括第一阴极、第一阳极和第一固体电解质；第二sofc，所述第二sofc包括第二阴极、第二阳极和第二固体电解质；so2去除设备；燃烧回路，所述燃烧回路包括燃烧器和循环热载体，所述循环热载体与所述燃烧器、所述第一sofc和所述第二sofc热连接；以及一个或多个外部电路。所述第一阳极包括第一氧化区域，所述第一氧化区域被配置成产生so2和电子。所述第二阳极包括第二氧化区域，所述第二氧化区域被配置成使ch4电化学氧化以产生合成气和电子，并使h2电化学氧化以产生h2o和电子。所述外部电路被配置成由在所述第一sofc和所述第二sofc两者中产生的电子产生电力。

3、专利cn107100603b公开了一种稠油油藏注蒸汽井下燃料电池二次加热设备。该设备包括由上至下设置且通过隔板隔离的导向轮舱、燃料电池舱、电机舱、涡轮舱，蒸汽管一端位于外界，另一端与电机舱和涡轮舱之间隔板上的通气管连接，燃料电池舱内设有燃料电池，空气输入管、电解质输入管、甲烷输入管和电解质输出管一端位于外界，另一端穿过导向轮舱后与燃料电池连接；电机舱内设有电机，电机转杆与涡轮舱内设置的涡轮连接该发明能够对热注采稠油提供足够的热量，并且有着二次加热效果好，能量利用率高，注热时间长，能够向目的层位输送蒸汽，热量耗散慢的特点，能够进一步的增加稠油热注采效率，提高稠油开采的产量。

4、专利cn 113140756 a公开了一种基于燃料电池的控制方法与装置以及井场增产方法，该控制方法包括：从多个第一燃料电池中选择至少一个以形成燃料电池组；以及为燃料电池组配气；其中，形成燃料电池组的每个第一燃料电池为第二燃料电池，为燃料电池组配气包括：向燃料电池组分配第一燃气用量的燃气；将第一燃气用量的燃气按照电池燃气分配比分别向每个第二燃料电池分配对应的第二燃气用量的燃气。该控制方法可获得更高的效率、更低的排放和更安静的操作，还可根据需求从待选的燃料电池选择一定数目待启动的燃料电池，并按照比例向启动的燃料电池分配相应用量的燃气，通过控制启动的燃料电池的数目以及燃气分配量，以达到输出稳定电压及目标功率的效果。

5、上述对比专利公开了三种sofc的应用，分别用于气井发电、稠油注蒸井井下电加热和燃料电池的控制方法，与本专利的用途不同，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种将采集井口套管气并结合燃料电池产生热能和电能应用于原油管线外输加热，节能环保安全高效多功能一体化的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统包括固体氧化物电池供电供热系统、原油外输监测系统和原油外输管线，该原油外输监测系统和该原油外输管线分别通过电线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的电能，通过电线传输给该原油外输监测系统和该原油外输管线，该原油外输管线还通过管线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的热能通过管线输送至该原油外输管线，给该原油外输管线加热。

3、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

4、该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括采油井，该采油井的井口通过管线将套管气连接至该固体氧化物电池供电供热系统的套管气输入端。

5、该固体氧化物电池供电供热系统的空气输入端口直接与外界大气相连。

6、该固体氧化物电池供电供热系统的水输入口通过管线外接井口附近的配水间。

7、该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括抽油机，该抽油机通过电线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的电能，通过电线传输给该抽油机。

8、该原油外输管线通过测控线连接至该原油外输监测系统，该测控线将该原油外输管线的温度压力数据传送给该原油外输监测系统，并且将该原油外输监测系统发送的控制信号发送至该原油外输管线，对该原油外输管线进行温度控制。

9、该原油外输管线从内之外包括四层：分别是原油输送通道、电加热层、热水流通环空、外管；该电加热层内部有圆周方向均匀分布的多根加热导线和一根测温光缆，该电加热层用高密度聚乙烯填充，该热水流通环空内部循环流通热水，为该原油外输管线辅助加热。

10、该测控线连接该原油外输管线中的该测温光缆，该测温光缆采用dts测温，能够在该原油外输检测系统中显示整个该原油外输管线的沿线各点温度，该原油外输监测系统依据该测温光缆的测温数据，通过该测控线控制该原油外输管线中的所述加热导线中的电流大小，从而实现对整个该原油外输管线上的温度的测试和控制。

