專利名稱：一種油井電加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于原油開采領(lǐng)域，涉及一種油井電加熱裝置。
當(dāng)開采凝固點高，粘度大的原油時，由于其流動性差，往往采用提高原油溫度降低粘度的辦法，來提高其流動性，達到提高產(chǎn)量的目的。為了提高原油溫度有采用電加熱的辦法，如CN94219738.0號專利提出的井下電加熱裝置。采用這種加熱裝置，它和地面供電變壓器的輸出端一相電壓相連接，由于其耗電量較大，多在50-150千瓦，因此往往會使電網(wǎng)供電產(chǎn)生不平衡，嚴(yán)重時可能影響電網(wǎng)正常工作。在這種裝置中，由于沒有自動控制裝置，不能根據(jù)井下的具體情況，改變供電電壓和電流，即不能達到最佳的加熱狀態(tài)和加熱溫度。
本實用新型的目的是為了提供一種能使電網(wǎng)平衡供電，可以自動控制的油井電加熱裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，一種由電源裝置、絕緣油管掛、油管，加熱器、油管扶正器、套管構(gòu)成的油井電加熱裝置，油管通過絕緣油管掛懸掛在井口裝置上，電源裝置通過電纜分別與油管、套管相連接，在油管與套管之間安裝有油管扶正器，加熱器安裝在油管中間，其特殊之處是(1)在電源裝置與油管之間的電纜上連接有自動控制裝置，自動控制裝置由采樣電路、顯示電路、程序輸入和交換電路、執(zhí)行機構(gòu)分別與控制電路相連接，執(zhí)行機構(gòu)還和供電電源相連接。
(2)電源裝置是由三相輸入、單相輸出的變電裝置構(gòu)成。
在上述技術(shù)解決方案中，加熱器由連接管及其外表面上的絕緣層、發(fā)熱層、導(dǎo)熱絕緣層、散熱保護層和接線座構(gòu)成，接線座和發(fā)熱層的兩端相連接，在連接管的內(nèi)表面上涂有絕緣層。
在上述技術(shù)解決方案中，加熱器還可由鑄鐵材料制成的油管短接構(gòu)成。
在上述技術(shù)解決方案中，電源裝置還可由三相橋式可控硅整流電路構(gòu)成。
本實用新型的優(yōu)點是(1)由于采用了三相輸入、單相輸出的變電電源裝置，可以使電網(wǎng)均衡供電，避免發(fā)生使電網(wǎng)三相供電不均的現(xiàn)象。(2)由于采用自動控制器，可以自動控制油溫，使油井達到最佳加熱狀態(tài)，減少電能損失，提高電熱效率。(3)由于該結(jié)構(gòu)的電加熱器可以使用不同材料制成，因此可以方便地調(diào)整加熱溫度，由于該加熱器的連接管為鋼質(zhì)管材強度較大，可以根據(jù)需要，連接在油管的任何部位，可以實現(xiàn)對油井加熱的最佳狀態(tài)。(4)安全措施齊全，自動化程度高，不會發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。


圖1是本實用新型在油井中安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是特殊變壓器的接線示意圖。
圖4是直流電源裝置接線示意圖。
圖5是自動控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖做進一步說明電源裝置1可由特殊的變壓器構(gòu)成(如圖3)，即在鐵芯的一邊有三組線圈組成，作為本變壓器的輸入端，而在鐵芯的另一邊有一組線圈構(gòu)成，作為本變壓器的輸出端。在輸入端的三組線圈中間的一個線圈與其它的兩個線圈纏繞方向相反，三個線圈分別與電源的三相電相連接。在輸出端的一組線圈中有多個抽頭，可以輸出不同的單相電壓。
電源裝置1也可以采用三相橋式可控硅整流電路(如圖4)構(gòu)成的直流電源。利用該裝置，有利于實現(xiàn)自動控制，并且設(shè)備簡單，成本低，安全可靠。
自動控制裝置是由單片機IC7(可選用PIC16CX系列，如PIC16C64)和外圍電路構(gòu)成(如圖5所示)，按其作用分成四個部分1、采樣電路原油溫度采樣電路T，由溫度傳感器T把井口原油溫度狀態(tài)信號輸入到IC7的腳17。
工作電壓采樣電路V，通過分壓器RV1、RV2把工作電壓狀態(tài)信號輸入到IC7的腳2。
工作電流采樣電路I，通過電流互感器TA、RI、CI、D7把工作電流狀態(tài)信號輸入到IC7的腳1。
漏電電流采樣電路LD，通過漏電電流監(jiān)測電路把漏電電流狀態(tài)信號輸入到IC7的腳18。
