CN102176795A - 采油用碳纤维膨胀发热电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发热电缆，尤其涉及一种开采稠油及高凝油采油用碳纤维膨胀发热电缆。采油用碳纤维膨胀发热电缆，结构如下：芯部是密封层及密封层内部设置的隔离膨胀腔构成，隔离膨胀腔内设有膨胀填充物；密封层上镶嵌有碳纤维发热线，密封层的外部包裹一层与密封层材料相同的防护层。本发明的优点效果：1、发热电缆的电热转换效率高，消耗相同的电能，可以发出更多的热量。2、发热电缆遇热膨胀，能够提高发热电缆与空心抽油杆的热传导能力，避免发热电缆内部的温度过高损坏绝缘，延长发热电缆的使用寿命。3、电缆的重量轻，只有传统中频加热电缆重量的一半左右，节能效果也十分显著。

Description

采油用碳纤维膨胀发热电缆

技术领域

本发明涉及一种发热电缆，特别是涉及一种稠油及高凝油开采专用的碳纤维膨胀发热电缆。

背景技术

稠油及高凝油开采时必须采用专用加热电缆，以便提高原油的流动性。目前，广泛采用的发热电缆是一种中频发热电缆，俗称铜芯铁铠电缆。电缆的中芯是铜，外皮是铁铠，铜芯与铁铠外皮之间有绝缘层。将铜芯铁铠电缆放入空心抽油杆内，在电缆的下端将铜芯与铁铠短接，使铜芯与铁铠构成一条导电回路。当发热电缆施加频率500Hz～1000Hz、电压1200V左右的中频电压时，发热电缆中便会流过同频率电流。由于趋肤效应，铁铠电阻增大，从而产生电阻发热。改变供电频率，可以改变铁铠的电阻，从而改变铁铠的发热量。

由于发热原理及电缆构造的限制，这种中频发热存在以下问题：1、必须装配大功率中频变压器。由于中频电缆的整体电阻较大，为了提供必要的负载电流，需要中频变压器为中频电缆提供足够高的供电电压。由于变压器的工作频率较高，使得变压器的损耗增大，从而一定程度上降低了发热电缆的整体发热效率，同时也增加了设备体积、重量和成本； 2、发热电缆自重大，1000米将近1.5吨。在采油过程中，发热电缆随泵体和抽油杆由电机拖动做上下往复运动。发热电缆的自重越高，对电机的功率要求也就越高，同时也增加了电机消耗的电能；3、为了使得中频发热电缆的安装成为可能，结构尺寸上，中频发热电缆的外径必须小于空心抽油杆的内径，即发热电缆的外表面与空心抽油杆的内表面存在间隙，严重影响发热电缆向抽油杆的传热效果，使得发热电缆内部温度非常高，容易造成发热电缆绝缘老化，降低发热电缆的绝缘性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采油用碳纤维膨胀发热电缆，其目的在于：采用碳纤维作为发热体，可以提高发热电缆的电热转换效率，实现节能的目标；使发热电缆具有热膨胀特性，可以提高发热电缆与空心抽油杆的热传导能力，避免发热电缆内部的温度过高损坏绝缘，延长发热电缆的使用寿命。

为达上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

采油用碳纤维膨胀发热电缆，其结构如下：芯部是由密封层及密封层内部设置的隔离膨胀腔构成，隔离膨胀腔内设有膨胀填充物；密封层上镶嵌有碳纤维发热线，密封层的外部包裹一层与密封层材料相同的防护层。

所述的密封层由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成。

所述的膨胀填充物为可汽化物质。

所述的可汽化物质为无杂质蒸馏水。

所述的防护层是由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成。

所述的碳纤维发热线沿着密封层外圆周均匀分布。

由于采用上述结构，使得本发明发热电缆具有如下优点和效果：

1、电缆的密封层和外护套采用分割隔离膨胀腔结构，当电缆发热达到膨胀腔内的填充物汽化温度时，填充物汽化，从而使得密封层径向膨胀，其结果使得发热电缆的外防护层与空心抽油杆的内壁无间隙接触；

2、发热体采用新型碳纤维发热电缆，其重量轻，在加热温度范围内不发生氧化；

3、采用了新型发热体和结构，减轻了电缆的重量，从而减轻了抽油系统电机的功率要求，也在一定程度上提高了加热系统的发热效率。

4、采用碳纤维作为发热体，可以提高发热电缆的电热转换效率，实现节能的目标。

附图说明

图1所示为本发明的结构示意图。

图中：1、隔离膨胀腔；2、硅胶基复合材料密封层；3、碳纤维发热线；4、外防护层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。

如图1所示，本发明采油用碳纤维膨胀发热电缆，其结构如下：芯部是由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成的密封层2和密封层2的内部设置的隔离膨胀腔1构成，隔离膨胀腔1内设有膨胀填充物；密封层2上镶嵌碳纤维发热线3，碳纤维发热线3沿着密封层2外圆周均匀分布；密封层2的外面包裹一层防护层4，防护层4也是由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成。

上述的发热电缆与抽油杆无间隙结构。

上述的膨胀填充物为可汽化物质，最佳为无杂质蒸馏水。

密封层要求遇热膨胀、遇冷收缩、耐高温，并且具有良好的绝缘性能和良好的导热性能。密封层不仅对碳纤维起支撑固定作用，同时还能使碳纤维之间绝缘。密封层良好的导热性能可以使碳纤维发出的热量均匀地分布在电缆内部的各个地方。碳纤维是发热体。防护层使碳纤维与抽油杆相互绝缘。防护层还能对电缆内部的碳纤维起保护作用，防止外部物体将碳纤维碰伤，同时也防止油、水等进入电缆内部。

Claims (6)

1.采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于结构如下：芯部是密封层及密封层内部设置的隔离膨胀腔构成，隔离膨胀腔内设有膨胀填充物；密封层上镶嵌有碳纤维发热线，密封层的外部包裹一层与密封层材料相同的防护层。

2.根据权利要求1所述的采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于所述的密封层由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成。

3.根据权利要求1所述的采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于所述的膨胀填充物为可汽化物质。

4.根据权利要求3所述的采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于所述的可汽化物质为无杂质蒸馏水。

5.根据权利要求1所述的采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于所述的防护层是由具有热膨胀、导热、绝缘、耐高温特性的硅胶基复合材料制成。

6.根据权利要求1所述的采油用碳纤维膨胀发热电缆，其特征在于所述的碳纤维发热线沿着密封层外圆周均匀分布。

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