CN102143619A - 油井加热电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井加热电缆，包括外护套，其特殊之处是：在外护套内设有外绝缘层，在外绝缘层内设有绞合在一起的多根导线，在所述的多根导线上均布缠绕有沿导线螺旋布置的多根碳纤维发热体，在导线的外面沿电缆长度方向间隔缠绕有多个导电带，位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体通过导电带分别与对应不同相的两根导线依次相联形成相间电阻。优点是：电热转换效率高达98%，发热功率大、温度高，发热温度可达400℃，高温状态下使用不氧化，其单位面积的电流的负荷不发生改变；节能达到30%以上，节能效果明显；发热均衡、稳定，使用寿命长，可以达到10年，并且无需维护；使用范围广，可用于油井，油罐，油管，化工水汽管路加热。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别涉及一种油井加热电缆。
背景技术
油井加热电缆用于石油开采，尤其是在稠油的开采过程中。因地下原油中含有大量石蜡，随着原油抽油杆提升较慢，接近地表层原油的温度相应下降，出现石蜡凝结现象，油井原油流量也相应降低。为了提高原油产量，需要在油井抽油杆内安装一根加热电缆，提升原油温度，以达到温度补偿，从而提高原油的流动性能。
现有的电加热电缆由于其电热体大都是合金材料，因此耗电量大、热转换效率低，只能达到 70％；电缆长度难以做长，通常只能达到1KM，发热温度较低，一般在200℃左右，而且发热不均衡，易烧断、易损耗，电缆使用寿命也较短，一般需一年左右更换一次，并且需要经常维护，更换电缆施工复杂，耗费大量人力物力，这都大大增加了石油开采成本。
CN101888721A公开了一种油井加热电缆，包括多根电阻合金丝绞合而成的加热导体、包裹在加热导体外的耐高温耐腐蚀绝缘包裹层、绕包在耐高温耐腐蚀绝缘包裹层上的带状加热膜包裹层、套装在带状加热膜包裹层外的内层金属套管层、以及套装在内层金属套管层上的外层金属套管层。这种油井加热电缆存在的问题是：1、加热导体仍采用多根电阻合金丝绞合而成，耗电量大、热转换效率低，节能效果差，而且由于发热后加热导体会氧化，因此使用寿命短；2、带状加热膜包裹层虽然采用碳纤维制备而成，但其绕包在耐高温耐腐蚀绝缘包裹层外面，无法实现加热功能，只能对加热导体起到保温功效，碳纤维的自身特性没有得到充分的利用；3、由于耐高温耐腐蚀绝缘包裹层是由耐高温的氟塑料绝缘料或硅橡胶绝缘料制成，而氟塑料绝缘料或硅橡胶绝缘料的长期使用温度在250℃左右，因此该电缆发热温度较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节能、热转换效率高，发热均衡、稳定，发热温度高，使用寿命长的油井加热电缆。
本发明是这样实现的：它包括外护套，其特殊之处是：在外护套内设有外绝缘层，在外绝缘层内设有绞合在一起的多根导线，在所述的多根导线上均布缠绕有沿导线螺旋布置的多根碳纤维发热体，在导线的外面沿电缆长度方向间隔缠绕有多个导电带，位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体通过导电带分别与对应不同相的两根导线依次相联形成相间电阻。
上述的油井加热电缆，所述的导线为三根且分别与A、B、C相对应，所述的碳纤维发热体为三根且分别位于相邻的两根导线与外绝缘层之间，以用于联接三相电源。
上述的油井加热电缆，所述的导线为二根，所述的碳纤维发热体为二根且分别位于二根导线与外绝缘层之间，以用于联接二相电源。
上述的油井加热电缆，在外护套与外绝缘层之间设有不锈钢丝编织层，以提高电缆的整体抗拉强度并使电缆发热均匀。
上述的油井加热电缆，所述的导线是由镀锡铜或镀银铜导体和绕包在导体上的内绝缘层构成，以确保耐温性能。
上述的油井加热电缆，所述的外绝缘层是由云母带绕包而成，以增强该加热电缆的耐温性能。
上述的油井加热电缆，所述的外护套两端封闭且一端引出所述的多根导线，在外护套内充有惰性气体，以提高该加热电缆的使用寿命。
上述的油井加热电缆，所述的碳纤维发热体是由若干根碳纤维烧结而成。
上述的油井加热电缆，所述的多个导电带沿电缆长度方向等距布置，以确保发热均匀。
上述的油井加热电缆，所述的外护套是由不锈钢带制成，以达到抗拉、耐磨、耐油、耐酸、耐腐蚀的要求，并使电缆达到2KM的超长长度。
本发明的优点是：
1、由于在导线上均布缠绕有多根碳纤维发热体，依次交替与每根导线电联接的多个导电带分别与多根碳纤维发热体电接触，其相当于在每根导线上对应每个导电带的接点处分别并联多个由碳纤维发热体形成的电阻，对于n个相等的电阻并联，总电阻R并=R/n，因此总电阻值成倍减小；而碳纤维发热体在发热过程中没有可见光，因此电热转换效率高达98%，发热功率大、温度高，发热温度可达400℃，高温状态下使用不氧化，其单位面积的电流的负荷不发生改变；另外热传导速度与发热体表面积成正比，而碳纤维单根直径只有0.02mm，碳纤维发热体是由若干根碳纤维组成，其表面积远远大于合金电热体。因此，该加热电缆与传统的合金电热体加热电缆相比可实现节能达到30%以上，节能效果明显。
2、由于在每根导线上对应每个导电带的接点处分别并联多个由碳纤维发热体形成的电阻，而在每根导线上对应每个接点处的电流电压相等，因此发热均衡、稳定；而且碳纤维发热体发热后不会氧化，因此使用寿命长，可以达到10年，并且无需维护。
3、使用范围广，可用于油井，油罐，油管，化工水汽管路加热，也可以代替传统金属加热材料使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1的A-A剖面图（对应实施例1）；
图3是本发明的碳纤维发热体围绕导线一个循环联接的电路原理图（对应实施例1）；
图4是图1的A-A剖面图（对应实施例2）；
图5是本发明的碳纤维发热体围绕导线一个循环联接的电路原理图（对应实施例2）。
图中：外护套1，外绝缘层2，不锈钢丝编织层3，导体4，内绝缘层5，碳纤维发热体6，导电带7，惰性气体8。
具体实施方式
实施例1
