利用油井伴生气发电为油井产液加热的加热系统的制作方法

本发明涉及利用油井伴生气发电加热油井产液的装置，尤其是利用油井伴生气发电为油井产液加热的加热系统。

背景技术：

1、近年来，随着国家环保要求越来越严格，油田开发初期集油流程的燃气加热炉因环保不达标，目前逐步被淘汰。总结一下，目前用于油井产液加热的技术主要有以下几种：1、目前最常用的是电阻加热技术，其加热效率低、耗电量大、长时间运行易结焦损坏； 2、光伏技术清洁、使用经济，但需满足光照充足、井场面积充足等应用条件，且投资大，按加热功率20kw计算，需投资费用30-40万元；蓄能装置存储能力有限且衰减较快，在连续无光照时仍需电力作为备用； 3、地源热泵仅用于加热使用寿命短，必须冷暖两用；空气源热泵投资较高，且在冬季时候cop值、即能效比较低，仅为2.5左右，节能效果一般，投资较大； 4、天然气低氮燃烧技术适用于大型的锅炉； 5、未处理的伴生气燃料和小型锅炉无法达到环境保护的排放标准，不能使用。

2、油井产液的加热装置仍需改进。

3、经过检索，目前油井生产过程中产生的伴生气主要是用于并网发电，比如：授权公告号cn102562285b的发明专利，公布了一种实用简单可靠的小型油田伴生气并网发电机组,是具备自动并网功能、自动间歇作业功能的小型燃气发电机组，结构简单、可靠、造价低，适用于输出量不足、输出量极不稳定的独立油田伴生气源。

4、但其发出电需要并网，存在增加双电源点的安全隐患且审批手续复杂等问题，不能直接用于油井产液的加热。

5、公开号cn107171434a的发明专利，公开了一种用于油田的供电系统，包括：燃气收集装置，用于采集在油井抽油时伴生的天然气；燃气发电机组，用于将燃气收集装置所采集的天然气作为燃烧物产生交流电；新能源发电装置，用于采用新能源产生电能；柴油发电机组，用于以柴油作为燃烧物产生交流电；切换装置，包括由至少三个并联的可控开关组成的第一可控开关组件；所述第一可控开关组件，用于控制负载分别与燃气发电机组、新能源发电装置、柴油发电机组之间的供电回路导通或断开。该专利没有直接用于油井产液的加热。

6、公开号cn112267953a的发明专利公开了一种油田伴生气用斯特林发电系统，通过燃烧油田伴生器来产生电能，本发明将斯特林发电机组应用于油田伴生气领域；同时撬装式布置结构实现了斯特林发电机热电联产模块定制产品标准化。但该专利依旧属于并网发电系统，该专利没有直接用于油井产液的加热。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供利用油井伴生气发电为油井产液加热的加热系统，使用成熟的天然气发电机组的发电技术，利用油井生产过程中产生的伴生气直接为油井产液加热。提高伴生气的利用效率，降低生产成本。

2、本发明的技术解决方案是：利用油井伴生气发电为油井产液加热的加热系统包括天然气发电机组，其中：加热体设有加热壳体和装有导热油的导热油管，导热油管安装在加热壳体中，油井产液自油井产液进口进入加热壳体中、自油井产液出口流入原油外输管线；综合控制装置中分为控制部分和交流部分，控制部分中设有整流器、plc、进出油温控仪、导热油温控仪和导热油液位仪，来自电网的三相交流电源经过整流器与进出油温控仪、导热油温控仪和导热油液位仪电性连接；进出油温控仪通过信号线缆与安装在加热体中的出油温度传感器和进油温度传感器电性连接，导热油温控仪和导热油液位仪的信号线缆分别与安装在导热油管中的导热油温传感器和导热油液位传感器电性连接，进出油温控仪、导热油温控仪和导热油液位仪的信号线缆与plc电性连接；交流部分中设有发电机开关、双投闸刀 、三相电源开关和单相控制开关，单相控制开关设有三个且分别与来自双投闸刀的三个相线电性连接，双投闸刀安装在三相电源开关的电源输出端与发电机开关的电源输出端之间，双投闸刀顺次与单相控制开关和导热油加热电源的输入端电性连接，单相控制开关通过信号线缆与控制部分中的plc电性连接；油井生产过程中产生的伴生气经气液分离器将其中的液体分离后、经过经过冷干机和发动机进气管线进入天然气发电机组中通过天然气发动机和发电机发电，发电机发出的发电机电源经过发电机开关和双投闸刀为导热油管中的导热油加热；在伴生气不足的情况下，通过双投闸刀利用电网的三相交流电源为导热油加热。

3、优选的，在所述天然气发电机组中脱硝装置的排烟管道出口安装烟道换热器，在所述导热油管的导热油管进口与烟道换热器的换热器导热油出口之间的导热油管线中串联着导热油循环泵。

