CN106014338B - 一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，包括空心动子轴，空心动子轴设置有发电机动子磁极，发电机动子磁极均连接发电机动子滑向套，发电机动子滑向套外侧套接有发电机定子外壳和电磁降粘防腊加热装置外管，发电机定子外壳固定有发电机定子铁芯，发电机定子铁芯绝缘密封设置有发电机定子绕组，发电机定子绕组设置有发电机定子滑向套，发电机定子绕组电连接有电磁降粘防腊加热装置线圈，电磁降粘防腊加热装置线圈绝缘设置在密闭腔体内。实现电磁对原油分子进行剪切，达到给原油降粘的目的；大大提高了油井原油采收率，节约大量的劳动力和采油成本。

Description

一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体来说，涉及一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统。

背景技术

随着我国石油资源滚动勘探开发的深入，主力油田已经进入开采的中后期阶段，石油地下储量日趋下降，各大油田的主要生产油井大多属于高含水油井，为了产量接替，近十年来陆续勘探开发出一些新的稠油资源。我国拥有丰富的稠油资源，稠油具有比重大（0.9以上）、粘度高（50℃时达到1700Mpa.S）、轻馏分低（一般只有4%左右）、含腊量少（低于5%）和凝固点不高（5～22℃）等特点，给原油生产带来了新的挑战。稠油在油层条件下能流入井筒，但在举升的过程中，随着压力的不断下降，稠油因脱气而变得越来越稠，加上稠油在举升的过程中与周围较冷的介质进行热交换，使井筒热量损失很大，致使稠油的自身的温度越来越低，稠油的黏度急剧上升，流动更加困难。由于稠油原油物性较差，采用传统的开采方式采油经常出现原油进泵阻力大、抽油机举升困难，抽油机举升载荷太大，无法正常生产等一系列问题，从而导致油井单井采收率低。为了提高采收率，近几年在稠油、超稠油、高凝油开采方面采用了中频电加热井下电缆伴热的采油工艺，虽然在一定程度上解决了部分重点油井的开采问题，但相应也带来了作业工艺程序复杂、故障率高、维护难度大、投资大、耗电高、安全风险高等系列问题。目前，部分石油生产企业也有采用注化学降粘剂的冷采技术方案，虽然收到一定的效果，但冷采技术有一定的局限性，注剂时间长、作业周期短、工作压力大、污染地质环境等因素。

因此，研制出一种可解决稠油、超稠油、高凝油生产成本高、采收率低等问题的采油设备，便成为业内人士亟需解决的问题。

发明内容

本发明涉及一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，克服了现有技术上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，包括与抽油杆相连接的空心动子轴，所述空心动子轴的外侧壁设置有与该空心动子轴对应的若干发电机动子磁极，所述发电机动子磁极的外侧壁均连接发电机动子滑向套，所述发电机动子滑向套外侧套接有分别与采油管相连接的发电机定子外壳和电磁降粘防腊加热装置外管，所述发电机定子外壳内侧固定有发电机定子铁芯，所述发电机定子铁芯内侧绝缘密封设置有与所述发电机动子磁极对应的若干组发电机定子绕组，所述发电机定子绕组的内侧设置有发电机定子滑向套，所述发电机定子绕组通过发电机输出电缆电连接有电磁降粘防腊加热装置线圈，所述电磁降粘防腊加热装置线圈绝缘设置在电磁降粘防腊加热装置外管与电磁降粘防腊加热装置内管所构成的密闭腔体内。

进一步地，所述空心动子轴一端的抽油杆上设置有抽油杆连接螺母，且该空心动子轴另一端的抽油杆上设置有抽油杆连接螺纹。

进一步地，所述空心动子轴靠近所述抽油杆连接螺母的一端设置有进油孔和辅助进油孔，且该空心动子轴的另一端设置有出油孔和辅助出油孔。

进一步地，所述发电机定子外壳远离所述电磁降粘防腊加热装置外管的一端通过油管连接螺纹与采油管相连接，且该发电机定子外壳的另一端通过连接接箍与电磁降粘防腊加热装置外管固定连接，所述电磁降粘防腊加热装置外管远离所述发电机定子外壳的一端通过油管连接接箍与采油管相连接。

