專利名稱：一種稠油高凝油長停井復(fù)產(chǎn)用電加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電加熱裝置，特別是稠油高凝油長停井復(fù)產(chǎn)用、高電壓、大功率、高密度的電加熱裝置。
背景技術(shù)：
俄羅斯、中國、加拿大、美國，委內(nèi)瑞拉和印度尼西亞等國已探明大量稠油礦藏，并有多位石油專家指出，全世界的稠油礦藏與稀油礦藏儲量相當(dāng)，或者稠油儲量更多。我國已探明的石油礦藏中稠油成份較多，有的凝固點(diǎn)超過40℃，如遼河油田中稠油、高凝油藏量尤為豐富，被稱為“流不動的油田”。油田中大部分稠油、高凝油的含蠟高達(dá)50％，最高凝固點(diǎn)達(dá)67℃(屬超稠油和特稠油)，是目前世界公認(rèn)的凝固點(diǎn)最高、開采難度最大的原油。這類石油礦藏常規(guī)方法不能采集。此外，我國不少油田、各采油廠和作業(yè)區(qū)均有大量的長停井，其中，稠油、高凝油井占50％以上。這些油井在停產(chǎn)一段時間后，大部分在井管內(nèi)形成了死油帽、甚至全井灌腸(屬特稠油范疇)，利用現(xiàn)有的提撈技術(shù)無法對其實(shí)施復(fù)產(chǎn)采油。對于上述稠油礦藏的開采以及為使長停井恢復(fù)生產(chǎn)，通常采用電加熱方式降低原油粘度后，再實(shí)施采油的方案(此外，還有蒸汽加熱方式，以及添加劑降低原油粘度方式。蒸汽加熱不環(huán)保，作業(yè)成本高，注蒸氣和燜井期間不能采油，且加熱壓力不夠，難于滿足稠油，高凝油的高循環(huán)壓力，不適用于大規(guī)模油井采油；添加降粘劑降低原油粘稠度的方法，一則成本高，二則污染環(huán)境，很難治理，三則很難在短時間內(nèi)將降粘劑與原油充分混合，因而適用性不強(qiáng))。電加熱方案中，電加熱器是其關(guān)鍵設(shè)備。
現(xiàn)有這類電加熱器是采用內(nèi)、外套管中空結(jié)構(gòu)(如遼河油田研發(fā)使用的)，電加熱絲盤繞在內(nèi)管外表面上，內(nèi)、外管間充填氧化鎂粉。它存在的問題是1、加熱效率低，不能解決長停井的復(fù)產(chǎn)問題。一方面熱傳導(dǎo)效率較低；電熱絲發(fā)出的熱量經(jīng)內(nèi)、外管間氧化鎂粉傳導(dǎo)，再經(jīng)外管管壁傳導(dǎo)至油井原油中。由于氧化鎂粉的導(dǎo)熱系數(shù)較低，因而傳熱速度緩慢，耗時較長；另一方面電加熱管單位面積的發(fā)熱量較低，其功率為50kw的電加熱管長度達(dá)10m(該電加熱管外徑為ф120mm、ф80mm和ф70mm，分別適用于ф177.8mm，ф139.7mm和ф127mm套管，其長度均為10m)，電加熱管單位面積的發(fā)熱量相對較少，油井中被加熱原油的溫升較慢。2、長達(dá)10m的電加熱管給撈油作業(yè)帶來不便。該技術(shù)是采用具有發(fā)電、加熱、提升功能的撈油車進(jìn)行。撈油作業(yè)中，撈油車的機(jī)械提升裝置將加熱管吊裝下放至油井中，進(jìn)行加熱通井作業(yè)，加熱一定井段原油后(根據(jù)油井具體情況確定一次加熱長度，一般為50m左右)，將電加熱管提出井口，再進(jìn)行撈油作業(yè)。電加熱管本體太長，不方便撈油車的提升操作。3、這類電加熱管還存在壽命短的問題。其使用壽命僅為60小時左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加熱效率更高、方便撈油操作、壽命更長的一種稠油高凝油長停井復(fù)產(chǎn)用電加熱器，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種稠油高凝油長停井復(fù)產(chǎn)用電加熱器，包括外包殼，置于外包殼內(nèi)的電熱元件，其特征在于，所述電熱元件由六根螺旋電阻絲串聯(lián)而成，每根電阻絲沿所述外包殼的軸線方向、在鄰近外包殼壁面位置從上向下直至鄰近外包殼殼底，經(jīng)彎曲后、由下向上地設(shè)置，且每根電阻絲置于導(dǎo)管內(nèi)、導(dǎo)管內(nèi)填充有氧化鎂粉，該六根電阻絲均布設(shè)置在同一圓周上，且相鄰兩電阻絲的上端頭經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)行電連接，剩下兩個端頭分別與電源引入線連接；所述外包殼內(nèi)腔的下部有合金鋁澆鑄層，外包殼內(nèi)腔中電源引入線與電阻絲的連接部位有環(huán)氧樹脂封裝層，其余部分為氧化鎂粉填充層。
