天然气发电和耗电系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了缓解天然气燃烧的系统和方法。天然气处理系统可将原始天然气处理加工成燃料气流，该燃料气流可用于为任意数量的现场发电模块提供能量。接着，发电模块可将燃料气流转换成电输出，电输出可用于为位于一个或多个移动数据中心内的任意数量的分布式计算单元供电。在某些实施例中，分布式计算单元可用于挖掘加密货币或执行其他分布式计算任务以产生营收。产生营收。产生营收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】天然气发电和耗电系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2018年8月1日提交的题为“天然气发电和耗电系统和方法”的第62/713368号美国临时专利申请的优先权，其全部内容被援引加入本申请中。

技术介绍

[0003]本说明书涉及将诸如火炬气(flare gas)、滞留气(stranded gas)和伴生气(associated gas)之类的原始天然气用于发电。更具体地说，本说明书涉及用天然气在现场发电，供给能量模块化处理单元，以执行分布式计算任务。
[0004]近年来，通过水平钻井和水力压裂相结合的方式从页岩气地层等非常规资源中提炼石油，实现了长足的增进。例如，巴肯、粉河盆地、丹佛-朱尔斯堡盆地、北帕克盆地和二叠纪盆地只是美国重要的一些“活动带(play)”。“活动带”是指以含气或含油地质构造为基础的地理区域。
[0005]这些天然气活动带和其他非常规资源的开发为经济发展和能源独立带来了巨大的发展潜力，但也可能对土地、水和空气造成环境影响。例如，虽然某一口油井最重要的营收来源是石油生产，但大多数油井也生产天然气，而这只是一种低价值的副产品。不过，如果富含液体的天然气副产品通过卡车或火车从偏远的井位进行运输，成本通常很高。尽管这类天然气可以通过管道输送，但许多石油和天然气井位于此类基础设施无法抵达的地方。在缺乏天然气管道基础设施的情况下，出于安全考虑，油井运营商必须“排放”或“燃烧(flare)”所产生的气体。排放是指在石油和天然气生产作业过程中将天然气以可控的方式释放到大气中，但井孔周围的天然气积聚会造成严重的安全隐患。燃烧(flare)是指在常规的石油和天然气生产作业过程中，对与石油相伴产生的天然气进行可控的燃烧，其目的是将未烧尽天然气排放的安全风险和环境风险降至最低。
[0006]据NOAA统计，2016年4月以来，美国约有6200多处天然气燃烧，每年烧掉大约350亿立方英尺的天然气，足以供应600万户家庭。这种大规模的天然气燃烧引起了严重的环境和健康问题，各州和联邦监管机构已开始采取行动，实施严格的法规以及执行政策。例如，科罗拉多州一般将燃烧时间限制在60天内，对许多新的油井要求生产商在开采前拥有天然气输出解决方案才颁发许可证；北达科他州最近实施了一项政策，即要求2020年前收集90％的伴生气；得克萨斯州只允许新井燃烧10天，然后必须获得额外的45天许可证。美国环保局还实施了燃烧规定，如果每年挥发性有机化合物、一氧化碳或氮氧化物超过100吨，则会触发美国法典第五章规定的“主要排放源(Major Source Emitter)”规则。违反各州或联邦的法规可能导致油井被“关闭”、许可证申请被拒和/或巨额现金罚款。
[0007]滞留的天然气，尤其是在由于天然气外运限制导致液体加重油井关闭的情况下，将是一个非常低成本的发电机会。滞留天然气当前主要存在页岩气田中，包括丹佛-朱尔斯堡盆地、二叠纪盆地、巴肯、勺区(SCOOP)/栈区(STACK)等。在管道受限的环境中，许多石油和天然气运营商愿意以较低的成本提供天然气，甚至在某些情况下，运营商愿意做赔本买卖，以便他们能够生产石油，从事油井开采的经济市场绝大多数都是这样的。
