申请/专利权人：美钻深海能源科技研发(上海)有限公司;美钻石油钻采系统工程(上海)有限公司

申请日：2018-11-29

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN109372686B

主分类号：F03C1/00

分类号：F03C1/00;F03C1/08;F03C1/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2019.03.19#实质审查的生效;2019.02.22#公开

摘要：一种利用井口原油压力的发电装置，包含：总进油阀；原油过滤器组，其管路连接总进油阀，用于过滤原油中比较粗大的杂质；原油柱塞马达，其管路连接原油过滤器组，用于将高压原油的压力能转换为机械能驱动发电机；发电机，其机械连接原油柱塞马达，用于将原油柱塞马达输出的动力转换为电力，实现原油发电。本发明利用井口高压原油驱动原油柱塞马达将原油压力能转换为机械能并驱动发电机，将浪费的能量转换为电能，实现了能源的有效转化，节约了资源。

主权项：1.一种利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，包含：总进油阀1；原油过滤器组2，其管路连接总进油阀1，用于过滤原油中比较粗大的杂质；原油柱塞马达5，其管路连接原油过滤器组2，用于将高压原油的压力能转换为机械能驱动发电机；关断阀4，其设置在原油过滤器组2与原油柱塞马达5之间的管路上，用于在检修或不工作时关断原油柱塞马达的进出油口；发电机6，其机械连接原油柱塞马达5，用于将原油柱塞马达输出的动力转换为电力，实现原油发电；所述的原油柱塞马达5包含：活塞缸组5.3，其管路连接原油过滤器组2，用于将高压原油压力能转换为机械能；配油凸轮5.4，其管路连接活塞缸组5.3，用于控制活塞缸组的管路启闭；先导泵站5.6，其管路连接配油凸轮5.4，用于通过液压先导回路来传递配油凸轮5.4的凸轮转角信号，从而控制活塞缸组5.3的开闭；曲轴5.1，其机械连接活塞缸组5.3和配油凸轮5.4，用于收集并传递活塞缸组转换得到的机械能；飞轮5.2，其机械连接曲轴5.1，用于存储机械能；变速箱5.5，其机械连接曲轴5.1、先导泵站5.6和发电机6，用于将曲轴传递过来的机械能变换为动力输出驱动先导泵站和发电机。