上述每根螺旋電阻絲的螺距從上向下逐漸減小。
外包殼內(nèi)壁上固定有多個支架，所述發(fā)熱元件夾固在支架上。
采用如上技術(shù)方案，電熱元件分成六根電阻絲，經(jīng)支架固定，按同一圓周排布在鄰近外包殼內(nèi)壁位置上，并將六根電阻絲的上端頭經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)行電連接，使六根電阻絲串聯(lián)在一個供電回路中，組成電加熱管。這樣，從電熱元件所發(fā)熱量的多少來看，外包殼的相應(yīng)任一橫截面上分布有12根電阻絲，在功率相同情況下，本發(fā)明電加熱管的長度大為縮短，如功率為50kw時，電加熱管的長度僅為1.76m；又從電熱元件所發(fā)熱量在外包殼軸向上的分布來看，本發(fā)明電加熱管中每根螺旋電阻絲的螺距從上向下逐漸減小(即鄰近外包殼底部的電阻絲盤繞密度大些)，再加上六根電阻絲都在下部彎曲，即多出六個彎曲部分，因而，分布在外包殼下部的電阻絲長度相對較長，外包殼下部的功率最大，從下向上功率逐漸減小，即加熱操作時，油井中處于電加熱管下部的原油得到的熱量高于上部的原油所得到的熱量，使熱量的分布更為合理。再從熱量的傳導(dǎo)過程來看，電加熱管主要發(fā)熱部分充填的是合金鋁澆鑄層，其導(dǎo)熱性能優(yōu)于現(xiàn)有電加熱管的氧化鎂粉的導(dǎo)熱性能，相同功率情況下，本發(fā)明的熱傳導(dǎo)速度更高。從結(jié)構(gòu)上來看，一是電熱元件夾固在支架上，二是電阻絲上端口與電源引入線(一般為電纜)的接頭部位經(jīng)環(huán)氧樹脂封裝，整個發(fā)熱部分在結(jié)構(gòu)上更穩(wěn)固，同時，氧化鎂粉被頂部環(huán)氧樹脂所封裝，不再處于松散狀態(tài)，在使用過程中，不會發(fā)生短路現(xiàn)象，電阻絲的使用壽命得以延長。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)能、高效、熱效率高，完全能滿足長停井的復(fù)產(chǎn)作業(yè)的要求。在外包殼軸向上，從上向下熱量呈逐漸增加態(tài)勢，本發(fā)明發(fā)熱量的分布更為合理；采用了金屬澆鑄結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)89.93％，熱效率更高，外包殼單位面積的功率超過國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的5倍以上。在功率均為50kw情況下，本發(fā)明電加熱管本體長度小于2m，而現(xiàn)有加熱器的長度為10m，本電加熱管單位長度的發(fā)熱量是現(xiàn)有技術(shù)的5倍多，因而，大大提高了加熱速度，相應(yīng)提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明電加熱管完全適用于對稠油、高凝油以及長停井的提撈復(fù)產(chǎn)工作，并在對遼河油田的全井灌腸的長停井的試采中取得滿意效果。
2、本發(fā)明電加熱管長度短(50kw，長度為176m，現(xiàn)有技術(shù)為10m)，更便于安裝、方便拆卸、維修、更換。
3、環(huán)保型產(chǎn)品，無污染。
4、配以微電腦控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫控功能，可自動調(diào)節(jié)電加熱管溫度，以準(zhǔn)確控制輸油管出口原油溫度，并可設(shè)置安全報警裝置，確保抽油井安全生產(chǎn)。
5、功率大小、規(guī)格尺寸可根據(jù)輸油管徑大小、進(jìn)出口溫度及其輸油量多少進(jìn)行對口配套。每套電加熱管長度1760mm，功率50kw，電壓1800V。
6、本發(fā)明使用壽命大為提高，可達(dá)3000小時以上，其壽命為現(xiàn)有產(chǎn)品的50倍以上。由于在管口、以及在電阻絲的接線柱部位均采用環(huán)氧樹脂固化定位，再加上電加熱管外殼內(nèi)合金鋁澆鑄層(主要為熱傳導(dǎo)作用)的固位作用，電阻絲在操作過程中承受拉動的能力大為提高，因而，使用壽命得以延長。
