燃气轮机余热回收系统和具有其的油气开采系统的制作方法

1.本技术涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种燃气轮机余热回收系统和具有其的油气开采系统。


背景技术：

2.石油地质储量中有相当比例的稠油、超稠油，稠油流动阻力大，开采困难，注蒸汽石油开采已是提高稠油产量的安全、高效、清洁的有效方式。目前注蒸汽石油开采工艺所需要的蒸汽多由燃油锅炉产生，再通过管路将蒸汽注入到采油井下的油层。传统燃油锅炉产蒸汽需要消耗大量的高质量燃料，降低整体经济性，同时燃油锅炉排放大量的氮氧化物、硫化物和一氧化碳等有害气体，造成环境污染。
3.目前井场石油开采多采用传统柴油动力设备，一些井场利用柴油发动机排放尾气余热回收利用产生蒸汽，这种方式普遍存在排放烟气温度低(一般低于400℃)、烟气量少，能量消耗比较高，能源利用率低，设备噪音大，设备排放污染环境、经济效益差等缺点。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种燃气轮机余热回收系统，能够对燃气轮机组发电之后的烟气余热进行回收利用，从而达到节能减排，能源的利用率高，能够提升经济效益，降低燃料的消耗成本，同时减少氮氧化物的排放。
5.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，包括：烟气余热锅炉，烟气余热锅炉用于收集燃气轮机组发电后的烟气，并利用所述烟气生产过热饱和蒸汽；压裂设备，压裂设备与烟气余热锅炉的蒸汽输出端连接，压裂设备用于将蒸汽加注至油气开采井中。
6.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，利用燃气轮机组发电之后的排出的烟气余热在烟气余热锅炉中生产过饱和蒸汽，将过饱和蒸汽通过压裂设备加压注入到油气开采井中，待过饱和蒸汽的热量被油气开采井吸收后，稠油的黏度下降，同时蒸汽液化成水，形成的混合物便于开采。燃气轮机余热回收系统能够对燃气轮机组发电之后的烟气余热进行回收利用，从而达到节能减排，能源的利用率高，能够提升经济效益，降低燃料的消耗成本，同时减少氮氧化物的排放。
7.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，还包括：井口防喷器，井口防喷器设于油气开采井的井口，井口防喷器与压裂设备的输出端连接，过饱和蒸汽经由压裂设备加压后由输出端进入井口防喷器后注入油气开采井，井口防喷器能够在油气开采井下油气压力升高时关闭井口，防止油气开采井下压力升高产生井喷的危险。
8.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，还包括：蒸汽储罐，蒸汽储罐包括第一蒸汽输出口，第一蒸汽输出口与压裂设备的入口端连接，蒸汽储罐用于收集存储烟气余热锅炉产生的过热饱和蒸汽，以供下一工序使用蒸汽。烟气余热锅炉的产汽速度与压裂设备的用汽速率并不一致，通过蒸汽储罐收集存储过热饱和蒸汽，以为下一工序持续不断、稳
定地提供蒸汽。
9.可选地，燃气轮机余热回收系统还包括：压力调节阀，压力调节阀设于蒸汽储罐和压裂设备连接的管路上。压力调节阀用于调整经由第一蒸汽输出口输出的蒸汽的压力，以使得蒸汽的压力匹配压裂设备的技术需求。
10.可选地，蒸汽储罐还包括第二蒸汽输出口，第二蒸汽输出口与汽轮发电机组相连，如此使得蒸汽还可以用于驱动汽轮发电机组做功发电，从而实现蒸汽的更多用途，提升能源利用率。
11.可选地，烟气余热锅炉中设有液流管路，烟气加热进入液流管路的液体以产生过热饱和蒸汽，还包括冷凝器，冷凝器的入口与汽轮发电机组的废汽口连通，冷凝器的出口与液流管路连通。烟气加热进入液流管路的液体从而产生过热饱和蒸汽，过热饱和蒸汽经由第二蒸汽输出口进入汽轮发电机组做功产生电力之后的废汽经由废汽口排出进入冷凝器中放热转化成液体后，经由冷凝器的出口与液流管路连通以向液流管路补充液体。如此能够实现蒸汽的循环利用，减少资源浪费。
12.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，还包括：三通挡板阀，三通挡板阀的第一端与透平轮机的烟气出口端连通，三通挡板阀的第二端与烟气余热锅炉连通，三通挡板阀的第三端与排气烟囱连通。透平轮机产生的烟气经由三通挡板阀的第二端进入烟气余热锅炉中，烟气余热锅炉不需要的多余的烟气可以经由排气烟囱排出，如此使得结构设置合理。通过三通挡板阀的开度可以调节进入烟气余热锅炉中的烟气的量。
13.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统，烟气余热锅炉中设有液流管路，还包括：第一传感器和控制器，第一传感器设于液流管路上，控制器用于接收第一传感器的信号并根据信号控制三通挡板阀的开度，如此能够合理地利用烟气对液流管路中的液体进行加热，提升能源利用率。