[0008]天然气问题的一个潜在解决方案是分布式计算。加密货币是一个蓬勃发展的资产类别，2018年7月数字货币的总市值超过3800亿美元。加密货币是在一个分布式计算机系统上运算的，“挖掘”货币，实际上是处理底层算法，以不断验证交易和账户余额。加密挖掘处理本身是一个重要的行业，预计到2025年，其市值将达到390亿美元，预计复合年增长率为29.7％。
[0009]这一高增长的产业需要创新和低廉的电力源，因为其需要大量的电力，全球每年需要约29太瓦时的电力。从长远来看，加密货币挖掘(mining)每年消耗的电力超过159个国家的总和，包括匈牙利、爱尔兰、尼日利亚或斯洛伐克等国。事实上，电力常常是加密货币挖掘运算中最大的单一生命周期成本，电力成本占美国挖掘总营收的约30％。
[0010]因此，市场需要从油井开采天然气并发电的系统和方法。如果这些电力能在现场生产和消费，例如通过使用它来驱动高功率、模块化的处理单元，那将是非常有益的。如果这些处理单元可以用来挖掘加密货币或执行其他分布式计算任务以产生额外的营收，那将更加有益。

技术实现思路

[0011]根据上述目的以及其他目的，本说明书公开了将原始天然气转化为燃气流的示范性系统和方法，燃气流可用于为任意数量的现场发电模块提供能量。接着，发电模块可将燃气流转换为电能，可用于为任意数量的模块化分布式计算单元供电。在某些实施例中，分布式计算单元可用于挖掘加密货币或执行其他分布式计算任务以产生营收。
[0012]在一个实施例中，提供了一种燃烧缓解系统。该系统包括发电系统，所述发电系统包括发电模块，用于：接收燃气流，例如接收与至少约1000英热/标准立方英尺(Btu/scf)的热值相关联的燃气；消耗所述燃气流以产生与第一电压相关联的高压电输出。所述发电系统还包括与所述发电模块进行电通信的电转换模块，所述电转换模块用于：接收所述发电模块产生的高压电输出；将所述高压电输出转换为低电压输出，所述低电压输出与低于第一电压的第二电压相关联。
[0013]所述燃烧缓解系统还包括由发电系统供电的分布式计算系统。分布式计算系统包括：具有一个或多个数据卫星天线的通信系统，以提供网络；第一移动数据中心。该移动数据中心包括：限定内部空间的外壳；位于所述外壳内部空间内的多个分布式计算单元，所述多个分布式计算单元中的每一个与网络通信；还有至少部分位于外壳内部空间中的电源系统，所述电源系统与所述电转换模块和所述多个分布式计算单元进行电通信，使得所述电源系统接收低压电输出并为所述多个分布式计算单元中的每个单元供电。
[0014]在有些情况下，发电模块可以是发动机型的发电机，产生约70千瓦至约2兆瓦的高压电输出(例如，从约70千瓦至约300千瓦，从约300千瓦至约400千瓦，从400千瓦至约1兆瓦，或从约1兆瓦至约2兆瓦)。高压电输出的第一电压为约480伏至约4.16千伏。低压电输出的第二电压为约208伏至约240伏。
[0015]在其他情况下，发电模块可以是涡轮式的发电机，产生从约2兆瓦至约30兆瓦的高压电输出。在这种情况下，高压电输出的第一电压为从约4.16千伏至约12千伏。低压电输出的第二电压为从约208伏至约240伏。
[0016]在另一个实施例中，提供了一种燃烧缓解系统。该系统包括发电系统，发电系统具
有第一发电模块和第二发电模块。第一发电模块用于接收第一燃气流，例如接收与至少约1000英热/标准立方英尺热值相关联的燃气流，并消耗所述燃气流以产生与第一电压相关联的第一高压电输出。第二发电模块用于接收包括所述燃气的第二燃气流，并消耗所述第二燃气流以产生第二高压电输出，所述第二高压电输出与所述第一电压相关联。
[0017]所述发电系统还包括与所述第一发电模块和所述第二发电模块进行电通信的并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃烧缓解系统，包括：发电系统，包括：发电模块，用于：接收燃气流，所述燃气流包含的燃气与至少为约1000英热/标准立方英尺的热值相关联；消耗所述燃气流，以产生与第一电压相关联的高压电输出；与所述发电模块进行电通信的电转换模块，所述电转换模块用于：接收所述发电模块产生的高压电输出；将所述高压电输出转换为低压电输出，所述低压电输出与低于第一电压的第二电压相关联；由所述发电系统供电的分布式计算系统，所述分布式计算系统包括：具有一个或多个数据卫星天线的通信系统，所述通信系统用于提供网络；第一移动数据中心，包括：限定内部空间的外壳；多个分布式计算单元，位于所述外壳的内部空间中，所述多个分布式计算单元中的每一个单元都与所述网络通信；电源系统，至少部分地位于所述外壳的内部空间中，所述电源系统与所述电转换模块和所述多个分布式计算单元进行电通信，使得所述电源系统接收所述低压电输出并为所述多个分布式计算单元中的每一个单元供电。