全文数据：一种利用井口原油压力的发电装置技术领域本发明涉及一种利用井口原油压力的发电装置。背景技术当前的原油生产中，从地下出来的高压原油流到地面井口，通过一个节流阀降低原油压力后，进入低压输油管道。当前石油行业普遍都是用小孔节流降压的方法来实现从井内高压到输油低压，这个降压过程产出了很大的热量，这个多余的热量进入大气而浪费。发明内容本发明提供一种利用井口原油压力的发电装置，利用井口高压原油驱动原油柱塞马达将原油压力能转换为机械能并驱动发电机，将浪费的能量转换为电能，实现了能源的有效转化，节约了资源。为了达到上述目的，本发明提供一种利用井口原油压力的发电装置，包含：总进油阀；原油过滤器组，其管路连接总进油阀，用于过滤原油中比较粗大的杂质；原油柱塞马达，其管路连接原油过滤器组，用于将高压原油的压力能转换为机械能驱动发电机；发电机，其机械连接原油柱塞马达，用于将原油柱塞马达输出的动力转换为电力，实现原油发电。所述的发电装置还包含：旁通阀，其设置在发电装置的总进油管路上，用于连接下游管汇。所述的发电装置还包含：关断阀，其设置在原油过滤器组与原油柱塞马达之间的管路上，用于在检修或不工作时关断原油柱塞马达的进出油口。所述的关断阀包含：进油关断阀，其设置在原油柱塞马达的进油管路上；出油关断阀，其设置在原油柱塞马达的出油管路上。所述的原油过滤器组包含多个相同的过滤器组件，采用某些过滤器组件工作，某些过滤器组件备用的方式工作，所述的过滤器组件包含：进油阀，其管路连接总进油阀；过滤器，其管路连接进油阀；出油阀，其管路连接原油柱塞马达。所述的原油柱塞马达包含：活塞缸组，其管路连接原油过滤器组，用于将高压原油压力能转换为机械能；配油凸轮，其管路连接活塞缸组，用于控制活塞缸组的管路启闭；先导泵站，其管路连接配油凸轮，用于通过液压先导回路来传递配油凸轮的凸轮转角信号，从而控制活塞缸组的开闭；曲轴，其机械连接活塞缸组和配油凸轮，用于收集并传递活塞缸组转换得到的机械能；飞轮，其机械连接曲轴，用于存储机械能；变速箱，其机械连接曲轴、先导泵站和发电机，用于将曲轴传递过来的机械能变换为动力输出驱动先导泵站和发电机。所述的活塞缸组包含多组活塞组件，每一个活塞组件包含：缸体；活塞，其设置在缸体中，连杆，其一端连接活塞，另一端连接曲轴；进油配油单向阀，其设置在原油柱塞马达的进油管路和缸体之间；出油配油单向阀，其设置在原油柱塞马达的出油管路和缸体之间。所述的配油凸轮包含多组配油凸轮组件，每一个配油凸轮组件包含：进油配油三通阀，其管路连接活塞组件中的进油配油单向阀和先导泵站，用于控制进油配油单向阀的启闭；出油配油三通阀，其管路连接活塞组件中的出油配油单向阀和先导泵站，用于控制出油配油单向阀的启闭；凸轮，其设置在进油配油三通阀和出油配油三通阀之间，用于控制进油配油三通阀和出油配油三通阀的启闭。本发明利用井口高压原油驱动原油柱塞马达将原油压力能转换为机械能并驱动发电机，将浪费的能量转换为电能，实现了能源的有效转化，节约了资源。附图说明图1是本发明提供的一种利用井口原油压力的发电装置的结构示意图。图2是过滤器组件的结构示意图。图3是关断阀的结构示意图。图4是活塞组件的结构示意图。图5是配油凸轮组件的结构示意图。图6是先导泵站的结构示意图。具体实施方式以下根据图1～图6，具体说明本发明的较佳实施例。如图1所示，本发明提供一种利用井口原油压力的发电装置，包含：总进油阀1，该阀是原油进入发电装置的总阀门；原油过滤器组2，其管路连接总进油阀1，用于过滤原油中比较粗大的沙粒等杂质；原油柱塞马达5，其管路连接原油过滤器组2，用于将高压原油的压力能转换为机械能驱动发电机；发电机6，其机械连接原油柱塞马达5，用于将原油柱塞马达输出的动力转换为电力，实现原油发电。所述的发电装置还包含：旁通阀3，其设置在发电装置的总进油管路上，用于连接下游管汇。关断阀4，其设置在原油过滤器组2与原油柱塞马达5之间的管路上，用于在检修或不工作时关断原油柱塞马达的进出油口。所述的原油过滤器组2包含多个相同的过滤器组件，采用某些过滤器组件工作，某些过滤器组件备用的方式工作。如图2所示，所述的过滤器组件包含：进油阀201，其管路连接总进油阀1；过滤器202，其管路连接进油阀201；出油阀203，其管路连接原油柱塞马达5。如图1所示，在本实施例中，原油过滤器组2包含4个相同的过滤器组件2.1、2.2、2.3、2.4，4个过滤器组件采用两个工作，两个备用的工作方式，当工作过滤器达到检修时间或堵塞时，备用过滤器切换为工作过滤器，工作过滤器切换为备用过滤器，并即时清洗滤芯。如图3所示，所述的关断阀4包含：进油关断阀401，其设置在原油柱塞马达5的进油管路上；出油关断阀402，其设置在原油柱塞马达5的出油管路上。