CN103836296B - 太阳能微波加热波导输油管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能微波加热波导输油管，包括电源部和若干个依次串联接通的输运部，其中，电源部包括用于提供电能的太阳能电池板，输运部包括发射单元、波导单元和输运单元，输运单元和波导单元均沿输油管轴线方向贯通连接并相互间隔设置，发射单元设置在波导单元的侧壁上形成管状波导无损耗连接；电源部与发射单元相连接来向其供电，发射单元产生微波来射入波导单元，以加热波导单元内的稠油。本发明利用了太阳能而又对环境无害，而且加热和输运过程在同一管中同步进行，这样既简化了加热程序同时也实现了即时加热避免了热量的流失浪费，用于地下稠油开采输运效率高。

Description

太阳能微波加热波导输油管
技术领域
本发明涉及页岩油气探采领域，尤其是太阳能微波加热波导输油管。
背景技术
稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油，因为稠油的密度大，也叫做重油。稠油的含水量低，黏度随温度变化改变显著,如温度增加8～9。黏度可减少一半。因此，对稠油的开采、输送，多用热力降低其黏度,如蒸气驱动、热油循环、火烧油层等；也可采用掺入稀油、乳化、加入活性剂降低其黏度。在油层温度下，脱气原油黏度大于l0000毫帕·秒的原油称为特稠原油。稠油的温度越低，其粘度越高，越不利于开采。
此外，油井生产时油流从井底向井口的流动过程中，温度是逐渐降低的。温度降低的因素，主要有两个：一个与地温梯度有关，即油流上升过程中由于地层温度是逐渐降低的，因而油流通过油管和套管不断把热量传给地层，使油流体本身温度降低。另一个因素与稠油中气体析出有关。当气体从稠油中分离出来时，体积膨胀，流速增加，需要吸收一部分热量。以上两因素导致了稠油本身由温度降低而引起的粘稠度增加，以致影响流动的速度和阻力，这是在输运过程中亟待解决的问题。现有的向地下输入蒸汽将油体热溶化的方法过于直接，加上地层及油体的含水量和热吸收问题，从而使蒸汽所带的巨大热量的散失消耗成为重要的能源浪费问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种简化了加热程序、提高输运效率的太阳能微波加热波导输油管。
为实现上述目的，本发明太阳能微波加热波导输油管，包括电源部和若干个依次串联接通的输运部，其中，电源部包括用于提供电能的太阳能电池板，输运部包括发射单元、波导单元和输运单元，输运单元和波导单元均沿输油管轴线方向贯通连接并相互间隔设置，发射单元设置在波导单元的侧壁上形成管状波导无损耗连接；电源部与发射单元相连接来向其供电，发射单元产生微波来射入波导单元，以加热波导单元内的稠油。
进一步，所述发射单元、波导单元、输运单元依次串联连接形成T形结构。
进一步，所述波导单元包括主接口、内接口、外接口，所述输运单元设置内接口、外接口；所述波导单元通过其主接口与所述发射单元一体连接设置；所述波导单元和所述输运单元通过其各自的内接口彼此连接，同时通过各自的外接口将若干所述输运部彼此串联一体形成内部贯通的管状结构的波导输油管。
进一步，所述发射单元与波导单元的管状连接空间内以低微波损耗的介质片插入隔离并密封，形成低损耗微波通过结构。
进一步，所述低微波损耗介质片为聚四氟乙烯片。
进一步，所述波导单元与输运单元的外表层均有油密封隔热保温层，所述波导单元与输运单元之间的长度比例与保温温度匹配设置。
进一步，所述发射单元与波导单元、所述波导单元与输运单元的连接结构按微波反射驻波比最小设置。
进一步，所述发射单元发射的微波频率设置与水的微波吸收谱相对应。
进一步，所述发射单元产生微波加热稠油中所含的水分，进而使稠油的整体温度逐渐升高。
进一步，所述电源部包括所述太阳能电池板、汇流装置、电源管理装置，所述太阳能电池板通过汇流装置将电力输送给电源管理装置，并进行微波的电源转换，转换后的电力受控供给所述发射单元。
本发明利用了太阳能而又对环境无害，而且加热和输运过程在同一管中同步进行，这样既简化了加热程序同时也实现了即时加热避免了热量的流失浪费，用于地下稠油开采输运效率高。
附图说明
图1为本发明的排列结构示意图；
图2为本发明的工作示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1、2所示，本发明太阳能微波加热波导输油管包括两部分：电源部和输运部2。太阳能电池板（图中未示）、汇流装置（图中未示）、电源管理装置（图中未示）、发射单元11依次串联电气连接形成电源部。发射单元11、波导单元13、输运单元12依次串联连接形成T形的输运部2。
其中，输运单元12和波导单元13均沿输油管轴线方向贯通连接并相互间隔设置，发射单元11设置在波导单元13的侧壁上形成管状波导无损耗连接。波导单元13共设置主接口、内接口、外接口，输运单元12设置内接口、外接口。波导单元13通过其主接口与发射单元11一体连接设置；波导单元13和输运单元12通过其各自的内接口彼此连接，同时通过各自的外接口将若干个输运部2彼此串联一体形成内部贯通的管状结构的波导输油管1。
发射单元11与波导单元13的一体连接为管状波导无损耗连接，其管状连接空间以低微波损耗的介质片14插入隔离并密封，形成低损耗微波通过结构。低微波损耗介质片14首选聚四氟乙烯类材料。波导单元13与输运单元12的外表层均有油密封隔热保温层16，其两单元之间的长度比例与保温温度匹配设置。发射单元11与波导单元13、波导单元13与输运单元12的连接结构按微波反射驻波比最小设置。发射单元11发射的微波频率设置与水的微波吸收谱相对应，功率可受控设定。
工作时，太阳能电池板（图中未示）通过汇流装置（图中未示）将电力输送给电源管理装置（图中未示）并进行微波的电源转换，转换后的电力受控供给发射单元11产生微波，并通过低微波损耗的介质片14射入波导单元13，也就是进入了波导输油管1。此时波导输油管1的内部充满流动的稠油，其中所含的水成分被微波瞬间加热而升温，并带动稠油的整体温度逐渐升高，进而导致整体的粘滞性减小、流动改善、更易于管道输运。
本发明中，将微波加热和油体输运集成于一体实现，并采用微波逐段加热方式来实现加热油体，从而保证了油从井底向井口的流动过程中，温度保持相对稳定。在开采稠油的过程中利用太阳能所发电力在微波波导管中产生微波并用于直接加热稠油中的水分以使整个油体的温度不断上升，当温度达到一定的设定值时稠油的粘性降低，这样稠油并不需要使用化学制剂就可在兼做输油管的波导管中流动，以达到输运目的。即利用了太阳能而又对环境无害，而且加热和输运过程在同一管中同步进行，这样既简化了加热程序同时也实现了即时加热避免了热量的流失浪费，用于地下稠油开采输运效率高。

