一种利用天然气井口压力能的系统及方法技术方案

本发明专利技术是提供一种利用天然气井口压力能利用的系统及方法，以解决不能直接利用天然气井口压力能的问题，涉及天然气压力能利用技术领域。一种利用天然气井口压力能的系统，包括压力能利用单元，所述压力能利用单元包括气动部分和液压部分；所述气动部分包括第一气缸、第二气缸；所述液压部分包括第一液压缸、第二液压缸，所述第一气缸、第二气缸、第一液压缸以及第二液压缸的活塞杆联动设置。本发明专利技术可以提高对天然气压力能的利用率，且井口压力能利用成本低，经济效益高。经济效益高。经济效益高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用天然气井口压力能的系统及方法


[0001]本专利技术涉及天然气压力能利用
，具体涉及一种利用天然气井口压力能的系统及方法。

技术介绍

[0002]在天然气井口采集过程中，由于传统采集工艺流程是直接将地底的气压经过减压节流，降低压力再进入长输管线，其间需要先将高压天然气压力降低，由于高压天然气降压膨胀时会吸热，因此需要吸收大量的热量，天然气会降温严重，使水汽降到露点以下，这就需要添加一套加热设备，将天然气加热到水露点以上，避免天然气中的水合物结冰堵塞管道，此过程需要额外消耗能量，而高压天然气本身大量的内能(天然气开采地层压力能)则被浪费。
[0003]申请号为201310581072.5的专利技术申请公开了一种气压式水轮发电装置，该装置发电时将气体通入耐压储水装置中，利用气体将耐压储水装置中水以一定压力通过水轮发电机，从而推动水轮发电机转动发电。该装置发电时，气体会与耐压储水装置中的液体相互接触。将该装置用于天然气井口压力能利用时，由于气液会接触，将井口高压天然气通入耐压储水装置时，气体会冲击液体，液体会雾化起泡，雾化的液体会混入天然气中，不便天然气再次利用，液体中也会混入气泡，在流动过程中也会出现空穴现象。因此，上述装置不适用于天然气井口压力能的利用。
[0004]为了能利用天然气的压能，现目前采用利用天然气直接推动气力转动设备转动做功的方式发电，如：申请号为201410770851.4、一种利用石油开采地层压力能和输送剩余压力能的发电装置；申请号：201820853922.0、一种利用天然气压力能的发电装置。
[0005]上述发电装置中，气力转动设备的精度要求高、结构复杂，采购成本高，由于天然气井口压力高(高达几十兆帕)，且从地层开采出的天然气中含有腐蚀性物质，直接利用高压天然气推动气力转动设备做功，在高压下天然气中的腐蚀性物质会很快腐蚀设备，导致设备使用寿命低；另外，即使不考虑腐蚀的情况下，要使气力转动设备满足高压状态下的使用要求，对气力转动设备的结构要求也相当严格，现有设备也难以达到要求。因此，上述装置在使用时需要先将井口的天然气降压脱硫，井口压力能利用效率较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用天然气井口压力能利用的系统及方法，以解决不能直接利用天然气井口压力能，井口压力能利用效率低的问题。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用天然气井口压力能的系统，包括压力能利用单元，所述压力能利用单元包括气动部分和液压部分；
[0008]所述气动部分包括第一气缸和第二气缸；所述第一气缸的缸筒、第二气缸的缸筒的一端分别设有支进气管和支排气管，所述支进气管上设有进气控制阀，所述支排气管上设有排气控制阀；
[0009]所述液压部分包括第一液压缸和第二液压缸；所述第一液压缸的缸筒、第二液压缸的缸筒的一端分别设有支进液管和支排液管，所述支进液管上设有防止液体倒流的第一单向阀，所述支排液管上设有防止液体倒流的第二单向阀；
[0010]所述第一气缸、第二气缸、第一液压缸以及第二液压缸的活塞杆联动设置，当天然气推动所述第一气缸的活塞杆运动时，第一气缸的活塞杆带动第二气缸、第一液压缸以及第二液压缸的活塞杆运动，使第一液压缸通过其缸筒上的支进液管进液，第二液压缸通过其缸筒上的支排液管排液，第二气缸通过其缸筒上的支排气管排气；当天然气推动所述第二气缸的活塞杆运动时，第二气缸的活塞杆带动第一气缸、第一液压缸以及第二液压缸的活塞杆运动，使第二液压缸通过其缸筒上的支进液管进液，第一液压缸通过其缸筒上的支排液管排液，第一气缸通过其缸筒上的支排气管排气。
[0011]进一步地，所述第一气缸、第二气缸、第一液压缸以及第二液压缸同轴设置。
[0012]进一步地，所述第一气缸与第二气缸共用一个缸筒。
[0013]进一步地，所述支进气管上设有防止天然气倒流的第三单向阀，所述支排气管上设有防止天然气倒流的第四单向阀。
[0014]进一步地，所述压力能利用单元还包括液力转换装置和发电机，所述支进液管通过主排液管与液力转换装置的进液口连接，所述支进液管通过主进液管与液力转换装置的出液口连接，所述主排液管上设有稳压结构，所述液力转换装置与发电机传动连接，以驱动发电机发电。
[0015]进一步地，所述稳压结构包括沿排液方向依次设置在主排液管上的第一储压器、减压阀和节流阀。
[0016]进一步地，所述主进液管上设有第二储压器。
[0017]进一步地，所述液力转换装置为液压马达或透平机。
[0018]进一步地，所述压力能利用单元至少为两个，所述压力能利用单元的气动部分依次串联设置，从而形成多级利用结构，下一级的所述压力能利用单元的第二气缸的有效容积大于上一级的所述压力能利用单元的第一气缸的有效容积，下一级的所述压力能利用单元的第一气缸的有效容积大于上一级的所述压力能利用单元的第二气缸的有效容积。