如图1所示，所述的原油柱塞马达5包含：活塞缸组5.3，其管路连接原油过滤器组2，用于将高压原油压力能转换为机械能；配油凸轮5.4，其管路连接活塞缸组5.3，用于控制活塞缸组的管路启闭；先导泵站5.6，其管路连接配油凸轮5.4，用于通过液压先导回路来传递配油凸轮5.4的凸轮转角信号，从而控制活塞缸组5.3的开闭；曲轴5.1，其机械连接活塞缸组5.3和配油凸轮5.4，用于收集并传递活塞缸组转换得到的机械能；飞轮5.2，其机械连接曲轴5.1，用于存储机械能；变速箱5.5，其机械连接曲轴5.1、先导泵站5.6和发电机6，用于将曲轴传递过来的机械能变换为动力输出驱动先导泵站和发电机。进一步，所述的活塞缸组5.3包含多组活塞组件（5.3.1，5.3.2，5.3.3），如图4所示，每一个活塞组件包含：缸体5.3-3；活塞5.3-2，其设置在缸体5.3-3中，连杆5.3-1，其一端连接活塞5.3-2，另一端连接曲轴5.1；进油配油单向阀5.3-4，其设置在原油柱塞马达5的进油管路和缸体5.3-3之间；出油配油单向阀5.3-5，其设置在原油柱塞马达5的出油管路和缸体5.3-3之间；因高压原油介质中可能含有泥沙，其工作环境恶劣，其与高压原油接触的部件进出油配油单向阀，活塞缸体，活塞等需按符合高压原油工况设计。所述的配油凸轮5.4包含多组配油凸轮组件（5.4.1，5.4.2，5.4.3），如图5所示，每一个配油凸轮组件包含：进油配油三通阀5.4-1，其管路连接活塞组件中的进油配油单向阀5.3-4和先导泵站5.6，用于控制进油配油单向阀5.3-4的启闭；出油配油三通阀5.4-3，其管路连接活塞组件中的出油配油单向阀5.3-5和先导泵站5.6，用于控制出油配油单向阀5.3-5的启闭；凸轮5.4-2，其设置在进油配油三通阀5.4-1和出油配油三通阀5.4-3之间，用于控制进油配油三通阀5.4-1和出油配油三通阀5.4-3的启闭。如图6所示，所述的先导泵站5.6包含：吸油过滤器5.6-1，其用于过滤液压油中的污物，保护先导液压系统；液压泵5.6-2，其机械连接变速箱5.5，用于为先导液压系统提供液压来源；手动液压泵5.6-3，其用于在系统长时间不用后启动时提供一个初始压力；单向阀5.6-4，其用于防止手动液压泵或液压泵受反向压力；蓄能器5.6-5，其用于消除液压泵的压力脉动；溢流阀5.6-6，其用于限制先导液压系统的最大压力；油箱5.6-7，其用于存储液压液。如图1所示，曲轴5.1是原油柱塞马达的核心零件，包含有三个间距为120度圆周分布的曲臂，作用是将活塞缸组5.3转换而来的机械能收集并传递到变速箱变速然后驱动负载。本发明的工作原理如下：高压原油通过总进油阀1进入发电装置，如果发电装置处于待机状态，进油关断阀401和出油关断阀402关闭，旁通阀3打开，则高压原油直接通过旁通阀3流入下游管汇，如果发电装置处于工作状态，则进油关断阀401和出油关断阀402打开，旁通阀3关闭，原油过滤器组2以备份方式工作，当工作过滤器工作的时候，备份过滤器迅速完成检修或滤芯更换清洗。原油流出过滤器组2后进入原油柱塞马达5，原油要进入泵活塞缸5.3-3需要通过进油配油单向阀5.3-4，而进油配油单向阀的开闭是由先导泵站5.6提供压力油，通过凸轮5.4-2控制进油配油三通阀5.4-1控制进油配油单向阀5.3-4开闭。以活塞组件5.3.1和凸轮配油组件5.4.1为例，控制过程为：当进油配油三通阀5.4-1进入凸轮5.4-2远休止角时，这个时候出油配油三通5.4-3进入凸轮5.4-2的近休止角，进油配油三通阀5.4-1打开，出油配油三通阀5.4-3关闭，先导泵站5.6的压力油通过进油配油三通阀5.4-1进入进油配油单向阀5.3-4控制口，打开进油配油单向阀5.3-4，出油配油三通阀5.4-3关闭，先导油不能进入出油配油单向阀5.3-5控制口，出油配油单向阀5.3-5关闭，原油即可进入活塞缸刚体5.3-3，推动活塞5.3-2向右移动，连杆5.3-1驱动曲轴5.2旋转，凸轮5.4-2也跟着旋转。当出油配油三通阀5.4-3进入凸轮5.4-2远休止角后，这个时候进油配油三通5.4-1进入凸轮5.4-2的近休止角，出油配油三通阀5.4-3打开，进油配油三通阀5.4-1关闭，先导泵站5.6的压力油通过出油配油三通阀5.4-3进入出油配油单向阀5.3-5控制口，打开出油配油单向阀5.3-5，进油配油三通阀5.4-1关闭，先导油不能进入进油配油单向阀5.3-4控制口，进油配油单向阀5.3-4关闭，原油即可流出活塞缸的缸体5.3-3，曲轴5.2旋转随着飞轮5.1惯性作用驱动连杆5.3-1推动活塞5.3-2向左移动，即完成一个工作循环。其余两个活塞组件和配油凸轮组件的工作原理与5.3.1和5.4.1相同。曲轴5.2传过来的动力通过变速箱5.5变换为两个速度与负载匹配的动力输出，一个用于驱动液压泵5.6.2，另一个用于驱动发电机6。本发明利用井口高压原油驱动原油柱塞马达将原油压力能转换为机械能并驱动发电机，将浪费的能量转换为电能，实现了能源的有效转化，节约了资源。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