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述发电模块包括发动机式的发电机；所述高压电输出为约70千瓦至约2兆瓦；所述第一电压为约480伏至约4.16千伏。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二电压为约208伏至约240伏。4.根据权利要求3所述的系统，其中：所述高压电输出为约300千瓦至约400千瓦；所述第一电压为约480伏；所述第一移动数据中心的外壳包括：长度约20英尺；宽度约8英尺；高度约8.5英尺至9.5英尺；所述多个分布式计算单元包括至少约200个分布式计算单元。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述发电系统用于每天消耗约50百万标准立方英尺至约100百万标准立方英尺的燃气。6.根据权利要求3所述的系统，其中：所述高压电输出为约1兆瓦至约2兆瓦；所述第一电压为约480伏；所述第一移动数据中心的外壳包括：长度约40英尺；
宽度约8英尺；高度约8.5英尺至9.5英尺；所述多个分布式计算单元包括至少约400个分布式计算单元。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述发电系统用于每天消耗约100百万标准立方英尺至约500百万标准立方英尺的天然气。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述分布式计算系统还包括第二移动数据中心，所述第二移动数据中心包括：限定内部空间的第二外壳，所述第二外壳的长度、宽度和高度与所述第一移动数据中心的外壳的相应长度、宽度和高度基本近似；第二多个分布式计算单元，位于第二外壳的内部空间中，所述第二多个分布式计算单元中的每一个单元都与所述网络通信；第二电源系统，至少部分地位于所述第二外壳的内部空间中，所述第二电源系统与所述电转换模块和所述第二多个分布式计算单元进行电通信，使得所述电源系统接收所述低压电输出并为所述第二多个分布式计算单元中的每一个单元供电。9.根据权利要求6所述的系统，其中：所述发电系统还包括：第二电转换模块，与所述发电模块电通信，所述第二电转换模块用于：接收所述发电模块产生的高压电输出；将所述高压电输出转换为第二低压电输出，所述第二低压电输出与第二电压相关联；所述分布式计算系统还包括：第二移动数据中心，包括：限定内部空间的第二外壳，所述第二外壳的长度、宽度和高度与所述第一移动数据中心的所述外壳的相应长度、宽度和高度基本近似；第二多个分布式计算单元，位于第二外壳的内部空间中，所述第二多个分布式计算单元中的每一个单元都与所述网络通信；第二电源系统，至少部分地位于所述第二外壳的内部空间中，所述第二电源系统与所述电转换模块和所述第二多个分布式计算单元进行电通信，使得所述电源系统接收所述低压电输出并为所述第二多个分布式计算单元中的每一个单元供电。10.根据权利要求1所述的系统，其中：所述发电模块包括涡轮式的发电机；所述高压电输出为约2兆瓦至约30兆瓦；第一电压为约4.16千伏至约12千伏。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述分布式计算系统还包括第二移动数据中心，所述第二移动数据中心包括：限定内部空间的第二外壳，所述第二外壳的长度、宽度和高度与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：克鲁索能源系统公司，
类型：发明
国别省市：