專利名稱：調制波油管電熱采油、清蠟裝置的制作方法
專利說明調制波油管電熱采油、清蠟裝置 本發(fā)明涉及一種調制波油管電熱采油、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，為了達到降粘、防蠟、清蠟，提高采油效率目的，在總結采油過程中使用化學方法和物理方法利、弊的基礎上，考慮到電熱裝置結構簡單、成本低廉、運行穩(wěn)定可靠、效果好、使用壽命長，管理、運行、維護費用低廉、系統(tǒng)節(jié)能等優(yōu)勢，比較提倡使用電熱裝置?，F有技術中，用于采油泵上的電熱裝置結構類型較多，在運行中顯現出許多不足之處，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化為熱能。使很大一部分電能由于電磁感應作用，在套管上轉化為熱能，傳導給地層而散失，浪費了大量電能。再如采用直流供電，將出現井下電化學腐蝕作用，嚴重腐蝕井下工具。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、電熱元件及絕緣導熱體組成基本構件——電加熱管，電加熱管相互連接成泵桿，上端與抽油桿和連結吊卡相連，下端與抽油泵相連。控制電源提供電力，與電熱元件和空心管構成電的閉合回路。上述“石油熱采器”只能對抽油泵上方的原油進行加熱，位于抽油泵下方的稠油不易進入泵體內，抽油泵的效率較低。又如專利號為ZL94230220.6實用新型專利記載的“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，目前國內外現有的各種油管電加熱技術中，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系，井下油管與配電系統(tǒng)的電聯接，均采用短電纜配合電泵井口導出等方法。其缺點是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，經常出現斷節(jié)短路現象，事故率高；4、易出現打火現象引發(fā)火災，安全性差；5、作業(yè)施工麻煩等。嚴重影響油管電加熱技術的正常發(fā)揮和生產的順利進行。
上述油管加熱裝置中，通過絕緣短節(jié)連接油管結構設計不合理，耐高溫抗拉能力不足，導致絕緣短節(jié)斷裂事故時有發(fā)生，嚴重影響原油生產的正常進行。本發(fā)明克服了上述現有技術之不足，其目的在于提供一種調制波油管電熱采油、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制成頻率為0～20Hz可調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。根據井下液體礦化度大小，在0～20Hz的范圍內選擇合適的頻率運行；原則上確保不產生電化學腐蝕作用的前提下，盡可能選用低頻運行，盡量消除感性負載，減小感生熱損。這是本發(fā)明關鍵技術所在。
本發(fā)明另一目的在于所提供的裝置上設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系，起到絕緣作用，并具有很強的高壓密封性；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手段實現的。
一種調制波油管電熱采油、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)。上述懸掛器上設有接電壓線螺孔，用于連接導線，確保電流由導線經過本懸掛器流經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；或由整體高強度金屬加工成一體。下懸掛體內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。懸掛器內孔帶有加厚油管扣，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成電回路。
為了防止抽油桿觸及油管將電導出，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柱體之間的絕緣質所組成。該絕緣短節(jié)的作用在于連接外管體和內柱體，并使外管體和內柱體兩者之間絕緣。為了便于連接外管體和內柱體，上述外管體的內壁上加工有內螺紋；內柱體的外壁上加工有外螺紋，與絕緣質螺紋相連接。
為了增強絕緣質整體強度，上述絕緣質的絕緣質中可交錯設置有相互隔離的內承壓環(huán)和外承壓環(huán)。內承壓環(huán)內環(huán)表面上加工有與內柱體外螺紋相連接的內螺紋；外承壓環(huán)的外環(huán)表面上加工有與外管體內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)，能夠將拉力轉換成多層壓力結構。
為了使泵外原油具有更好的熱態(tài)流動性，便于原油進泵。在泵下接有越泵加熱器，對油層原油進行強力快速加熱，一方面提高原油產量，另一方面便于沉砂減小泵的磨損，防止砂卡、降低事故率，確保生產順利進行。上述越泵加熱器的加熱功率，可以通過調整其電阻值的辦法來改變。
本裝置所采用的調制波單相交流電源，能將輸入的工頻交流電調制為單相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。調制波單相調頻電源的兩個輸出電極由地面導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，構成電回路。
本發(fā)明所提供的調制波油管電熱采油、清蠟裝置，與現有技術相比具有以下優(yōu)點1、本裝置利用調制波低頻單相交流電源供電，使電熱轉化在理想的載體--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腐蝕副作用對井下工具的破壞。自耗能量低是本裝置技術關鍵之一。
