專利名稱：調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置的制作方法
專利說明調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置 本發(fā)明涉及一種調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，該裝置尤其適用于超稠油、超高凝原油井電熱采油工藝和超高含蠟井電熱清、解蠟工藝。當(dāng)原油開采遇到超稠油、超高凝原油或超高含蠟原油時，為了達(dá)到降粘、防蠟、清蠟，提高采油效率目的，在總結(jié)采油過程中使用化學(xué)方法和物理方法利、弊的基礎(chǔ)上，考慮到電熱裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、效果好、使用壽命長，管理、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低廉、系統(tǒng)節(jié)能等優(yōu)勢，比較提倡使用電熱裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于采油泵上的電熱裝置結(jié)構(gòu)類型較多，在運(yùn)行中顯現(xiàn)出許多不足之處，如使用工頻交流供電，容易受環(huán)境影響，電能不能最大限度地在油管上轉(zhuǎn)化為熱能。使很大一部分電能由于電磁感應(yīng)作用，在套管上轉(zhuǎn)化為熱能，傳導(dǎo)給地層而散失，浪費(fèi)了大量電能。再如采用直流供電，將出現(xiàn)井下電化學(xué)腐蝕作用，嚴(yán)重腐蝕井下工具。如專利申請?zhí)枮?0102079.6發(fā)明專利說明書公開的“石油熱采器”，該熱采器由空心管、電熱元件及絕緣導(dǎo)熱體組成基本構(gòu)件——電加熱管，電加熱管相互連接成泵桿，上端與抽油桿和連結(jié)吊卡相連，下端與抽油泵相連?？刂齐娫刺峁╇娏?，與電熱元件和空心管構(gòu)成電的閉合回路。上述“石油熱采器”只能對抽油泵上方的原油進(jìn)行加熱，位于抽油泵下方的稠油不易進(jìn)入泵體內(nèi)，抽油泵的效率較低。又如專利號為ZL94230220.6實(shí)用新型專利記載的“空心抽油桿越泵電熱采油裝置”，空心抽油桿穿越泵，下端連接泵下加熱器。該電熱采油裝置盡管可以對泵上、泵下稠油或高凝油同時加熱，但由于電路回路仍采用空心抽油桿作為回路，因此成本高、可靠性差、事故率高，泵下加熱能力太低，必須使用排量低的空心泵。再如專利號為ZL96115994.4發(fā)明專利公開的“一種油管加熱方法及裝置”，該裝置利用油管做熱源體，其中油管和抽油桿上分別連接有絕緣隔離管和絕緣抽油桿，電接頭一端與油管相連，油管絕緣扶正器安裝在油管上，油套接觸器連接于油管及套管之間構(gòu)成回路。上述電加熱方式無一例外存在熱損大、效率低問題。
另外，目前國內(nèi)外現(xiàn)有的各種油管電加熱技術(shù)中，井下油管與井口之間的電絕緣，均采用各類絕緣接頭，如CN24047546Y公開的“絕緣短節(jié)”，它既要承受井下油管串的重量拉力，又要阻斷油管與井口之間的電聯(lián)系，井下油管與配電系統(tǒng)的電聯(lián)接，均采用短電纜配合電泵井口導(dǎo)出等方法。其缺點(diǎn)是1、井下仍有電纜；2、井口密封性能差；3、絕緣接頭抗拉性及可靠性能差，經(jīng)常出現(xiàn)斷節(jié)短路現(xiàn)象，事故率高；4、易出現(xiàn)打火現(xiàn)象引發(fā)火災(zāi)，安全性差；5、作業(yè)施工麻煩等。嚴(yán)重影響油管電加熱技術(shù)的正常發(fā)揮和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
上述油管加熱裝置中，通過絕緣短節(jié)連接油管結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，耐高溫抗拉能力不足，導(dǎo)致絕緣短節(jié)斷裂事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)的正常進(jìn)行。本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其目的在于提供一種調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，該裝置利用兩組單向可控硅組成的三相全波整流橋交替工作，將三相工頻交流電智能地調(diào)制成頻率為0～20Hz可調(diào)的單相低頻換向電流輸出。