[發(fā)明專利]一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111111593.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113685332A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳奕陽(yáng);劉浩宇;周昱霖;郭芊汝;秦晉;陳志軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳奕陽(yáng)
• 主分類號(hào): F04B35/00
• 分類號(hào): F04B35/00;F04D25/02;F04C23/02;F02G5/02;F01K25/10;F01D15/10;F02C6/06;F02C6/18;F01K13/02;F04B49/02;F04B49/10;F04B49/22;F04C28/24;F04C28/28
• 代理公司: 銀川長(zhǎng)征知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 64102
• 代理人: 馬長(zhǎng)增

本發(fā)明公開(kāi)一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)及其控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中油氣田用壓縮機(jī)不僅造成排放污染，且余熱能源無(wú)法有效利用的問(wèn)題。包括：壓縮機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為壓縮機(jī)供能，至少一套壓縮機(jī)系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)換熱器將余熱能量送入余熱發(fā)電系統(tǒng)，余熱發(fā)電系統(tǒng)包括有機(jī)朗肯循環(huán)ORC系統(tǒng)以及汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于切換ORC系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、換熱器以及余熱發(fā)電系統(tǒng)皆通過(guò)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。有益效果為減少油氣田的碳排放，充分利用高溫廢氣的能量，進(jìn)行余熱發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及油氣田采油、采氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著各國(guó)二氧化碳排放，溫室氣體猛增，對(duì)生命系統(tǒng)形成威脅。在這一背景下，世界各國(guó)以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體，我國(guó)由此提出碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，就是指我們國(guó)家承諾在2030年前，二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)，到2060年，針對(duì)排放的二氧化碳，要采取植樹(shù)、節(jié)能減排等各種方式全部抵消掉。

油氣田開(kāi)采及天然氣輸送時(shí)，需要對(duì)天然氣或油田伴生氣進(jìn)行增壓，現(xiàn)有的技術(shù)主要是采用往復(fù)式或離心式壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)為電機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，且相應(yīng)的功率比較大，普遍在300KW-5000KW。對(duì)于電驅(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)，所購(gòu)買消耗的電能對(duì)應(yīng)也間接增加了碳排放；燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒天然氣等燃料，直接增加了碳排放。而對(duì)于油氣田開(kāi)采及天然氣輸送，由于環(huán)境的限制等因素，普遍采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)作為壓縮機(jī)的動(dòng)力源，應(yīng)用數(shù)量眾多，給企業(yè)節(jié)能減排上造成了巨大壓力，也與國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略方向存在矛盾。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)及其控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中油氣田用壓縮機(jī)不僅造成排放污染，且余熱能源無(wú)法有效利用的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)，包括：至少一套壓縮機(jī)系統(tǒng)、換熱器、余熱發(fā)電系統(tǒng)以及PLC控制系統(tǒng)；壓縮機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為壓縮機(jī)供能，至少一套壓縮機(jī)系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)換熱器將余熱能量送入余熱發(fā)電系統(tǒng)，余熱發(fā)電系統(tǒng)包括有機(jī)朗肯循環(huán)ORC系統(tǒng)以及汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于切換ORC系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、換熱器以及余熱發(fā)電系統(tǒng)皆通過(guò)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

較佳的，余熱發(fā)電系統(tǒng)的電力輸出部分接入壓縮機(jī)使用。

較佳的，發(fā)動(dòng)機(jī)包括：燃?xì)廨啓C(jī)、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)以及兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種或多種。

較佳的，壓縮機(jī)包括：往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)以及螺桿壓縮機(jī)中的一種或多種。

較佳的，發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)單獨(dú)成撬，ORC系統(tǒng)單獨(dú)成撬，汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)成撬，ORC系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)集裝箱尺寸為單元。

一種低碳排放型油氣田壓縮機(jī)的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

若壓縮機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱應(yīng)用在余熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率大于等于第一功率設(shè)定閾值時(shí)，則切換至汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；若余熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率小于第一功率設(shè)定閾值時(shí)，則切換至ORC系統(tǒng)；其中，第一功率設(shè)定閾值為1000kW；

PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力值和排氣壓力值，確保進(jìn)氣壓力值與排氣壓力值處于正常范圍；

同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)余熱發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的輸出電壓、輸出電流以及頻率；在確保輸出電壓和頻率為市電標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，調(diào)大余熱發(fā)電系統(tǒng)的煙氣進(jìn)氣量以增大發(fā)電功率。

較佳的，所述PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力值和排氣壓力值，確保進(jìn)氣壓力值與排氣壓力值處于正常范圍，包括：

若進(jìn)氣壓力值低于第一低壓設(shè)定閾值，或高于第一高壓設(shè)定閾值，則通過(guò)安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)ESD緊急停機(jī)；若進(jìn)氣壓力高于第一低壓設(shè)定閾值且低于正常范圍，則將壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥門開(kāi)度調(diào)大，補(bǔ)充進(jìn)氣壓力；若進(jìn)氣壓力高于正常范圍且低于第一高壓設(shè)定閾值，則將壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥門開(kāi)度調(diào)小，降低進(jìn)氣壓力；