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，簡化了設備結構。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。同時，具有承重、絕緣、密封、導電四種功能。
3、本裝置可與任何類型泵和井口配套使用，實現泵上或過泵加熱；而且成本低，適用性強。
4、本裝置采用越泵加熱器能夠真正達到過泵加熱的目的，有助于提高原油產量，有利于沉砂，減小泵的磨損，防止砂卡，確保生產順利進行。
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、本裝置技術領先、結構簡單、運行穩(wěn)定、性能可靠、使用壽命長、管理維護費用低。
7、本裝置抽油桿所采用的絕緣短節(jié)，設計結構合理，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)明具體實施例結構示意圖。
圖2為本發(fā)明具體實施例懸掛器結構示意圖。
圖3為本發(fā)明具體實施例絕緣短節(jié)結構示意圖。
下面結合附圖詳細介紹本發(fā)明實施例。本實施例中，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，構成電回路。調制波單相交流電源11，將工頻交流電調制成0～20Hz可變頻輸出的調制波單相交流電源，給井下設備供電；將電源11兩個輸出電極通過地面導線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。上述的油管4和越泵加熱器8兼作電熱轉換體。具體結構參見圖1。
本實施例中，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系。同時在上、下絕緣墊13上各設有密封圈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的包圍中，確保用電安全。在懸掛器1的外圓徑向設有接電壓線螺孔17，用于連接電源導線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油管串的重量拉力，又能將電流通過懸掛器導入油管4上端，且不與井口發(fā)生短路現象，又具有很強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行。具體結構參見圖2。
本實施例中，為了防止抽油桿10觸及油管4，抽油桿10上設有絕緣短節(jié)3，該絕緣短節(jié)3由設置在外管體21和內柱體24之間的絕緣質22所組成。也可以將抽油桿10上端加工有外螺紋替代內柱體24與絕緣質22連接。上述外管體21內壁上加工有內螺紋25；內柱體24外壁上加工有外螺紋26，與絕緣質22及交錯設置在絕緣質22中相互隔離的內、外承壓環(huán)23螺紋連接。上述絕緣短節(jié)能夠將拉力轉換成多層壓力結構。具體結構參見圖3。
權利要求
1.一種調制波油管電熱采油、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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所說的油管[4]上端設有法蘭式絕緣油管懸掛器[1]。
4.根據權利要求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.根據權利要求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；或由整體高強度金屬加工成一體。
6.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于所說的懸掛器[1]上設有用于連接導線的壓線螺孔[16]。
7.根據權利要求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]上設有密封圈[15]。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所說的下懸掛體[9]內扣連接油管變扣接頭，變扣接頭下連有油管[4]。
9.根據權利要求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]和內柱體[24]之間的絕緣質[22]所組成，外管體[21]內壁上加工有內螺紋[25]；內柱體[24]外壁上加工有外螺紋[26]，與絕緣質[22]螺紋相連接。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于所說的絕緣質[22]的絕緣質中可交錯設置有相互隔離的內、外承壓環(huán)[23]。
11.根據權利要求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]之間設有接觸器[9]，構成電回路。
全文摘要
一種調制波油管電熱采油、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，其特點是電源采用調制波單相交流電源，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；或由整體高強度金屬加工成一體。懸掛器上設有用于連接導線的壓線螺孔。本裝置采用調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、導電四種功能；采用的絕緣短節(jié)，設計結構合理，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)先權日2003年7月11日
發(fā)明者李載敏 申請人:李載敏