供給油管串，使電能最大限度地在油管串上轉(zhuǎn)化為電能，消除交變電流在套管上感生電熱損耗。同時又避免了電解作用對井下工具的腐蝕，并能降低電子元件的自身電損耗。根據(jù)井下液體礦化度大小，在0～20Hz的范圍內(nèi)選擇合適的頻率運(yùn)行；原則上確保不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用的前提下，盡可能選用低頻運(yùn)行，盡量消除感性負(fù)載，減小感生熱損。這是本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)所在。
本發(fā)明另一目的在于所提供的裝置上設(shè)有法蘭式絕緣油管懸掛器，既能可靠地承受油管串的重量拉力，又能利用良好地阻斷油管與井口之間的電聯(lián)系，起到絕緣作用，并具有很強(qiáng)的高壓密封性；同時用它與油管直接接觸，可將油管與配電系統(tǒng)連接起來，構(gòu)成電回路，徹底取締井下電纜。
本發(fā)明又一目的在于所提供的裝置的井口光桿下串接抽油桿絕緣短節(jié)；泵下接有越泵加熱器，。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的。
一種調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，包括電源、油管、抽油桿、裝配在油管與套管之間的絕緣扶正器，其特征在于所說的油管上端設(shè)有法蘭式絕緣油管懸掛器，該法蘭式絕緣油管懸掛器采用金屬材料外覆耐高溫酸堿、耐油、耐高壓、強(qiáng)度高絕緣材料制成，使整個懸掛器的外部都處于絕緣材料的包圍中，以保證懸掛器本體與井口呈絕緣狀態(tài)。上述懸掛器上設(shè)有接電壓線螺孔，用于連接導(dǎo)線，確保電流由導(dǎo)線經(jīng)過本懸掛器流經(jīng)油管而不與井口短路。懸掛器本體上加工有固定螺孔，以便固定懸掛器密封井口。當(dāng)采用金屬材料外覆絕緣材料制成懸掛器時，固定螺孔中亦覆蓋有絕緣材料。本懸掛器與下懸掛體或由絲扣連接成一體；或由整體高強(qiáng)度金屬加工成一體。下懸掛體內(nèi)扣連接油管變扣接頭，變扣接頭下連有油管串。整個油管串的重量由懸掛器承擔(dān)。懸掛器內(nèi)孔帶有加厚油管扣，用于連接提升短節(jié)。本懸掛器既能承擔(dān)油管串的重量，又能解決油管上端與井口的絕緣問題，同時具有良好的密封性能，是油管電熱采油和電熱清蠟工藝中起決定性作用的關(guān)鍵部件。上述油管通過懸掛器與電源的一個電極相連接，另一個電極接于套管上，與安裝在油管與套管之間的接觸器構(gòu)成電回路。
為了防止抽油桿觸及油管將電導(dǎo)出，在井口光桿下串接抽油桿絕緣短節(jié)。該絕緣短節(jié)由灌注在外管體和內(nèi)柱體之間的絕緣質(zhì)所組成。該絕緣短節(jié)的作用在于連接外管體和內(nèi)柱體，并使外管體和內(nèi)柱體兩者之間絕緣。為了便于連接外管體和內(nèi)柱體，上述外管體的內(nèi)壁上加工有內(nèi)螺紋；內(nèi)柱體的外壁上加工有外螺紋，與絕緣質(zhì)螺紋相連接。
為了增強(qiáng)絕緣質(zhì)整體強(qiáng)度，上述絕緣質(zhì)的絕緣質(zhì)中可交錯設(shè)置有相互隔離的內(nèi)承壓環(huán)和外承壓環(huán)。內(nèi)承壓環(huán)內(nèi)環(huán)表面上加工有與內(nèi)柱體外螺紋相連接的內(nèi)螺紋；外承壓環(huán)的外環(huán)表面上加工有與外管體內(nèi)螺紋相連接的外螺紋。本裝置中在油管和油桿上裝有絕緣短節(jié)，能夠?qū)⒗D(zhuǎn)換成多層壓力結(jié)構(gòu)。
為了使泵外原油具有更好的熱態(tài)流動性，便于原油進(jìn)泵。在泵下接有越泵加熱器，對油層原油進(jìn)行強(qiáng)力快速加熱，一方面提高原油產(chǎn)量，另一方面便于沉砂減小泵的磨損，防止砂卡、降低事故率，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。上述越泵加熱器的加熱功率，可以通過調(diào)整其電阻值的辦法來改變。
本裝置所采用的調(diào)制波單相交流電源，能將輸入的工頻交流電調(diào)制為單相0～20Hz可變交流輸出(最優(yōu)為15Hz左右)。其輸出電壓、電流的大小按需而定。調(diào)制波單相調(diào)頻電源的兩個輸出電極由地面導(dǎo)線分別連接于油管和套管，油管與套管接觸器安裝在越泵加熱器的底部與套管之間，構(gòu)成電回路。
