采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種發(fā)熱電熱桿，特別是涉及一種稠油及高凝油開采專用的采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿。采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其結(jié)構(gòu)如下：芯部是導(dǎo)電銅芯；最外層是導(dǎo)熱鐵鎧；在銅芯與導(dǎo)熱鐵鎧之間為絕緣材料層；在絕緣材料層內(nèi)嵌入碳纖維發(fā)熱體；尾端由金屬短接頭將導(dǎo)熱鐵鎧與銅芯短接，碳纖維發(fā)熱體為分段結(jié)構(gòu)，每段碳纖維發(fā)熱體的一端與導(dǎo)熱鐵鎧的內(nèi)壁連接，每段碳纖維發(fā)熱體的另一端與銅芯的外壁連接。本實(shí)用新型電纜的電熱轉(zhuǎn)換效率高，消耗相同的電能，可以發(fā)出更多的熱量；外層鐵鎧是一個(gè)整體，電纜的可靠性提高；重量輕，直徑縮小，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍；節(jié)能效果顯著。
【專利說(shuō)明】采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)熱電熱桿，特別是涉及一種開采稠油及高凝油的采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油及高凝油開采時(shí)必須采用專用電熱裝置，以便提高原油的流動(dòng)性。目前，廣泛采用的電熱裝置是一種中頻發(fā)熱電纜，俗稱銅芯鐵鎧電纜。電纜的中芯是銅，外皮是鐵鎧，銅芯與鐵鎧外皮之間有絕緣層。當(dāng)中頻發(fā)熱電纜施加頻率500Hz?1000Hz、電壓1200V左右的中頻電壓時(shí)，中頻發(fā)熱電纜中便會(huì)流過(guò)中頻電流。由于趨膚效應(yīng)，鐵鎧電阻增大，從而產(chǎn)生電阻發(fā)熱。改變供電頻率，可以改變鐵鎧的電阻，從而改變鐵鎧的發(fā)熱量。
[0003]由于發(fā)熱原理及電纜構(gòu)造的限制，這種中頻發(fā)熱存在以下問(wèn)題:1、由于這種中頻發(fā)熱電纜的發(fā)熱體是金屬，電熱轉(zhuǎn)換效率低。由于金屬發(fā)熱體在發(fā)熱的同時(shí)，會(huì)伴隨發(fā)光以及發(fā)射各種頻率的無(wú)線電波，其中除去紅外光傳遞熱能之外，其他頻譜的光線和各種無(wú)線電波只消耗功率，都不傳遞熱能，因此熱效率低；2、中頻發(fā)熱電纜自重大，1000米將近
1.5噸。在采油過(guò)程中，中頻發(fā)熱電纜隨泵體和抽油桿由電機(jī)拖動(dòng)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。中頻發(fā)熱電纜的自重越高，對(duì)電機(jī)的功率要求也就越高，同時(shí)也增加了電機(jī)消耗的電能；3、這種電纜是由9米一段，一段一段焊接起來(lái)的，絕緣性不好，現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中經(jīng)常被電壓擊穿，故障率很高。
[0004]中國(guó)專利，CN202496080U公開了一種稠油開采用碳纖維加熱電纜，此種電纜適合稠油開采用使用，但此種結(jié)構(gòu)的電纜的外層鋼鎧僅起到保護(hù)作用，其電熱轉(zhuǎn)換效率較低；此專利的銅芯線放置在一個(gè)支架內(nèi)，需要銅芯線從支架的中心孔中穿進(jìn)去，當(dāng)電纜的長(zhǎng)度較大時(shí)，生產(chǎn)會(huì)很困難，由于增加了支架結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致電纜的直徑很大，勢(shì)必影響此發(fā)熱電纜的應(yīng)用范圍，同時(shí)也增加了電纜的重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種開采稠油及高凝油用的采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其目的在于:提高發(fā)熱電熱桿的電熱轉(zhuǎn)換效率、降低電熱桿的自重、縮小電熱桿的直徑、實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。
[0006]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其結(jié)構(gòu)如下:芯部是導(dǎo)電銅芯；最外層是導(dǎo)熱鐵鎧；在銅芯與導(dǎo)熱鐵鎧之間為絕緣材料層；在絕緣材料層內(nèi)嵌入碳纖維發(fā)熱體；尾端由金屬短接頭將導(dǎo)熱鐵鎧與銅芯短接，碳纖維發(fā)熱體為分段結(jié)構(gòu)，每段碳纖維發(fā)熱體的一端與導(dǎo)熱鐵鎧的內(nèi)壁連接，每段碳纖維發(fā)熱體的另一端與銅芯的外壁連接。
[0008]上述的每段碳纖維發(fā)熱體的縱向截面為搖把形結(jié)構(gòu)。
[0009]上述的導(dǎo)熱鐵銷的厚度最佳是1.7mm?1.8mm。