14.可选地，燃气轮机余热回收系统还包括供液设备，供液设备与液流管路连通，供液设备为液流管路提供补充液体，以维持燃气轮机余热回收系统中液流回路的正常运转。
15.可选地，蒸汽储罐和压裂设备连接的管路上还设有第二传感器，第二传感器用于监测管路中的蒸汽流量。
16.根据本发明实施例的油气开采系统，包括：上述的燃气轮机余热回收系统。
17.根据本发明实施例的油气开采系统，能够对燃气轮机组发电之后的烟气余热进行回收利用，用于油气开采，从而达到节能减排，能源的利用率高，能够提升经济效益，降低燃料的消耗成本，同时减少氮氧化物的排放。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统的示意图。
21.附图标记：
22.燃气轮机余热回收系统1，
23.燃气轮机组10，空压机11，燃烧室12，透平轮机13，烟气出口端132，发电机14，汽轮发电机组15，
24.烟气余热锅炉20，蒸汽输出端21，废汽烟囱22，液流管路23，
25.压裂设备30，井口防喷器40，
26.蒸汽储罐50，第一蒸汽输出口51，第二蒸汽输出口52，
27.压力调节阀60，冷凝器70，
28.三通挡板阀80，第一端80a，第二端80b，第三端80c，排气烟囱81，第一传感器82，控制器83，第二传感器84，
29.供液设备90，
30.油气开采井2。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.下面参考附图描述根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1。
33.如图1所示，根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，包括：燃气轮机组10、烟气余热锅炉20以及压裂设备30。
34.具体地，烟气余热锅炉20用于收集燃气轮机组10发电后的烟气，并利用所述烟气生产过热饱和蒸汽；压裂设备30与烟气余热锅炉20的蒸汽输出端21连接，压裂设备30用于将蒸汽加注至油气开采井2中。其中，空气经过空压机11压缩后进入到燃烧室12中与燃料燃烧，燃烧形成的高温燃气进入透平轮机13，并推动透平轮机13的涡轮做功带动发电机14发电。发电机14可以为需要电力支撑的设备提供稳定的电力。
35.展开来说，燃气轮机组10包括空压机11、燃烧室12和透平轮机13，空压机11和透平轮机13串联，透平轮机13产生烟气；烟气余热锅炉20与透平轮机13连接，烟气余热锅炉20利用烟气以生产过热饱和蒸汽；烟气余热锅炉20与透平轮机13的烟气出口端132连接利用燃气轮机组10发电之后的排出的烟气余热在烟气余热锅炉20中生产过饱和蒸汽，将过饱和蒸汽通过压裂设备30加压注入到油气开采井2中，待过饱和蒸汽的热量被油气开采井2吸收后，稠油的黏度下降，同时蒸汽液化成水，形成的混合物便于开采。
36.需要说明的是，此处出现的“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，本技术不作限制。其中，压裂设备30包括压裂车、混砂车、平衡车、仪表车以及管汇车等等。
37.另外，燃气轮机组10排气烟气温度高(通常高于500℃)，同时因燃气轮机功率密度大，同等尺寸的设备产生烟气量更多，能够产生更多的蒸汽用于石油开采，因此通过回收利用燃气轮机组10产生的烟气能够更好地提升能源利用率，降低燃料的消耗成本。
38.根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，燃气轮机余热回收系统1能够对燃气轮机组10发电之后的烟气余热进行回收利用，从而达到节能减排，能源的利用率高，能够
提升经济效益，降低燃料的消耗成本，同时减少氮氧化物的排放。
39.如图1所示，根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，还包括：井口防喷器40，井口防喷器40设于油气开采井2的井口，井口防喷器40与压裂设备30的输出端连接，过饱和蒸汽经由压裂设备30加压后由输出端进入井口防喷器40后注入油气开采井2，井口防喷器40能够在油气开采井2下油气压力升高时关闭井口，防止油气开采井2下压力升高产生井喷的危险。此外，井口防喷器40在试油、修井、完井等作业中均能够关闭井口，防止发生事故。
40.需要说明的是，井口防喷器40包括但不限于单闸板防喷器、双闸板防喷器、万能(环形)防喷器以及旋转防喷器等，此处在燃气轮机余热回收系统1内设置井口防喷器40并不单指一种，也可以是上述的三种或者四种组合使用以实现能够能够在油气开采井2下油气压力升高时关闭井口即可。
