太陽能微波加熱波導輸油管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能微波加熱波導輸油管，包括電源部和若干個依次串聯(lián)接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發(fā)射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設(shè)置，發(fā)射單元設(shè)置在波導單元的側(cè)壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發(fā)射單元相連接來向其供電，發(fā)射單元產(chǎn)生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內(nèi)的稠油。本發(fā)明利用了太陽能而又對環(huán)境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現(xiàn)了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【專利說明】太陽能微波加熱波導輸油管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頁巖油氣探采領(lǐng)域，尤其是太陽能微波加熱波導輸油管。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油是浙青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高、粘度較大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油，因為稠油的密度大，也叫做重油。稠油的含水量低，黏度隨溫度變化改變顯著，如溫度增加8~9。黏度可減少一半。因此，對稠油的開采、輸送，多用熱力降低其黏度，如蒸氣驅(qū)動、熱油循環(huán)、火燒油層等；也可采用摻入稀油、乳化、加入活性劑降低其黏度。在油層溫度下，脫氣原油黏度大于10000毫帕?秒的原油稱為特稠原油。稠油的溫度越低，其粘度越高，越不利于開采。
[0003]此外，油井生產(chǎn)時油流從井底向井口的流動過程中，溫度是逐漸降低的。溫度降低的因素，主要有兩個:一個與地溫梯度有關(guān)，即油流上升過程中由于地層溫度是逐漸降低的，因而油流通過油管和套管不斷把熱量傳給地層，使油流體本身溫度降低。另一個因素與稠油中氣體析出有關(guān)。當氣體從稠油中分離出來時，體積膨脹，流速增加，需要吸收一部分熱量。以上兩因素導致了稠油本身由溫度降低而引起的粘稠度增加，以致影響流動的速度和阻力，這是在輸運過程中亟待解決的問題?，F(xiàn)有的向地下輸入蒸汽將油體熱溶化的方法過于直接，加上地層及油體的含水量和熱吸收問題，從而使蒸汽所帶的巨大熱量的散失消耗成為重要的能源浪費問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種簡化了加熱程序、提高輸運效率的太陽能微波加熱波導輸油管。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明太陽能微波加熱波導輸油管，包括電源部和若干個依次串聯(lián)接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發(fā)射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設(shè)置，發(fā)射單元設(shè)置在波導單元的側(cè)壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發(fā)射單元相連接來向其供電，發(fā)射單元產(chǎn)生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內(nèi)的稠油。
[0006]進一步，所述發(fā)射單元、波導單元、輸運單元依次串聯(lián)連接形成T形結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步，所述波導單元包括主接口、內(nèi)接口、外接口，所述輸運單元設(shè)置內(nèi)接口、外接口 ；所述波導單元通過其主接口與所述發(fā)射單元一體連接設(shè)置；所述波導單元和所述輸運單元通過其各自的內(nèi)接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干所述輸運部彼此串聯(lián)一體形成內(nèi)部貫通的管狀結(jié)構(gòu)的波導輸油管。
[0008]進一步，所述發(fā)射單元與波導單元的管狀連接空間內(nèi)以低微波損耗的介質(zhì)片插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結(jié)構(gòu)。
[0009]進一步，所述低微波損耗介質(zhì)片為聚四氟乙烯片。
[0010]進一步，所述波導單元與輸運單元的外表層均有油密封隔熱保溫層，所述波導單元與輸運單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設(shè)置。
[0011]進一步，所述發(fā)射單元與波導單元、所述波導單元與輸運單元的連接結(jié)構(gòu)按微波反射駐波比最小設(shè)置。
[0012]進一步，所述發(fā)射單元發(fā)射的微波頻率設(shè)置與水的微波吸收譜相對應。
[0013]進一步，所述發(fā)射單元產(chǎn)生微波加熱稠油中所含的水分，進而使稠油的整體溫度逐漸升高。
[0014]進一步，所述電源部包括所述太陽能電池板、匯流裝置、電源管理裝置，所述太陽能電池板通過匯流裝置將電力輸送給電源管理裝置，并進行微波的電源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電力受控供給所述發(fā)射單元。
[0015]本發(fā)明利用了太陽能而又對環(huán)境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現(xiàn)了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的排列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的工作示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面，參考附圖，對本發(fā)明進行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0018]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。
