一种油气田多源能量收集方法以及换热装置 |
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| 申请号 | CN202311867143.8 | 申请日 | 2023-12-29 | 公开(公告)号 | CN117848107A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 常州大学; | 发明人 | 魏睿童; 邓嵩; 闫霄鹏; 邵冬冬; 郝宏达; 李秋; 靳先运; 王怡雯; 何欣宇; 张心怡; 牛鹤霖; 王崧百; 高婷婷; 姜龙宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种油气田多源 能量 收集方法，包括，通过监测获取油气田的环境信息；对环境信息进行综合分析，获得多源能量分析结果；根据多源能量分析结果，对油气田的自然 能源 进行收集，并通过换热装置对油气田废热进行能量回收，获得多源能源；将获取的多源能量转化为 电能 。通过此方法收集油气田的多源能量，给油气田的CCUS系统供电，从而减少CCUS系统的使用成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油气田多源能量收集方法，其特征在于：包括， |
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| 说明书全文 | 一种油气田多源能量收集方法以及换热装置技术领域背景技术发明内容[0004] 鉴于上述现有技术存在供电成本高的问题，提出了本发明。 [0005] 因此，本发明目的是提供一种油气田多源能量收集方法。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种油气田多源能量收集方法，包括，通过监测获取油气田的环境信息；对环境信息进行综合分析，获得多源能量分析结果；根据多源能量分析结果，对油气田的自然能源进行收集，并通过换热装置对油气田废热进行能量回收，获得多源能源；将获取的多源能量转化为电能。 [0007] 作为本发明所述油气田多源能量收集方法一种优选方案，其中：所述通过监测获取油气田的环境信息为监测油气田的地理信息和气象信息。 [0008] 作为本发明所述油气田多源能量收集方法一种优选方案，其中：所述对环境信息进行综合分析，获得多源能量分析结果为根据地理信息和气象信息，确定适于收集风能和太阳能的取样，并评估油田采出水的废热潜能。 [0009] 本油气田多源能量收集方法的有益效果为：通过此方法收集油气田的多源能量，给油气田的CCUS系统供电，从而减少CCUS系统的使用成本。 [0010] 为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种应用于上述油气田多源能量收集方法的换热装置，其包括，壳体，其具有第一端部和第二端部；连通机构，其设于所述壳体的内侧；还包括组合管模块；所述组合管模块包括第一管组机构和第二管组机构；所述第一管组机构和第二管组机构分别安装于第一端部和第二端部，所述第一管组机构和第二管组机构交错设置。 [0011] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述第一管组机构包括与壳体端部相连的第一连接板、与所述连通机构抵触的第一贴合板，以及安装于所述第一连接板和第一贴合板上的第一排布管；所述第二管组机构包括与壳体端部相连的第二连接板、于所述连通机构抵触的第二贴合板，以及安装于所述第二连接板和第二贴合板之间的第二排布管。 [0012] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述第一排布管包括，进口迂回段，其端部与所述第一连接板相连，且贯穿所述连通机构；出口迂回段，其与所述进口迂回段相连，其端部与所述第一贴合板相连，且贯穿所述连通机构；第一间隙区，其位于所述进口迂回段和出口迂回段之间；所述第二排布管包括，第一对应段，其端部与所述第二连接板相连，且贯穿所述连通机构；第二对应段，其与所述第一对应段相连，其端部与所述第二贴合板相连，且贯穿所述连通机构；第二间隙区，其位于所述第一对应段和第二对应段之间；所述第二排布管的第一对应段和第二对应段分别位于相邻的第一排布管的第一间隙区，所述第一排布管的进口迂回段和出口迂回段分别位于相邻的第二排布管的第二间隙区。 [0013] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述第一贴合板上具有与第一排布管连通的第一对接嘴，所述第二贴合板上具有与第二排布管连通的第二对接嘴；所述连通机构上开设有连接通道，所述连接通道具有第一接口和第二接口，所述连接通道能够连通第一排布管和第二排布管。 [0014] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述连通机构朝向第一端部的一侧为第一对接侧，所述连通机构朝向第二端部的一侧为第二对接侧；所述连通机构于第一对接侧和第二对接侧均设有隔离通道；所述隔离通道包括内腔室、与所述内腔室连通的第三接口，以及与所述内腔室相连且延伸至壳体外侧的直排管。 [0015] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述第一贴合板和第二贴合板上还安装有封堵机构；所述封堵机构包括，堵管，所述堵管固定于第一贴合板和第二贴合板上；弹性件，其设于所述堵管内侧；活塞，其活动设于所述堵管内侧，且与所述弹性件抵触；贯通槽，其开设于所述堵管上；所述封堵机构能够封堵连接通道和隔离通道。 [0016] 作为本发明所述换热装置一种优选方案，其中：所述壳体于第一端部固定有第一安装环，所述壳体于第二端部固定有第二安装环，所述壳体于第一端部设有第一液体头，所述壳体于第二端部设有第二液体口，所述壳体底部设置有气体进口，所述壳体底部设有气体出口。 [0017] 本发明中换热装置的有益效果：当需要对杂质层进行清洁时，可以将第一管组机构和第二管组机构分别拆卸，此时，因为第一管组机构和第二管组机构的分离，让第一管组机构和第二管组机构都能具有较大的管道间隙，从而便于清洁杂质层。附图说明 [0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中： [0019] 图1为本发明换热装置整体结构示意图。 [0020] 图2为本发明换热装置内部结构示意图。 [0021] 图3为本发明组合管模块与连通机构结构爆炸图。 [0022] 图4为本发明第一管组机构结构示意图。 [0023] 图5为本发明第二管组机构结构示意图。 [0024] 图6为本发明中第一排布管和第二排布管排布方式示意图。 [0025] 图7为本发明中所述的连通机构结构示意图。 [0026] 图8为本发明中所述的隔离通道结构示意图。 [0027] 图9为本发明中所述的第一种换热方式连接状态图。 [0028] 图10为本发明图9中A处放大图。 [0029] 图11为本发明中封堵机构结构爆炸图。 具体实施方式[0031] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 [0032] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。 [0033] 再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。 [0034] 实施例1 [0035] 本实施例提供了一种油气田多源能量收集方法，包括， [0036] S1：通过监测获取油气田的环境信息； [0037] 所述通过监测获取油气田的环境信息为监测油气田的地理信息和气象信息，具体为油气田整体风力情况，油气田的整体日照情况，油气田中高温烟气的热量情况。 [0038] S2：对环境信息进行综合分析，获得多源能量分析结果； [0040] S3：根据多源能量分析结果，对油气田的自然能源进行收集，并通过换热装置对油气田废热进行能量回收，获得多源能源； [0042] 风能收集装置能够收集风能，提高风能的有效利用。 [0043] 通过换热装置对高温烟气进行热量转换，将高温烟气转换为水的热能，再转换为电能。 [0044] S4：将获取的多源能量转化为电能，给油气田CCUS系统供电。 [0045] 实施例2 [0046] 参照图1至图10，该实施例不同于第一个实施例的是：本实施例提供了一种换热装置，此装置能够应用于上述油气田多源能量收集方法中，此换热装置包括壳体100，其具有第一端部101和第二端部102，壳体100于第一端部101固定有第一安装环103，壳体100于第二端部102固定有第二安装环104，壳体100于第一端部101设有第一液体口，壳体100于第二端部102设有第二液体口106，壳体100底部设置有气体进口107，壳体100底部设有气体出口108。 [0047] 在工作时，壳体100在第一端部101和第二端部102之间具有换热空间，壳体100的第一端部101和第二端部102均具有存水空间，水从第一端部101的第一液体口进入，油气田的高温烟气从气体进口107进入换热空间，水在换热空间内侧和高温烟气进行换热，高温水从第二端部102的第二液体口106排出，从而完成换热工作。 [0048] 此换热装置包括连通机构200，其设于壳体100的内侧。 [0049] 此换热装置包括还包括组合管模块G；组合管模块G包括第一管组机构300和第二管组机构400；第一管组机构300和第二管组机构400分别安装于第一端部101和第二端部102，第一管组机构300和第二管组机构400交错设置。 [0050] 在通过油气田高温烟气和水进行换热时，因为油气田高温烟气存在大量的杂质，进入壳体100内侧后这些杂质会沾附在换热管道上，长时间会造成换热管道外壁包裹厚厚的杂质层，影响换热效果，现有的换热管道因为追求水在换热空间内有较大的换热行程，会通过盘旋密布的方式进行设计，就会造成管道之间间隙小的问题，此种设计方式，在通过油气田的高温烟气换热时，当表面产生杂质层，因为管道之间的间隙小，难以进行有效清理。 [0051] 本实施例中，通过第一管组机构300和第二管组机构400交错设置，第一，仍然保持了水在换热空间内侧有较大的换热行程，此外，第一管组机构300和第二管组机构400分别从壳体100的第一端部101和第二端部102进行安装，当需要对杂质层进行清洁时，可以将第一管组机构300和第二管组机构400分别拆卸，此时，因为第一管组机构300和第二管组机构400的分离，让第一管组机构300和第二管组机构400都能具有较大的管道间隙，从而便于清洁杂质层。 [0052] 进一步的，第一管组机构300包括与壳体100端部相连的第一连接板301、与连通机构200抵触的第一贴合板302，以及安装于第一连接板301和第一贴合板302上的第一排布管303；第二管组机构400包括与壳体100端部相连的第二连接板401、于连通机构200抵触的第二贴合板402，以及安装于第二连接板401和第二贴合板402之间的第二排布管403。 [0053] 在安装时，第一连接板301和第二连接板401均能和第一安装环103和第二安装环104相连，在第一安装环103和第二安装环104上，均预装螺柱，第一连接板301和第二连接板 401通过螺母能够锁紧在第一安装环103和第二安装环104上，此外，第一连接板301和第二连接板401安装完成后，能够在换热空间的两端，形成存水空间，避免水直接进入到换热空间的内侧，存水空间内侧的水只能通过第一排布管303或第二排布管403进入到换热空间内。 [0054] 通过将第一连接板301和第二连接板401锁紧在第一安装环103和第二安装环104上，从而使得第一连接板301和第二连接板401分别抵触贴合连通机构200的两侧，连通机构200能够将对应的第一排布管303和第二排布管403进行连通，使得第一端部101的存水空间内侧的水从第一排布管303进入后，能够通过第二排布管403到达第二端部102的存水空间的内侧，并通过第二液体口106排出。 [0055] 在此实施例中，第一排布管303和第二排布管403的数量相当，且圆周分布，且第一排布管303和第二排布管403均采用S形管道结构。 [0056] 进一步的，第一排布管303包括，进口迂回段303a，其端部与第一连接板301相连，且贯穿连通机构200；出口迂回段303b，其与进口迂回段303a相连，其端部与第一贴合板302相连，且贯穿连通机构200；第一间隙区303c，其位于进口迂回段303a和出口迂回段303b之间。 [0057] 为了增大水在换热空间内侧的换热行程，第一排布管303采用在第一端部101和第二端部102之间往复折返的方式进行设置，且整体的行进路径，在此实施例中为V字形，之所以采用V字形行进路径，是因为圆形横截面的换热空间，其中心区域空间较小，边缘区域空间较大，V字形行进路径能够提升单根第一排布管303在第一端部101和第二端部102之间的折返次数，同时提升第一排布管303的整体数量。 [0058] 第二排布管403包括，第一对应段403a，其端部与第二连接板401相连，且贯穿连通机构200；第二对应段403b，其与第一对应段403a相连，其端部与第二贴合板402相连，且贯穿连通机构200；第二间隙区403c，其位于第一对应段403a和第二对应段403b之间。 [0059] 第二排布管403和第一排布管303的折返方式大相同，不同的是，在此实施例中，第二排布管403的整体行进路径类似U形，第一对应段403a和第二对应段403b优选分别和进口迂回段303a与出口迂回段303b平行，通过第一对应段403a和第二对应段403b构成U字形的底部，从而可以增大相邻的第一排布管303之间的空间。 [0060] 第二排布管403的第一对应段403a和第二对应段403b分别位于相邻的第一排布管303的第一间隙区303c，第一排布管303的进口迂回段303a和出口迂回段303b分别位于相邻的第二排布管403的第二间隙区403c。 [0061] 通过此种设置方式，使得第一排布管303和第二排布管403在进行换热时，能够更加紧密的分布，从而提升水进入到换热空间内侧后，和换热空间内侧的高温烟气的换热面积，长时间工作后，当需要对杂质层进行清洁时，将第一管组机构300和第二管组机构400分别拆卸，第一排布管303从第二排布管403内的第二间隙区403c撤离，第二排布管403从第一排布管303的第一间隙区303c撤离，从而增大第一排布管303和第二排布管403的清洁空间。 [0062] 进一步的，第一贴合板302上具有与第一排布管303连通的第一对接嘴302a，第二贴合板402上具有与第二排布管403连通的第二对接嘴402a；连通机构200上开设有连接通道201，连接通道201具有第一接口201a和第二接口201b，连接通道201能够连通第一排布管303和第二排布管403。 [0063] 当第一管组机构300从第一端部101安装，第二管组机构400从第二端部102安装，第一排布管303则可以通过第一对接嘴302a和第一接口201a相接，第二排布管403可以通过第二对接嘴402a和第二接口201b相接，连接通道201可以连通对应的第一排布管303和第二排布管403，使得水从第一端部101进入到第一排布管303的内侧后，通过第一排布管303、连接通道201，以及第二排布管403，最终到达第二端部102并排出。 [0064] 其余结构均与实施例1相同。 [0065] 实施例3 [0066] 参照图1至图11，该实施例不同于以上实施例的是：因为不同时期的油气田高温烟气的热量不同，当热量低时，可以通过第一排布管303和第二排布管403相连，使得水需要通过排布管和第二排布管403后才能排出，增长换热时间，增大换热面积以保障排出的水的温度，但是，有些时候，油气田高温烟气的热量高，此时应该增大流量，增多流体通道，以提升换热效率，因此在此实施例中，连通机构200朝向第一端部101的一侧为第一对接侧N，连通机构200朝向第二端部102的一侧为第二对接侧M；连通机构200于第一对接侧N和第二对接侧M均设有隔离通道202；隔离通道202包括内腔室202a、与内腔室202a连通的第三接口202b，以及与内腔室202a相连且延伸至壳体100外侧的直排管202c。 [0067] 在此实施例中，换热方式有两种。 [0068] 第一种是第一管组机构300从第一端部101安装，第二管组机构400从第二端部102安装，此时连通机构200中的连接通道201连通第一排布管303和第二排布管403，得水需要通过排布管和第二排布管403后才能排出，增长换热时间，增大换热面积以保障排出的水的温度，此种换热方式适用于油气田高温烟气热量低的情况。 [0069] 第二种是第一管组机构300从第二端部102安装，第二管组机构400从第一端部101安装，此时第一排布管303和第二排布管403分别和第二对接侧M与第一对接侧N的隔离通道202相连，且在换热后直接通过直排管202c排出水，第一排布管303和第二排布管403不连接，增大流量，增多流体通道，以提升换热效率，此种换热方式适用于油气田高温烟气热量高的情况。 [0070] 在此实施例中，第一对接侧N上的第三接口202b位置应该和连接通道201的第二接口201b位置对应，第二对接侧M上的第三接口202b位置应该和连接通道201的第一接口201a位置对应，当采用第一种换热方式时，第一对接嘴302a能够和第一接口201a相接，第二对接嘴402a能够和第二接口201b相接。 [0071] 当采用第二种换热方式时，第一对接嘴302a能够和第二对接侧M上的第三接口202b相接，第二对接嘴402a能够和第一对接侧N上的第三接口202b相接。 [0072] 其中内腔室202a为弧形腔室，能够连通处于同一侧的多个第三接口202b，使得多个第一排布管303或多个第二排布管403内侧的水，能够分别汇流于内腔室202a的内侧，最终通过直排管202c排出。 [0073] 在此实施例中，因为连通机构200上需要开设第一通过槽203和第二通过槽204，以便于第一排布管303和第二排布管403通过，因此，连通机构200的中心大部分区域均被第一通过槽203和第二通过槽204占据，因此，隔离通道202和连接通道201都汇集在连通机构200的边缘处，弧形的内腔室202a为了能够连通多个第三接口202b，不可避免的需要贯穿第一接口201a或第二接口201b，因此第一贴合板302和第二贴合板402上还安装有封堵机构500；封堵机构500包括，堵管501，堵管501固定于第一贴合板302和第二贴合板402上；弹性件 502，其设于堵管501内侧；活塞503，其活动设于堵管501内侧，且与弹性件502抵触；贯通槽 504，其开设于堵管501上；封堵机构500能够封堵连接通道201和隔离通道202。 [0074] 此外，第一接口201a和第二接口201b的深度大于第二接口201b且大于堵管501和活塞503的总长度，因此，在采用第一种换热方式时，第一对接嘴302a能够和第一接口201a相接，第二对接嘴402a能够和第二接口201b相接，同时堵管501进入到第三接口202b的内侧，且活塞503被按压进入到堵管501内侧，对通槽进行遮蔽，此时封堵机构500起到两个效果： [0075] 第一，避免高温烟气从第三接口202b进入内腔室202a造成高温烟气外泄的问题。 [0076] 第二，避免连接通道201内侧的水通过隔离通道202直接排出的问题。 [0077] 当采用第二种换热方式时，第一对接嘴302a能够和第二对接侧M上的第三接口202b相接，第二对接嘴402a能够和第一对接侧N上的第三接口202b相接，此时封堵机构500进入到第一接口201a和第二接口201b的内侧，在弹性件502的推动下，活塞503大部分从堵管501的内侧延伸出来，使得贯通槽504不再被遮蔽，此时贯通槽504的位置和内腔室202a的位置连通，此时内腔室202a不再被分隔，所有第三接口202b进入的水都能够通过内腔室 202a从直排口排出。 [0078] 其余结构均与实施例2相同。 [0079] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例，以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其他方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。 [0080] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。 [0081] 应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。 [0082] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 |
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