本發(fā)明的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大。
四

圖1本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2圖3分別是圖1所示沿A-A線和B-B線的剖面圖。
五具體實(shí)施例方式
圖1示出，外包殼1為圓筒狀結(jié)構(gòu)(材質(zhì)為鉬鉻合金或不銹鋼，厚度3mm)，頸部開有絲口1a，可使用封蓋(圖中未示出)旋接在頸部絲口上。參見圖2，發(fā)熱元件2由六根螺旋電阻絲串聯(lián)而成，每根電阻絲沿外包殼軸線方向、在鄰近外包殼壁面位置從上向下直至鄰近外包殼殼底，經(jīng)彎曲后，又由下向上地設(shè)置，且每根電阻絲置于導(dǎo)管(金屬材質(zhì)，可導(dǎo)熱)內(nèi)、導(dǎo)管內(nèi)填充有氧化鎂粉(高純氧化鎂粉兼有絕緣性能與導(dǎo)熱性能)。每根螺旋電阻絲的螺距從上向下(圖1中，也可說是在油井內(nèi))逐漸減小，使外包殼下部成為高發(fā)熱段。該六根電阻絲均布設(shè)置在同一圓周上，且相鄰兩電阻絲的上端頭經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)行連接(參見圖3)，剩下兩個端頭分別與電源引入線3、3a(高溫四氟軟線)連接，最好是，每根電阻絲的上端頭均固定設(shè)置接線柱2a、2b。外包殼內(nèi)壁上固定有多個支架4，如梅花支架，發(fā)熱元件夾固在支架上。外包殼內(nèi)腔的下部有合金鋁澆鑄層5，外包殼內(nèi)腔中電源引入線與電阻絲的連接部位設(shè)有環(huán)氧樹脂封裝層7，外包殼上部設(shè)有環(huán)氧樹脂封裝層9，其余部分為氧化鎂粉填充層6、8。
本發(fā)明是根據(jù)我國石油工業(yè)稠油、高凝油、長停井提撈復(fù)產(chǎn)技術(shù)的具體現(xiàn)狀開發(fā)研制而成。本發(fā)明成功地實(shí)現(xiàn)了對高凝油，稠油、長停井快速加熱，使之降低原油粘度，然后實(shí)施順利采撈。在遼河油田進(jìn)行現(xiàn)場測試使用中，將本產(chǎn)品放進(jìn)全井灌腸的長停井進(jìn)行加熱，僅8分鐘就深入到38m，即每分鐘能使4.75m高凝油受熱解凍，速度之快，效果之好，深受用戶歡迎。
本產(chǎn)品的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了全井灌腸的長停井的撈油復(fù)產(chǎn)，解決了困擾我國油井開采中這一長期無法解決的老大難問題。
本產(chǎn)品為圓柱形，外徑分別為ф120mm、ф114mm、ф80mm等等，長度均小于2m，功率電壓是50kw/1800V?？蓪谂涮撞煌笮〉奶坠?。
實(shí)施例外包殼內(nèi)徑114mm，長度為1760mm；一根電阻絲約3m左右，電阻絲總長18m多；外包殼內(nèi)腔從下往上依次充填有1405mm厚的合金鋁澆鑄層，110mm厚的氧化鎂粉層，100mm厚的環(huán)氧樹脂層，90mm厚的氧化鎂粉層，55mm厚的環(huán)氧樹脂層。外包殼材質(zhì)為鉬鉻合金或不銹鋼、厚度為3mm。工作電壓1800V、總功率50kw，其中外包殼底部高功率發(fā)熱段長500mm。本發(fā)明設(shè)計壓力13Mpa，使用壓力10Mpa。經(jīng)遼河油田現(xiàn)場測試使用，對全井灌腸的油井加熱，每分鐘可以深入475m，即每分鐘可以溶化4.75m深的特稠油。
本發(fā)明由試用單位(遼河石油勘探局工程技術(shù)研究院井下作業(yè)技術(shù)研究所)所作出的測試及使用報告如下“成都市興岷江電熱電器有限責(zé)任公司于2004年7月為我所設(shè)計生產(chǎn)的高電壓、大功率、高密度油井用電加熱器，產(chǎn)品為圓柱形，外徑為Φ112mm，長度為1760mm，功率電壓是50kw/1800V。經(jīng)我所質(zhì)量檢測已達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)1、冷態(tài)絕緣電阻＞1000MΩ。
2、高壓絕緣檢測接3000V電源通電1分鐘無任何閃爍，擊穿。
3、在空氣中接1800V電源通電≤2分鐘，經(jīng)檢查其表面溫度均勻。熱態(tài)絕緣電阻＞1000MΩ，熱態(tài)泄漏電流＜5mA。