以上采樣電路把加熱器的幾個主要工作狀態(tài)參效通過單片機的數(shù)模轉(zhuǎn)換口送入單片機IC7，經(jīng)過處理后，一方面成為調(diào)整控制的依據(jù)，同時又進行實時顯示。
2、程序輸入和交換電路主要由按鈕AN1、AN2、AN3和IC8(可選用24LC02B)構(gòu)成，通過IC7的腳9--13的5個輸入輸出口，來進行編程、存貯和PC機通信。
3、顯示電路為了可靠，顯示電路由機械表(如圖5中的電流表、電壓表等)和電子顯示器兩部分構(gòu)成。而電子顯示器由IC1--IC6(可選用74LS164)六塊集成電路和六個數(shù)碼管組成串入并出顯示器。其顯示方式和顯示內(nèi)容完成由程序控制并由IC7的腳3和腳6輸出。除此之外，IC9的腳9--12設(shè)有4個發(fā)光二級管，分別顯示溫度過高、電壓過高、電流過大、漏電電流過大的告警狀態(tài)或正常狀態(tài)。
4、執(zhí)行機構(gòu)是對加熱器電源的控制和調(diào)整的電路，主要由譯碼器IC9(可選用74HC239)和三級管T1、T2、T3(可選用3DX203A)構(gòu)成的繼電器推動電路及三級管T4、T5可控硅觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路組成。當(dāng)原油溫度過高，T1導(dǎo)通J1吸合，J1的常閉接點斷開，KM失電，KM觸頭接點斷開，切斷加熱器電源，如果原油溫度過低或正常，則T1截止，J1釋放，為KM供電提供條件。同理，電流過大或電壓過高、漏電電流過大，均會使J2、J3吸合，切斷KM線圈電源，以保護加熱器不致?lián)p壞，或防止事故的發(fā)生。
井口原油溫度的高低，是通過調(diào)整加在加熱器上的電源電壓來實現(xiàn)的。也就是通過調(diào)整單向可控硅D1、D2(可選用KP300-10D)的導(dǎo)通角來實現(xiàn)的。因此只要改變D1、D2觸發(fā)脈沖占空比即可實現(xiàn)。而T5構(gòu)成的觸發(fā)脈沖形成電路所產(chǎn)生的脈沖是由IC9的腳7而來，完全受單片機IC7中程序控制。
以上各部分電路能夠有條不紊，按步就序，智能和諧的工作，完全是IC7控制電路自動執(zhí)行內(nèi)存程序的結(jié)果。
總之，自動控制裝置可將油井溫度、回路電阻、工作電壓、絕緣電阻、實時時間、工作電流、漏電電流等系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)通過儀表檢測后，輸入到單片機進行處理，若各參數(shù)均符合設(shè)定值，執(zhí)行機構(gòu)即可開機供電或連續(xù)工作，如果不符合設(shè)定值，將通過告警裝置進行告警。通過工況顯示儀表可顯示出油井溫度、電阻、電流、電壓等數(shù)值，以便隨時了解。若通過告警或工況顯示，發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定的參數(shù)可進行調(diào)整，如通過改變電壓，從而改變電流和油井溫度?；蛘咄ㄟ^更換加熱器改變電阻值，從而改變油井溫度。
加熱器9或11的連接管22由鋼質(zhì)管材制成，兩端做成油管螺紋。內(nèi)外絕緣層20、23由耐高溫、耐腐蝕的絕緣層材料如玻璃釉涂覆而成。發(fā)熱層24可由金屬膜如鎳鉻銅合金膜而構(gòu)成，或者用碳膜、有機膜如電致發(fā)熱有機膜，電阻絲或電阻條而構(gòu)成，其兩端與接線座相連接，接線座由片狀導(dǎo)體和螺栓構(gòu)成。導(dǎo)熱絕緣層25可由云母構(gòu)成，散熱保護層26可由不銹鋼或銅質(zhì)材料構(gòu)成。在連接管22的兩端安裝接箍19、28，接箍28上有接線座29，接箍19的上端安裝絕緣短接18及具有接線座16的接箍17，通過絕緣導(dǎo)線將接線座16、21及27、29連接在一起構(gòu)成加熱管總成。
加熱器還可由鑄鐵材料或高阻值的合金材料如鑲鉻合金等制成的油管短接，通過兩端的油管螺紋，直接聯(lián)接到油管柱中，利用鑄鐵或合金電阻較大而產(chǎn)生熱量加熱油管。