[0010]上述的銅芯為單股、橫截面為圓形，直徑為5.0mm?6.5mm。[0011]由于采用上述結(jié)構(gòu)，使得本實(shí)用新型發(fā)熱電熱桿具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0012]1、發(fā)熱效率高。由于該發(fā)熱電熱桿采用碳纖維與金屬發(fā)熱體導(dǎo)熱鐵鎧復(fù)合發(fā)熱方式，因此電熱轉(zhuǎn)換效率高。
[0013]2、該種電熱桿的重量輕。由于碳纖維重量輕，使得該種電熱桿對(duì)比原來(lái)的中頻發(fā)熱電纜重量輕，與再先專利相比未使用支架，也降低了自重，它能夠減低電機(jī)負(fù)載，達(dá)到節(jié)能的目的。
[0014]3、外層鐵鎧是一個(gè)整體，電熱桿的可靠性提高了，直徑縮小，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1、導(dǎo)熱鐵鎧；2、絕緣材料層；3、碳纖維發(fā)熱體；4、銅芯；5、短接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所限。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其結(jié)構(gòu)如下:電熱桿的芯部是導(dǎo)電銅芯4 ;最外層是導(dǎo)熱鐵鎧I ;在銅芯4與導(dǎo)熱鐵鎧I之間為絕緣材料層2 ;在絕緣材料層2內(nèi)嵌入碳纖維發(fā)熱體3 ；電熱桿的尾端由金屬短接頭8將導(dǎo)熱鐵鎧I與銅芯4短接；導(dǎo)熱鐵銷I的厚度是1.7mm?1.8mm,最佳為1.75 mm,碳纖維發(fā)熱體3為分段結(jié)構(gòu)；每段碳纖維發(fā)熱體3的長(zhǎng)度可以相同也可以不同；每段碳纖維發(fā)熱體3的一端與導(dǎo)熱鐵鎧I的內(nèi)壁連接，另一端與銅芯4的外壁連接，構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)電回路，提高電熱轉(zhuǎn)換效率；每段碳纖維發(fā)熱體3的縱向截面為搖把形結(jié)構(gòu)。
[0019]碳纖維發(fā)熱體可以是環(huán)狀，多股碳纖維絲組成的一條碳纖維線，多股碳纖維絲組成的2條碳纖維線，多股碳纖維絲組成的3條碳纖維線或多股碳纖維絲組成的4條碳纖維線。銅芯4為單股、橫截面為圓形,直徑為5.0mm?6.5mm。
[0020]銅芯4是導(dǎo)電體，要求電阻小，抗氧化能力強(qiáng)。絕緣材料層2所用的絕緣材料要求具有良好的絕緣性能，同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性能。碳纖維發(fā)熱體3采用碳纖維發(fā)熱材料制成，它電熱轉(zhuǎn)換效率高、重量輕、耐氧化、耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。電熱桿的最外層是導(dǎo)熱鐵鎧，導(dǎo)熱鐵鎧I的作用如下:一是對(duì)電熱桿內(nèi)部的碳纖維與絕緣材料起保護(hù)作用，防止外部物體將碳纖維與絕緣材料碰傷，同時(shí)也防止油、水等進(jìn)入電纜內(nèi)部；第二個(gè)作用是承重；第三是導(dǎo)熱鐵鎧的導(dǎo)熱性能很好，能夠快速地將電熱桿內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)到電熱桿的外部，它與碳纖維發(fā)熱體復(fù)合發(fā)熱，由于導(dǎo)熱鐵鎧在電纜的最外層，不需經(jīng)過(guò)任何導(dǎo)熱材料就直接將熱量傳遞出去，導(dǎo)熱效率更高。包完鐵鎧I后本實(shí)用新型電熱桿的外徑最佳是16.0mm?18.0 mm;長(zhǎng)度在800m?1500m之間，重量約為500Kg?100Kg，承重完全依靠電熱桿外層的導(dǎo)熱鐵鎧。
【權(quán)利要求】
1.采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其特征在于結(jié)構(gòu)如下:芯部是導(dǎo)電銅芯(4);最外層是導(dǎo)熱鐵鎧(I);在銅芯(4)與導(dǎo)熱鐵鎧(I)之間為絕緣材料層(2);在絕緣材料層(2)內(nèi)嵌入碳纖維發(fā)熱體(3);尾端由金屬短接頭(8)將導(dǎo)熱鐵鎧(I)與銅芯(4)短接；碳纖維發(fā)熱體(3)為分段結(jié)構(gòu)；每段碳纖維發(fā)熱體(3)的一端與導(dǎo)熱鐵鎧(I)的內(nèi)壁連接，每段碳纖維發(fā)熱體(3)的另一端與銅芯(4)的外壁連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其特征在于所述的每段碳纖維發(fā)熱體(3)的縱向截面為搖把形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其特征在于所述的導(dǎo)熱鐵鎧(I)的厚度最佳是1.7mm?1.8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述采油專用碳纖維復(fù)合發(fā)熱電熱桿，其特征在于所述的銅芯(4)為單股、橫截面為圓形，直徑為5.0mm?6.5mm。
【文檔編號(hào)】E21B43/24GK203827538SQ201420261175
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】王正, 程斌, 伊萬(wàn)軍, 張惠利, 孫鵬, 李治 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)共創(chuàng)科技有限公司