如图1～图3所示，该油井加热电缆包括一个外护套1，所述的外护套1是由不锈钢带拉拔并沿纵缝焊接而成，在外护套1内设有外绝缘层2，在外护套1与外绝缘层2之间设有不锈钢丝编织层3，以提高电缆的整体抗拉强度并使电缆发热均匀。在外绝缘层2内设有绞合在一起的多根导线，本实施例中所述的导线以三根为例且分别与A、B、C相对应，以用于联接三相电源。每根导线是由绞合在一起的镀锡铜或镀银铜导体4和绕包在导体4上的内绝缘层5构成，所述的外绝缘层2和内绝缘层5是由云母带绕包而成，以增强该加热电缆的耐温性能。在三根导线上均布缠绕有多根沿导线螺旋布置的碳纤维发热体6，碳纤维发热体6是由若干根碳纤维烧结而成，本实施例碳纤维发热体以三根为例且分别位于相邻的两根导线与外绝缘层2之间，以使该加热电缆发热均匀。在三根导线的外面沿电缆长度方向间隔缠绕有多个导电带7，多个导电带7沿电缆长度方向等距布置，所述的多个导电带7依次交替与A、B、C相导线电联接，每个导电带7分别与所述的多根碳纤维发热体6电接触，即位于两个相邻的导电带7之间的碳纤维发热体6通过导电带7分别与对应不同相的两根导线依次相联形成相间电阻，每个导电带7的内端缠绕在一根导线的导体上、外端在三根导线上缠绕两圈且将碳纤维发热体6夹在两圈碳纤维发热体6之间。
所述的外护套1两端封闭且一端引出所述的三根导线，在外护套1内充有惰性气体8，以提高该加热电缆的使用寿命。
实施例2
如图1、图4和图5所示，该油井加热电缆包括一个外护套1，在外护套1内设有外绝缘层2，在外绝缘层2内设有绞合在一起的二根导线，在二根导线上均布缠绕有多根沿导线螺旋布置的碳纤维发热体6，所述的碳纤维发热体6为二根且分别位于二根导线与外绝缘层2之间，以用于联接二相电源。其它结构同实施例1。
本发明中的导线和碳纤维发热体6还可为六根、九根等3N根或四根、八根等2N根（N为自然数），当为3N根时可用于联接三相电源，当为2N根时用于联接二相电源。
Claims (10)
1.一种油井加热电缆，包括外护套，其特征是：在外护套内设有外绝缘层，在外绝缘层内设有绞合在一起的多根导线，在所述的多根导线上均布缠绕有沿导线螺旋布置的多根碳纤维发热体，在导线的外面沿电缆长度方向间隔缠绕有多个导电带，位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体通过导电带分别与对应不同相的两根导线依次相联形成相间电阻。
2.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：所述的导线为三根且分别与A、B、C相对应，所述的碳纤维发热体为三根且分别位于相邻的两根导线与外绝缘层之间。
3.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：所述的导线为二根，所述的碳纤维发热体为二根且分别位于二根导线与外绝缘层之间。
4.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：在外护套与外绝缘层之间设有不锈钢丝编织层。
5.根据权利要求1或3所述的油井加热电缆，其特征是：所述的导线是由镀锡铜或镀银铜导体和绕包在导体上的内绝缘层构成。
6.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：所述的外绝缘层是由云母带绕包而成。
7.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：所述的外护套两端封闭且一端引出所述的多根导线，在外护套内充有惰性气体。
8.根据权利要求1或3所述的油井加热电缆，其特征是：所述的碳纤维发热体是由若干根碳纤维烧结而成。
9.根据权利要求1所述的油井加热电缆，其特征是：所述的多个导电带沿电缆长度方向等距布置。
10.根据权利要求1或7所述的油井加热电缆，其特征是：所述的外护套是由不锈钢带制成。
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Effective date of registration: 20150217 Address after: 121000 Jinzhou City, Liaoning province Linghe District Liuhua North No. 5-25 Patentee after: Li Ji Patentee after: SHENXING CABLE GROUP Co.,Ltd. Address before: 121000 Jinzhou City, Liaoning province Linghe District Liuhua North No. 5-25 Patentee before: Li Ji |
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Denomination of invention: Heating cable for oil wells Effective date of registration: 20151215 Granted publication date: 20130102 Pledgee: Jinzhou rural credit cooperative Limited by Share Ltd. Pledgor: Li Ji|SHENXING CABLE GROUP Co.,Ltd. Registration number: 2015130000023 |
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Date of cancellation: 20231129 Granted publication date: 20130102 Pledgee: Jinzhou rural credit cooperative Limited by Share Ltd. Pledgor: Li Ji|SHENXING CABLE GROUP Co.,Ltd. Registration number: 2015130000023 |
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Granted publication date: 20130102 |
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