將絲堵(喇叭口)15與篩警14(或砂漏)通過油管短接連接在一起，篩管14(或砂漏)與油管13相聯(lián)結(jié)，油管13與套管5之間安裝有導(dǎo)電扶正器12，油管13上端聯(lián)接加熱器11，加熱器11通過油管和抽油泵10相聯(lián)接，抽油泵10上端聯(lián)接加熱器9，根據(jù)原油粘度、井深等因素，可在抽油泵10以上或其以下安裝多個加熱器。在加熱器9上安裝油管6，在油管6和套管5之間安裝絕緣扶正器8，根據(jù)情況，一般每根油管上可安裝2--3個絕緣扶正器。在距井口較近的一段距離內(nèi)(如50米以內(nèi))可安裝帶有絕緣內(nèi)襯的油管。在井口裝置與地面輸油管之間安裝絕緣卡箍，抽油桿與井口裝置接觸部分應(yīng)采用絕緣抽油桿。油管6的上端懸掛在絕緣油管掛4上。電源裝置1的一端通過電線和自動控制器2相連接，另一端和井口法蘭相連接，自動控制器2通過電纜和油管6相連接。通過油管6、加熱器9、抽油泵10、加熱器11、油管13、導(dǎo)電扶正器12、套管5形成電路，由于加熱器上的電阻作用，產(chǎn)生熱量加熱原油，為主加熱器。另外，在油管上通電，由于電流、電阻、渦流，集膚效應(yīng)，也能產(chǎn)生一定的熱量，加熱原油，稱付加熱器。
開機前，需測量油溫、回路電阻、工作電壓、絕緣電阻、實時時間，經(jīng)控制電路對信號處理后，確定各參數(shù)是否適合開機，若條件全部具備，即可開機，若不具備，應(yīng)進行調(diào)整。開機后在生產(chǎn)過程中，需監(jiān)測工作電流、工作電壓、漏電電流、油溫、實時時間等，將測得的以上參數(shù)信號通過控制電路與規(guī)定值進行比較，若告警裝置發(fā)出告警，就需進行調(diào)整，如溫度低于規(guī)定值，應(yīng)改變電壓，使其所產(chǎn)生的熱量可以達到預(yù)定的溫度，以保持正常的生產(chǎn)，如漏電電流超過規(guī)定值，則自動發(fā)出告警信號并切斷電源。
權(quán)利要求1．一種由電源裝置(1)、絕緣油管掛(4)、油管(6、13)、加熱器(9、11)、油管扶正器(8)、套管(5)構(gòu)成的油井電加熱裝置，油管(6)通過絕緣油管掛(4)懸掛在井口裝置上，電源裝置(1)通過電纜分別與油管(6)、套管(5)相連接，在油管(6)與套管(5)之間有油管扶正器(8)，加熱器(9、11)安裝在油管(6、13)中間，其特征是(1)在電源裝置(1)與油管(6)之間的電纜上連接有自動控制裝置(2)，自動控制裝置(2)由采樣電路(T、V、I、LD)、顯示電路(IC1--IC6、S1--S6)、程序輸入和交換電路(IC8)、執(zhí)行機構(gòu)(IC9、T1、T2、T3等)分別與控制電路(IC7)相連接，執(zhí)行機構(gòu)還和供電電源相連接。(2)電源裝置(1)是由三相輸入，單相輸出的變電裝置構(gòu)成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井電加熱裝置，其特征是加熱器由連接管(22)，及其外表面上的絕緣層(23)、發(fā)熱層(24)、導(dǎo)熱絕緣層(25)、散熱保護層(26)和接線座(21、27)構(gòu)成，接線座(21、27)和發(fā)熱層(24)兩端相連接，在連接管(22)的內(nèi)表面上涂有絕緣層(20)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井電加熱裝置，其特征是加熱器由鑄鐵材料制成的油管短接構(gòu)成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油井電加熱裝置，其特征是電源裝置是由三相橋式可控硅整流電路構(gòu)成。
專利摘要本實用新型屬于原油開采領(lǐng)域,涉及一種電加熱裝置。它主要由電源、自動控制裝置和油管套管相連接,油管中間安裝有加熱器構(gòu)成。電源由三相輸入、單相輸出的變電裝置構(gòu)成,加熱器可安裝在油管的任何位置上。通過自動控制裝置可隨時監(jiān)測有關(guān)參數(shù)。利用該裝置,可以使電網(wǎng)均衡供電,避免發(fā)生三相供電不均的現(xiàn)象,可自動控制油溫,減少電能損失,提高電熱效率。安全措施齊全,自動化程度高。適合于開采凝固點高、粘度大的油井原油。
文檔編號E21B36/04GK2309418SQ9723082
公開日1999年3月3日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月26日
發(fā)明者侯富強, 王衛(wèi)萍, 李江偉, 張琳 申請人:侯富強