[0019]进一步地，下一级的所述压力能利用单元的第二气缸的有效容积与上一级的所述压力能利用单元的第一气缸的有效容积之比大于1小于3，下一级的所述压力能利用单元的第一气缸的有效容积与上一级的所述压力能利用单元的第二气缸的有效容积之比大于1小于3。
[0020]进一步地，下一级的所述压力能利用单元的气动部分与上一级的所述压力能利用单元的气动部分之间设有第三储压器。
[0021]一种利用天然气井口压力能的方法，采用如权利要求1至11中任一权利要求所述的一种利用天然气开采地层压力能发电的系统，所述方法包括：
[0022]步骤一、将第一级的压力能利用单元的支进气管与井口管道连接，将最后一级的压力能利用单元的支排气管与输气管道连接；
[0023]步骤二、打开第一气缸的缸筒上的支进液管上的进气控制阀以及第二气缸的缸筒上的支排气管上的排气控制阀，关闭第一气缸的缸筒上的支排气管上的排气控制阀以及第二气缸的缸筒上的支进液管上的进气控制阀，将天然气引入第一气缸内，以推动第一气缸
的活塞杆，第一气缸的活塞杆在运动的过程中，使第二液压缸排出高压液体，第一液压缸进液；
[0024]步骤三、打开第一气缸的缸筒上的支排气管上的排气控制阀以及第二气缸的缸筒上的支进液管上的进气控制阀，关闭第一气缸的缸筒上的支进液管上的进气控制阀以及第二气缸的缸筒上的支排气管上的排气控制阀，将天然气引入第二气缸内，以推动第二气缸的活塞杆运动，第二气缸的活塞杆在运动的过程中，使第一液压缸排出高压液体，第二液压缸进液；
[0025]步骤四、重复步骤二和步骤三。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]1、本专利技术的系统及方法通过天然气推动气缸，气缸再推动液压缸的方式将井口天然气的压力能转换成推动液力转换装置的液压能，气液不相接触，气缸的结构简单，能满足更高的承压要求，解决了不能直接利用井口天然气压力能的问题，该系统不需要对井口天然气作降压处理，提高了对天然气压力能的利用率；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：包括压力能利用单元(1)，所述压力能利用单元(1)包括气动部分和液压部分；所述气动部分包括第一气缸(11)和第二气缸(12)；所述第一气缸(11)的缸筒、第二气缸(12)的缸筒的一端分别设有支进气管(13)和支排气管(14)，所述支进气管(13)上设有进气控制阀(15)，所述支排气管(14)上设有排气控制阀(16)；所述液压部分包括第一液压缸(21)和第二液压缸(22)；所述第一液压缸(21)的缸筒、第二液压缸(22)的缸筒的一端分别设有支进液管(25)和支排液管(26)，所述支进液管(25)上设有防止液体倒流的第一单向阀(27)，所述支排液管(26)上设有防止液体倒流的第二单向阀(28)；所述第一气缸(11)、第二气缸(12)、第一液压缸(21)以及第二液压缸(22)的活塞杆联动设置，当天然气推动所述第一气缸(11)的活塞杆运动时，第一气缸(11)的活塞杆带动第二气缸(12)、第一液压缸(21)以及第二液压缸(22)的活塞杆运动，使第一液压缸(21)通过其缸筒上的支进液管(25)进液，第二液压缸(22)通过其缸筒上的支排液管(26)排液，第二气缸(12)通过其缸筒上的支排气管(14)排气；当天然气推动所述第二气缸(12)的活塞杆运动时，第二气缸(12)的活塞杆带动第一气缸(11)、第一液压缸(21)以及第二液压缸(22)的活塞杆运动，使第二液压缸(22)通过其缸筒上的支进液管(25)进液，第一液压缸(21)通过其缸筒上的支排液管(26)排液，第一气缸(11)通过其缸筒上的支排气管(14)排气。2.如权利要求1所述的一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：所述第一气缸(11)、第二气缸(12)、第一液压缸(21)以及第二液压缸(22)同轴设置。3.如权利要求2所述的一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：所述第一气缸(11)与第二气缸(12)共用一个缸筒。4.如权利要求1所述的一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：所述支进气管(13)上设有防止天然气倒流的第三单向阀(17)，所述支排气管(14)上设有防止天然气倒流的第四单向阀(18)。5.如权利要求1所述的一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：所述压力能利用单元(1)还包括液力转换装置(6)和发电机(3)，所述支进液管(25)通过主排液管(24)与液力转换装置(6)的进液口连接，所述支进液管(25)通过主进液管(23)与液力转换装置(6)的出液口连接，所述主排液管(24)上设有稳压结构，所述液力转换装置(6)与发电机(3)传动连接，以驱动发电机(3)发电。6.如权利要求5所述的一种利用天然气井口压力能的系统，其特征在于：所述稳压结构包括沿排液方向依次设置在主排液管(24)上的第一储压器(30)、减压阀(31)和节流阀(32)。7.如权利要求6所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨加圣，冀春俊，何小平，赵建国，黄显锋，
申请(专利权)人：四川道唯乐科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：