Claims (9)

1.太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，包括电源部和若干个依次串联接通的输运部，其中，电源部包括用于提供电能的太阳能电池板，输运部包括发射单元、波导单元和输运单元，输运单元和波导单元均沿输油管轴线方向贯通连接并相互间隔设置，发射单元设置在波导单元的侧壁上形成管状波导无损耗连接；电源部与发射单元相连接来向其供电，发射单元产生微波来射入波导单元，以加热波导单元内的稠油；
所述波导单元包括主接口、内接口、外接口，所述输运单元设置内接口、外接口；所述波导单元通过其主接口与所述发射单元一体连接设置；所述波导单元和所述输运单元通过其各自的内接口彼此连接，同时通过各自的外接口将若干所述输运部彼此串联一体形成内部贯通的管状结构的波导输油管；所述波导单元与输运单元之间的长度比例与保温温度匹配设置。
2.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述发射单元、波导单元、输运单元依次串联连接形成T形结构。
3.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述发射单元与波导单元的管状连接空间内以低微波损耗介质片插入隔离并密封，形成低损耗微波通过结构。
4.如权利要求3所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述低微波损耗介质片为聚四氟乙烯片。
5.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述波导单元与输运单元的外表层均有油密封隔热保温层。
6.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述发射单元与波导单元、所述波导单元与输运单元的连接结构按微波反射驻波比最小设置。
7.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述发射单元发射的微波频率设置与水的微波吸收谱相对应。
8.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述发射单元产生微波加热稠油中所含的水分，进而使稠油的整体温度逐渐升高。
9.如权利要求1所述的太阳能微波加热波导输油管，其特征在于，所述电源部包括太阳能电池板、汇流装置、电源管理装置，所述太阳能电池板通过汇流装置将电力输送给电源管理装置，并进行微波的电源转换，转换后的电力受控供给所述发射单元。
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