4、電加熱器放入水槽中，接通1800V電源通電≥2小時，經(jīng)檢測無滲水現(xiàn)象，密封性能良好。熱態(tài)絕緣電阻＞1000MΩ，熱態(tài)泄漏電流＜5mA。
5、將電加熱器放入全井灌腸的長停井，接觸油層表面到加熱深入到38m處共計用時間為8分鐘，即平均每分鐘加熱深度4.75m。
6、在油井中電加熱器在10-12Mpa壓力狀態(tài)下，無滲透現(xiàn)象。
從以上檢測和實(shí)際使用說明，本產(chǎn)品已完全達(dá)到我所(院)使用要求。
權(quán)利要求
1.一種稠油高凝油長停井提撈采油復(fù)產(chǎn)用電加熱器，包括外包殼，置于外包殼內(nèi)的電熱元件，其特征在于，所述電熱元件(2)由六根螺旋電阻絲串聯(lián)而成，每根電阻絲沿所述外包殼(1)的軸線方向、在鄰近外包殼壁面位置從上向下直至鄰近外包殼殼底，經(jīng)彎曲后、由下向上地設(shè)置，且每根電阻絲置于導(dǎo)管內(nèi)、導(dǎo)管內(nèi)填充有氧化鎂粉，該六根電阻絲均布設(shè)置在同一圓周上，且相鄰兩電阻絲的上端頭經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)行電連接，剩下兩個端頭分別與電源引入線(3、3a)連接；所述外包殼(1)內(nèi)腔的下部有合金鋁澆鑄層，外包殼內(nèi)腔中電源引入線與電阻絲的連接部位有環(huán)氧樹脂封裝層，外包殼上部有環(huán)氧樹脂封裝層，其余部分為氧化鎂粉填充層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱器，其特征在于，所述每根螺旋電阻絲的螺距從上向下逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電加熱器，其特征在于，所述外包殼(1)內(nèi)壁上固定有多個支架(4)，所述電熱元件(2)夾固在支架(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電加熱器，其特征在于，所述每根電阻絲的上端頭設(shè)置有接線柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電加熱器，其特征在于，還具有封蓋，封蓋旋接在所述外包殼(1)頸部的絲口上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電加熱器，其特征在于，所述外包殼(1)的內(nèi)徑約100mm，長約為1760mm；所述一根電阻約為3m左右；外包殼(1)內(nèi)腔從下往上依次為1405mm厚的合金鋁澆鑄層，110mm厚的氧化鎂粉層，100mm厚的環(huán)氧樹脂層，90mm厚的氧化鎂粉層，55mm厚的環(huán)氧樹脂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電加熱器，其特征在于，所述外包殼(1)材質(zhì)為鉬鉻合金或不銹鋼，厚度為3mm。
全文摘要
一種稠油高凝油長停井復(fù)產(chǎn)用電加熱器，其外包殼內(nèi)的電熱元件由六根螺旋電阻絲串聯(lián)而成，每根電阻絲沿所述外包殼的軸線方向在鄰近外包殼壁面位置從上向下直至鄰近外包殼殼底，經(jīng)彎曲后由下向上地設(shè)置，且每根電阻絲置于導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)管間填充有氧化鎂粉，該六根電阻絲均布設(shè)置在同一圓周上，且相鄰兩電阻絲的上端頭經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)行電連接，剩下兩個端頭分別與電源引入線連接；所述外包殼內(nèi)腔的下部有合金鋁澆鑄層，外包殼內(nèi)腔中電源引入線與電阻絲的連接部位有環(huán)氧樹脂封裝層，外包殼上部有環(huán)氧樹脂封裝層，其余部分為氧化鎂粉填充層它具有功率大，熱效率高，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21B43/16GK1854458SQ200510020800
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者謝萍 申請人:成都市興岷江電熱電器有限責(zé)任公司