41.如图1所示，根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，还包括：蒸汽储罐50，蒸汽储罐50包括第一蒸汽输出口51，第一蒸汽输出口51与压裂设备30的入口端连接，蒸汽储罐50用于收集存储烟气余热锅炉20产生的过热饱和蒸汽，以供下一工序使用蒸汽。烟气余热锅炉20的产汽速度与压裂设备30的用汽速率并不一致，通过蒸汽储罐50收集存储过热饱和蒸汽，以为下一工序持续不断、稳定地提供蒸汽。
42.如图1所示，可选地，燃气轮机余热回收系统1还包括：压力调节阀60，压力调节阀60设于蒸汽储罐50和压裂设备30连接的管路上。压力调节阀60用于调整经由第一蒸汽输出口51输出的蒸汽的压力，以使得蒸汽的压力匹配压裂设备30的技术需求。
43.需要说明的损失，压力调节阀60包括但不限于是溢流阀、减压阀、顺序阀以及压力继电器等。
44.如图1所示，可选地，蒸汽储罐50还包括第二蒸汽输出口52，第二蒸汽输出口52与汽轮发电机组15相连，如此使得蒸汽还可以用于驱动汽轮发电机组15做功发电，从而实现蒸汽的更多用途，提升能源利用率。
45.如图1所示，可选地，汽轮发电机组15的电力输出端与压裂设备30电性连接，汽轮发电机组15做功产生的电力通过电力输出端为压裂设备30提供电力支撑，提升能源利用率，提升经济效益。汽轮发电机组15的电力输出端也可与其他用电设备相连以为其他用电设备提供电力支持。
46.如图1所示，可选地，烟气余热锅炉20中设有液流管路23，烟气加热进入液流管路23的液体以产生过热饱和蒸汽，还包括冷凝器70，冷凝器70的入口与汽轮发电机组15的废汽口连通，冷凝器70的出口与液流管路23连通。烟气加热进入液流管路23的液体从而产生过热饱和蒸汽，过热饱和蒸汽经由第二蒸汽输出口52进入汽轮发电机组15做功产生电力之后的废汽经由废汽口排出进入冷凝器70中放热转化成液体后，经由冷凝器70的出口与液流管路23连通以向液流管路23补充液体。如此能够实现蒸汽的循环利用，减少资源浪费。
47.如图1所示，根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，还包括：三通挡板阀80，三通挡板阀80的第一端80a与透平轮机13的烟气出口端132连通，三通挡板阀80的第二端80b与烟气余热锅炉20连通，三通挡板阀80的第三端80c与排气烟囱81连通。透平轮机13产生的烟气经由三通挡板阀80的第二端80b进入烟气余热锅炉20中，烟气余热锅炉20不需要的多余的烟气可以经由排气烟囱81排出，如此使得结构设置合理。通过三通挡板阀80的
开度可以调节进入烟气余热锅炉20中的烟气的量。需要说明的是，三通挡板阀80的第二端80b与烟气余热锅炉20通过烟气绝热管道连通，防止烟气热量损失。
48.其中，三通挡板阀80包括但不限于百叶窗式挡板阀、电动丝杆插板式挡板阀以及电动液压插板阀式。
49.如图1所示，根据本发明实施例的燃气轮机余热回收系统1，烟气余热锅炉20中设有液流管路23，还包括：第一传感器82和控制器83，第一传感器82设于液流管路23上，控制器83用于接收第一传感器82的信号并根据信号控制三通挡板阀80的开度，如此能够合理地利用烟气对液流管路23中的液体进行加热，提升能源利用率。
50.其中，烟气余热锅炉20包括：过热器、蒸发器、省煤器、汽包、给水泵、预热器、除氧器以及减温器等，在这之中，过热器、蒸发器以及省煤器均为烟气余热锅炉20中的重要部件，
51.如图1所示，可选地，烟气余热锅炉20上设有废汽烟囱22，烟气温度从高温降到排烟温度所释放的热量用来加热液体使得其变为蒸汽，通常液体为水，液体进入烟气余热锅炉20后先进入省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度以后与直接进入液流管路23的液体混合，进入蒸发器吸收热量产汽并最终进入过热器产生过饱和蒸汽。
52.如图1所示，可选地，燃气轮机余热回收系统1还包括供液设备90，供液设备90与液流管路23连通，供液设备90为液流管路23提供补充液体，以维持燃气轮机余热回收系统1中液流回路的正常运转。
53.如图1所示，可选地，蒸汽储罐50和压裂设备30连接的管路上还设有第二传感器84，第二传感器84用于监测管路中的蒸汽流量。
54.根据本发明实施例的油气开采系统，包括：上述的燃气轮机余热回收系统1。
55.根据本发明实施例的油气开采系统，能够对燃气轮机组10发电之后的烟气余热进行回收利用，用于油气开采，从而达到节能减排，能源的利用率高，能够提升经济效益，降低燃料的消耗成本，同时减少氮氧化物的排放。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。