[0019]如圖1、2所示，本發(fā)明太陽能微波加熱波導輸油管包括兩部分:電源部和輸運部
2。太陽能電池板(圖中未示)、匯流裝置(圖中未示)、電源管理裝置(圖中未示)、發(fā)射單元11依次串聯(lián)電氣連接形成電源部。發(fā)射單元11、波導單元13、輸運單元12依次串聯(lián)連接形成T形的輸運部2。
[0020]其中，輸運單元12和波導單元13均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設(shè)置，發(fā)射單元11設(shè)置在波導單元13的側(cè)壁上形成管狀波導無損耗連接。波導單元13共設(shè)置主接口、內(nèi)接口、外接口，輸運單元12設(shè)置內(nèi)接口、外接口。波導單元13通過其主接口與發(fā)射單元11 一體連接設(shè)置；波導單元13和輸運單元12通過其各自的內(nèi)接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干個輸運部2彼此串聯(lián)一體形成內(nèi)部貫通的管狀結(jié)構(gòu)的波導輸油管I。
[0021]發(fā)射單元11與波導單元13的一體連接為管狀波導無損耗連接，其管狀連接空間以低微波損耗的介質(zhì)片14插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結(jié)構(gòu)。低微波損耗介質(zhì)片14首選聚四氟乙烯類材料。波導單元13與輸運單元12的外表層均有油密封隔熱保溫層16，其兩單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設(shè)置。發(fā)射單元11與波導單元13、波導單元13與輸運單元12的連接結(jié)構(gòu)按微波反射駐波比最小設(shè)置。發(fā)射單元11發(fā)射的微波頻率設(shè)置與水的微波吸收譜相對應，功率可受控設(shè)定。
[0022]工作時，太陽能電池板(圖中未示)通過匯流裝置(圖中未示)將電力輸送給電源管理裝置(圖中未示)并進行微波的電源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電力受控供給發(fā)射單元11產(chǎn)生微波，并通過低微波損耗的介質(zhì)片14射入波導單元13，也就是進入了波導輸油管I。此時波導輸油管I的內(nèi)部充滿流動的稠油，其中所含的水成分被微波瞬間加熱而升溫，并帶動稠油的整體溫度逐漸升高，進而導致整體的粘滯性減小、流動改善、更易于管道輸運。
[0023]本發(fā)明中，將微波加熱和油體輸運集成于一體實現(xiàn)，并采用微波逐段加熱方式來實現(xiàn)加熱油體，從而保證了油從井底向井口的流動過程中，溫度保持相對穩(wěn)定。在開采稠油的過程中利用太陽能所發(fā)電力在微波波導管中產(chǎn)生微波并用于直接加熱稠油中的水分以使整個油體的溫度不斷上升，當溫度達到一定的設(shè)定值時稠油的粘性降低，這樣稠油并不需要使用化學制劑就可在兼做輸油管的波導管中流動，以達到輸運目的。即利用了太陽能而又對環(huán)境無害，而且加熱和輸運過程在同一管中同步進行，這樣既簡化了加熱程序同時也實現(xiàn)了即時加熱避免了熱量的流失浪費，用于地下稠油開采輸運效率高。
【權(quán)利要求】
1.太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，包括電源部和若干個依次串聯(lián)接通的輸運部，其中，電源部包括用于提供電能的太陽能電池板，輸運部包括發(fā)射單元、波導單元和輸運單元，輸運單元和波導單元均沿輸油管軸線方向貫通連接并相互間隔設(shè)置，發(fā)射單元設(shè)置在波導單元的側(cè)壁上形成管狀波導無損耗連接；電源部與發(fā)射單元相連接來向其供電，發(fā)射單元產(chǎn)生微波來射入波導單元，以加熱波導單元內(nèi)的稠油。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發(fā)射單元、波導單元、輸運單元依次串聯(lián)連接形成T形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述波導單元包括主接口、內(nèi)接口、外接口，所述輸運單元設(shè)置內(nèi)接口、外接口 ；所述波導單元通過其主接口與所述發(fā)射單元一體連接設(shè)置；所述波導單元和所述輸運單元通過其各自的內(nèi)接口彼此連接，同時通過各自的外接口將若干所述輸運部彼此串聯(lián)一體形成內(nèi)部貫通的管狀結(jié)構(gòu)的波導輸油管。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發(fā)射單元與波導單元的管狀連接空間內(nèi)以低微波損耗的介質(zhì)片插入隔離并密封，形成低損耗微波通過結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述低微波損耗介質(zhì)片為聚四氟乙烯片。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述波導單元與輸運單元的外表層均有油密封隔熱保溫層，所述波導單元與輸運單元之間的長度比例與保溫溫度匹配設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發(fā)射單元與波導單元、所述波導單元與輸運單元的連接結(jié)構(gòu)按微波反射駐波比最小設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發(fā)射單元發(fā)射的微波頻率設(shè)置與水的微波吸收譜相對應。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述發(fā)射單元產(chǎn)生微波加熱稠油中所含的水分，進而使稠油的整體溫度逐漸升高。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽能微波加熱波導輸油管，其特征在于，所述電源部包括所述太陽能電池板、匯流裝置、電源管理裝置，所述太陽能電池板通過匯流裝置將電力輸送給電源管理裝置，并進行微波的電源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電力受控供給所述發(fā)射單元。
【文檔編號】F16L53/00GK103836296SQ201410115514
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】薛黎明, 劉伯昂 申請人:中海陽能源集團股份有限公司