4、优选的，所述烟道换热器设有换热器导热油出口、换热器导热油进口、导热油加热管、烟气进入孔和烟气排出孔；安装在烟道换热器壳体中的导热油加热管的两端分别与换热器导热油出口和换热器导热油进口连接，所述脱硝装置的排烟管道出口与烟气进入孔19-5连接；导热油管的导热油管进口和导热油管出口通过导热油管线分别与换热器导热油出口和换热器导热油进口连接；所述导热油加热管是盘管且盘管外壁设有金属翅片。

5、优选的，所述导热油管是u型管或者是回形管，在导热油管中还装有石墨烯加热带，所述石墨烯加热带设有三条、分别是石墨烯加热带一、石墨烯加热带二和石墨烯加热带三，导热油加热电源输入端交流电的a、b和c三根相线分别与石墨烯加热带一、石墨烯加热带二和石墨烯加热带三的一端电性连接且石墨烯加热带一、石墨烯加热带二和石墨烯加热带三的另一端均与导热油加热电源输入端的交流电零线电性连接。

6、优选的，所述加热体的加热壳体的两端分别焊接油井产液进出端板和导热油进出端板，导热油管的两端分别是导热油管出口和导热油管进口，所述导热油管出口和导热油管进口设置在加热壳体一端导热油进出端板的外部；所述油井产液进口和油井产液出口设置在加热壳体的油井产液进出端板外部。

7、优选的，在所述导热油管出口和导热油管进口的后部管体中分别设有出线口和进线口，所述石墨烯加热带一、石墨烯加热带二和石墨烯加热带三的一端自出线口引出来与导热油加热电源输入端交流电的a、b和c三根相线电性连接；所述石墨烯加热带一、石墨烯加热带二和石墨烯加热带三的另一端自进线口引出来与导热油加热电源输入端的交流电零线电性连接；在所述的出线口和进线口与石墨烯加热带之间充填高强度密封胶。

8、优选的，所述进油温度传感器和出油温度传感器分别安装在油井产液进口和油井产液出口中的测试口内；导热油温传感器和导热油液位传感器安装在导热油管的出线口中且与出线口之间充填高强度密封胶密封，所述导热油温控仪和导热油液位仪分别通过信号线缆与导热油温传感器和导热油液位传感器电性连接。

9、优选的，所述导热油管出口设在加热壳体的上部，在导热油管出口中的出线口前部的管体中设置导热油加注口。

10、优选的，所述伴生气的来气管线与气液分离器之间串联着过滤器，在冷干机与天然气发电机组之间的发动机进气管线中还串联着气体流量计和电动调节阀；所述电动调节阀通过信号线缆与综合控制装置的控制部分中的plc电性连接。

11、优选的，在所述综合控制装置中还能够安装4g远程控制模块，4g远程控制模块与plc电性连接且能够与操作人员的手机无线连接；与所述发电机电源或三相交流电源连接的双投闸刀、与所述三相交流电源或发电机电源的停运侧间隔5cm-10cm的距离。

12、优选的，所述伴生气发电加热油井产液的加热系统中与油井产液接触的部件表面均经过镀铬处理，加热体的外表面覆盖保温棉进行保温；发电机的设计电压为400v，伴生气发电加热油井产液的加热系统固定在撬装底座上面。

13、与现有技术相比，本发明的显著使用效果是：油井开采普遍会产生伴生气，利用现有的天然气发电技术，可以在油井生产现场，直接将从伴生气中分离出的天然气发电，提高伴生气的利用效率。在一些无法与集输管网连网的单井生产出的油井伴生气，如果不用来发电，只能直接排放，会造成空气污染和能源浪费。如果直接用来发电加热油井产液，既可以充分利用能源、杜绝污染，还能够对降低生产单位的经营成本发挥较大的作用。

14、石墨烯经化学处理后可以发热且具有发热效率高、可达95%以上和使用寿命长等优点。若直接用石墨烯加热导热油给油井产液加热，可降低电能消耗，可有效节约经营单位的生产成本，具有较高的应用价值。石墨烯加热技术虽然高效，但依旧消耗部分电能，仍会造成生产单位的成本压力。充分利用油井的伴生气发电给装有石墨烯加热带的加热体供电，在节约电能的同时，又确保了油井的正常生产。

15、本发明为充分利用一切可利用的热能，制造了烟道换热器，又可充分利用脱硝装置高温排烟的热量为导热油管中的导热油加热，使加热体中的导热油管和换热器导热油管中的导热油通过导热油循环泵循环，共同为导热油加热，进一步降低了油井产液的加热成本。本系统加热效率高，运行时使用双投闸刀有5-10cm以上、可观察到的明显断开点，不会向电网返回电源，具有安全可靠的特点。

16、本系统具备导热油和油井产液的温度监测和控制功能，安装4g远程控制模块后还可实现遥测、遥控等功能。

17、综上所述，本发明能够提高油井产液的加热效率，节约电能消耗，降低生产成本，具有显著的使用效果和应用价值。