11、该固体氧化物电池供电供热系统产生的热水通过管线连接至该原油外输管线的该热水流通环空，该热水流通环空中的热水出水口连接至井口附近的配水间。

12、该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括油罐，原油从井口通过该原油外输管线中的该原油输送通道外输至该油罐储存。

13、本发明中的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，能够利用套管气结合固体氧化物电池(sofc)，产生热能和电能用于原油加热和输送，实现节能环保和高效油气集输，是一种具有创造性和实用性的系统。该发明有益之处在于：一方面该系统能够将井口套管气充分利用变废为宝，并解决了套管气排放产生的大气污染和燃烧风险，起到安全环保和节能的作用；另一方面，该系统产生的电能和热能用于原油外输管线加热、抽油机系统供电以及原油外输监测系统供电，有效减少原油管线结蜡堵塞问题，降低管线外输摩阻，提高输送效率，节省运营成本。该系统是一种节能环保安全高效多功能一体化的井口设备，具有新颖性和实用性，值得油田现场推广和应用。

技术特征：

1.基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统包括固体氧化物电池供电供热系统、原油外输监测系统和原油外输管线，该原油外输监测系统和高原油外输管线分别通过电线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的电能，通过电线传输给该原油外输监测系统和该原油外输管线，该原油外输管线还通过管线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的热能通过管线输送至该原油外输管线，给该原油外输管线加热。

2.根据权利要求1所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括采油井，该采油井的井口通过管线将套管气连接至该固体氧化物电池供电供热系统的套管气输入端。

3.根据权利要求1所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该固体氧化物电池供电供热系统的空气输入端口直接与外界大气相连。

4.根据权利要求1所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该固体氧化物电池供电供热系统的水输入口通过管线外接井口附近的配水间。

5.根据权利要求1所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括抽油机，该抽油机通过电线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的电能，通过电线传输给该抽油机。

6.根据权利要求1所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该原油外输管线通过测控线连接至该原油外输监测系统，该测控线将该原油外输管线的温度压力数据传送给该原油外输监测系统，并且将该原油外输监测系统发送的控制信号发送至该原油外输管线，对该原油外输管线进行温度控制。

7.根据权利要求6所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该原油外输管线从内之外包括四层：分别是原油输送通道、电加热层、热水流通环空、外管；该电加热层内部有圆周方向均匀分布的多根加热导线和一根测温光缆，该电加热层用高密度聚乙烯填充，该热水流通环空内部循环流通热水，为该原油外输管线辅助加热。

8.根据权利要求7所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该测控线连接该原油外输管线中的该测温光缆，该测温光缆采用dts测温，能够在该原油外输检测系统中显示整个该原油外输管线的沿线各点温度，该原油外输监测系统依据该测温光缆的测温数据，通过该测控线控制该原油外输管线中的所述加热导线中的电流大小，从而实现对整个该原油外输管线上的温度的测试和控制。

9.根据权利要求7所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该固体氧化物电池供电供热系统产生的热水通过管线连接至该原油外输管线的该热水流通环空，该热水流通环空中的热水出水口连接至井口附近的配水间。

10.根据权利要求7所述的基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，其特征在于，该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统还包括油罐，原油从井口通过该原油外输管线中的该原油输送通道外输至该油罐储存。

技术总结本发明提供一种基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统，包括固体氧化物电池供电供热系统、原油外输监测系统和原油外输管线，该原油外输监测系统和原油外输管线分别通过电线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的电能，通过电线传输给该原油外输监测系统和该原油外输管线，该原油外输管线还通过管线连接于该固体氧化物电池供电供热系统，该固体氧化物电池供电供热系统将产生的热能通过管线输送至该原油外输管线，给该原油外输管线加热。该基于固体氧化物电池的自循环采油井输油系统是一种节能环保安全高效多功能一体化的井口设备，具有新颖性和实用性，值得油田现场推广和应用。技术研发人员：王宗钢,曹嫣镔,许玲玲,崔蓉,张鑫,任从坤,贺启强,张路艳,石琼,申兴哲受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11