本發(fā)明所提供的調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本裝置利用調(diào)制波低頻單相交流電源供電，使電熱轉(zhuǎn)化在理想的載體--油管上，消耗同樣的功率，可使原油得到更高更理想的溫升，避免套管生熱，極大限度地降低了熱損失，節(jié)能效果明顯。同時又杜絕了電化學(xué)腐蝕副作用對井下工具的破壞。自耗能量低是本裝置技術(shù)關(guān)鍵之一。
2、本裝置采用法蘭式絕緣油管懸掛器和油管直接連接，徹底取締了井下油管絕緣短節(jié)和井下電纜，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。因此使可靠性和安全性得到了很大提高，安裝方便，簡化了施工程序，避免井下事故，確保安全生產(chǎn)。同時，具有承重、絕緣、密封、導(dǎo)電四種功能。
3、本裝置可與任何類型泵和井口配套使用，實(shí)現(xiàn)泵上或過泵加熱；而且成本低，適用性強(qiáng)。
4、本裝置采用越泵加熱器能夠真正達(dá)到過泵加熱的目的，有助于提高原油產(chǎn)量，有利于沉砂，減小泵的磨損，防止砂卡，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。
5、本裝置既能滿足于超稠油、超高凝原油電熱采工藝，又能滿足于高含蠟井電熱清蠟、洗井工藝。
6、本裝置技術(shù)領(lǐng)先、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠、使用壽命長、管理維護(hù)費(fèi)用低。
7、本裝置抽油桿所采用的絕緣短節(jié)，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，其耐高溫性能、抗拉性能、絕緣性能、密封性能和適用性能好。

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例懸掛器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例絕緣短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施例。本實(shí)施例中，法蘭式絕緣油管懸掛器1的下部接有油管4，在油管4與套管5之間形成的環(huán)腔里，套裝有自鎖式介電絕緣扶正器6，使油管4與套管5不在中途短路。在油管4的下端裝有采油泵7，采油泵7的下端裝有越泵加熱器8，油管4與套管5之間的接觸器9安裝在越泵加熱器8的底部，以確保油管4與套管5在下端接觸良好，構(gòu)成電回路。調(diào)制波單相交流電源11，將工頻交流電調(diào)制成0～20Hz可變頻輸出的調(diào)制波單相交流電源，給井下設(shè)備供電；將電源11兩個輸出電極通過地面導(dǎo)線12分別接于懸掛器1下端油管4和套管5的上端。為確保井口不帶電，光桿2和抽油桿10的之間接有抽油桿絕緣短節(jié)3，并在套管5的上端裝有絕緣井口，以保安全生產(chǎn)。上述的油管4和越泵加熱器8兼作電熱轉(zhuǎn)換體。具體結(jié)構(gòu)參見圖1。
本實(shí)施例中，懸掛器1采用金屬材料外覆絕緣材料制成法蘭式絕緣油管懸掛器，懸掛器1的上、下面各膠接一個與懸掛器同心的上、下絕緣墊13，并在十二個均布的法蘭螺孔18內(nèi)壁鑲裝有法蘭螺孔絕緣套19，確保本懸掛器與井口呈絕緣關(guān)系。同時在上、下絕緣墊13上各設(shè)有密封圈15，用于與井口法蘭的鋼圈槽配合，起到高壓密封作用。在懸掛器1的外圍裝有環(huán)狀絕緣層16，使整個法蘭的外部都處于絕緣物質(zhì)的包圍中，確保用電安全。在懸掛器1的外圓徑向設(shè)有接電壓線螺孔17，用于連接電源導(dǎo)線12。上述絕緣材料也可以整體包覆在金書法蘭外面。下懸掛體20的內(nèi)孔帶有加厚油管扣14，用于連接提升短節(jié)和油管變扣接頭。利用本懸掛器既能像普通懸掛器一樣承擔(dān)油管串的重量拉力，又能將電流通過懸掛器導(dǎo)入油管4上端，且不與井口發(fā)生短路現(xiàn)象，又具有很強(qiáng)的耐高溫性能和高壓密封性能，確保電熱采油和電熱清蠟裝置的正常運(yùn)行。具體結(jié)構(gòu)參見圖2。