权利要求：1.一种利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，包含：总进油阀（1）；原油过滤器组（2），其管路连接总进油阀（1），用于过滤原油中比较粗大的杂质；原油柱塞马达（5），其管路连接原油过滤器组（2），用于将高压原油的压力能转换为机械能驱动发电机；发电机（6），其机械连接原油柱塞马达（5），用于将原油柱塞马达输出的动力转换为电力，实现原油发电。2.如权利要求1所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的发电装置还包含：旁通阀（3），其设置在发电装置的总进油管路上，用于连接下游管汇。3.如权利要求1所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的发电装置还包含：关断阀（4），其设置在原油过滤器组（2）与原油柱塞马达（5）之间的管路上，用于在检修或不工作时关断原油柱塞马达的进出油口。4.如权利要求3所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的关断阀（4）包含：进油关断阀（401），其设置在原油柱塞马达（5）的进油管路上；出油关断阀（402），其设置在原油柱塞马达（5）的出油管路上。5.如权利要求1所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的原油过滤器组（2）包含多个相同的过滤器组件，采用某些过滤器组件工作，某些过滤器组件备用的方式工作，所述的过滤器组件包含：进油阀（201），其管路连接总进油阀（1）；过滤器（202），其管路连接进油阀（201）；出油阀（203），其管路连接原油柱塞马达（5）。6.如权利要求1所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的原油柱塞马达（5）包含：活塞缸组（5.3），其管路连接原油过滤器组（2），用于将高压原油压力能转换为机械能；配油凸轮（5.4），其管路连接活塞缸组（5.3），用于控制活塞缸组的管路启闭；先导泵站（5.6），其管路连接配油凸轮（5.4），用于通过液压先导回路来传递配油凸轮（5.4）的凸轮转角信号，从而控制活塞缸组（5.3）的开闭；曲轴（5.1），其机械连接活塞缸组（5.3）和配油凸轮（5.4），用于收集并传递活塞缸组转换得到的机械能；飞轮（5.2），其机械连接曲轴（5.1），用于存储机械能；变速箱（5.5），其机械连接曲轴（5.1）、先导泵站（5.6）和发电机（6），用于将曲轴传递过来的机械能变换为动力输出驱动先导泵站和发电机。7.如权利要求1所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的活塞缸组（5.3）包含多组活塞组件，每一个活塞组件包含：缸体（5.3-3）；活塞（5.3-2），其设置在缸体（5.3-3）中，连杆（5.3-1），其一端连接活塞（5.3-2），另一端连接曲轴（5.1）；进油配油单向阀（5.3-4），其设置在原油柱塞马达（5）的进油管路和缸体（5.3-3）之间；出油配油单向阀（5.3-5），其设置在原油柱塞马达（5）的出油管路和缸体（5.3-3）之间。8.如权利要求7所述的利用井口原油压力的发电装置，其特征在于，所述的配油凸轮（5.4）包含多组配油凸轮组件，每一个配油凸轮组件包含：进油配油三通阀（5.4-1），其管路连接活塞组件中的进油配油单向阀（5.3-4）和先导泵站（5.6），用于控制进油配油单向阀（5.3-4）的启闭；出油配油三通阀（5.4-3），其管路连接活塞组件中的出油配油单向阀（5.3-5）和先导泵站（5.6），用于控制出油配油单向阀（5.3-5）的启闭；凸轮（5.4-2），其设置在进油配油三通阀（5.4-1）和出油配油三通阀（5.4-3）之间，用于控制进油配油三通阀（5.4-1）和出油配油三通阀（5.4-3）的启闭。

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