本實(shí)施例中，為了防止抽油桿10觸及油管4，抽油桿10上設(shè)有絕緣短節(jié)3，該絕緣短節(jié)3由設(shè)置在外管體21和內(nèi)柱體24之間的絕緣質(zhì)22所組成。也可以將抽油桿10上端加工有外螺紋替代內(nèi)柱體24與絕緣質(zhì)22連接。上述外管體21內(nèi)壁上加工有內(nèi)螺紋25；內(nèi)柱體24外壁上加工有外螺紋26，與絕緣質(zhì)22及交錯設(shè)置在絕緣質(zhì)22中相互隔離的內(nèi)、外承壓環(huán)23螺紋連接。上述絕緣短節(jié)能夠?qū)⒗D(zhuǎn)換成多層壓力結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)參見圖3。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，包括電源[11]、油管[4]、抽油桿[10]、裝配在油管[4]與套管[5]之間的絕緣扶正器[6]，其特征在于所說的電源[11]采用調(diào)制波單相交流電源，其輸出的可變交流電為單相0～20Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該電源[11]用兩組單向可控硅組成三相全波整流橋，智能的交替工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的油管[4]上端設(shè)有法蘭式絕緣油管懸掛器[1]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所說的懸掛器[1]采用金屬材料外覆絕緣材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于所說的懸掛器[1]與下懸掛體[9]由絲扣連接成一體；或由整體高強(qiáng)度金屬加工成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于所說的懸掛器[1]上設(shè)有用于連接導(dǎo)線的壓線螺孔[16]。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于所說的懸掛器[1]的上、下面裝有絕緣墊[13]，固定螺孔[18]內(nèi)壁裝有螺孔絕緣套[19]，其外周或井口外圈上裝有環(huán)狀絕緣層[16]，懸掛器[1]上、下絕緣墊[13]上設(shè)有密封圈[15]。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所說的下懸掛體[9]內(nèi)扣連接油管變扣接頭，變扣接頭下連有油管[4]。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的抽油桿[10]上的絕緣短節(jié)[3]由灌注在外管體[21]和內(nèi)柱體[24]之間的絕緣質(zhì)[22]所組成，外管體[21]內(nèi)壁上加工有內(nèi)螺紋[25]；內(nèi)柱體[24]外壁上加工有外螺紋[26]，與絕緣質(zhì)[22]螺紋相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所說的絕緣質(zhì)[22]的絕緣質(zhì)中可交錯設(shè)置有相互隔離的內(nèi)、外承壓環(huán)[23]。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所說的油管[4]與電源[11]的一個電極相連接，另一個電極接于套管[5]上端，泵[7]下接有越泵加熱器[8]，越泵加熱器[9]的底部油管[4]與套管[5]之間設(shè)有接觸器[9]，構(gòu)成電回路。
全文摘要
一種調(diào)制波油管電熱采油、清蠟裝置，包括電源、油管、抽油桿以及裝配在油管與套管之間的絕緣扶正器，其特點(diǎn)是電源采用調(diào)制波單相交流電源，其輸出的可變交流電為單相0～20Hz，該裝置利用兩組單向可控硅組成的三相全波整流橋交替工作。油管上端設(shè)有法蘭式絕緣油管懸掛器，懸掛器與下懸掛體由絲扣連接成一體；或由整體高強(qiáng)度金屬加工成一體。懸掛器上設(shè)有用于連接導(dǎo)線的壓線螺孔。本裝置采用調(diào)制波單相低頻交流電源供電，節(jié)能效果明顯；采用懸掛器和油管直接連接，徹底取締了井下油管絕緣短節(jié)和井下電纜，具有承重、絕緣、密封、導(dǎo)電四種功能；采用的絕緣短節(jié)，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，其耐高溫性能、抗拉性能、絕緣性能好，使超稠油、超高凝原油和高含蠟原油能夠得到順利低費(fèi)用采集。
文檔編號E21B43/16GK1570349SQ0313371
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者李載敏 申請人:李載敏