进一步地，所述定子铁芯的两端均连接有向发电机定子外壳的方向倾斜的发电机定子导向套，所述发电机动子滑向套的两端均连接有与该发电机定子导向套相对应的发电机动子导向套。

进一步地，所述发电机定子铁芯上设置有与所述发电机定子绕组对应的凹槽，所述凹槽与发电机定子绕组之间设置有绝缘用的云母纸，所述发电机定子绕组与发电机定子滑向套之间设置有密封用的环氧树脂。

进一步地，所述发电机输出电缆的外侧设置有输出电缆防护装置，所述发电机定子绕组通过发电机输出电缆连接有电磁降粘防腊加热装置引出接线端子。

进一步地，所述电磁降粘防腊加热装置内管的两端设置有与所述电磁降粘防腊加热装置外管内径对应的扩孔，且该扩孔的外壁与电磁降粘防腊加热装置外管的内壁相连接。

进一步地，所述电磁降粘防腊加热装置线圈缠绕在所述电磁降粘防腊加热装置内管的外壁上，且所述电磁降粘防腊加热装置线圈与所述电磁降粘防腊加热装置内管外壁之间设置有高温绝缘材料。

本发明的有益效果为：可利用抽油杆上下运动带动空心动子轴发电直接供给电磁降粘防蜡加热装置；以实现电磁对原油分子进行剪切，达到给原油降粘的目的；同时系统又能对原油进行加热，使油井井口原油出口温度满足工艺需要；同时也大大提高了油井原油采收率；同时比其它电加热采油工艺可节约的能源≥50％；同时可省去繁重的作业程序，节约大量的劳动力和采油成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统的整体结构示意图；

图2是根据图1所述的油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统的A处放大图。

图中：

1、抽油杆连接螺母；2、抽油杆；3、进油孔；4、空心动子轴；5、辅助进油孔；6、油管连接螺纹；7、发电机定子外壳；8、发电机定子铁芯；9、发电机输出电缆；10、电缆防护装置；11、电磁降粘防腊加热装置引出接线端子；12、电磁降粘防腊加热装置外管；13、电磁降粘防腊加热装置内管；14、油管连接接箍；15、出油孔；16、抽油杆连接螺纹；17、发电机定子导向套；18、发电机定子绕组；19、环氧树脂；20、发电机定子滑向套；21、发电机动子滑向套；22、连接接箍；23、发电机动子磁极；24、电磁降粘防腊加热装置线圈；25、高温绝缘材料；26、发电机动子导向套；27、辅助出油孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，根据本发明实施例所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，包括与抽油杆2相连接的空心动子轴4，所述空心动子轴4的外侧壁设置有与该空心动子轴4对应的若干发电机动子磁极23，所述发电机动子磁极23的外侧壁均连接发电机动子滑向套21，所述发电机动子滑向套21外侧套接有分别与采油管相连接的发电机定子外壳7和电磁降粘防腊加热装置外管12，所述发电机定子外壳7内侧固定有发电机定子铁芯8，所述发电机定子铁芯8内侧绝缘密封设置有与所述发电机动子磁极23对应的若干组发电机定子绕组18，所述发电机定子绕组18的内侧设置有发电机定子滑向套20，所述发电机定子绕组18通过发电机输出电缆9电连接有电磁降粘防腊加热装置线圈24，所述电磁降粘防腊加热装置线圈24绝缘设置在电磁降粘防腊加热装置外管12与电磁降粘防腊加热装置内管13所构成的密闭腔体内。

在本发明的一个具体实施例中，空心动子轴4一端的抽油杆2上设置有抽油杆连接螺母1，空心动子轴4另一端的抽油杆2上设置有抽油杆连接螺纹16。

在本发明的一个具体实施例中，所述空心动子轴4靠近所述抽油杆连接螺母1的一端设置有进油孔3和辅助进油孔5，且该空心动子轴4的另一端设置有出油孔15和辅助出油孔27。

在本发明的一个具体实施例中，所述发电机定子外壳7远离所述电磁降粘防腊加热装置外管12的一端通过油管连接螺纹6与采油管相连接，且该发电机定子外壳7的另一端通过连接接箍22与电磁降粘防腊加热装置外管12固定连接，所述电磁降粘防腊加热装置外管12远离所述发电机定子外壳7的一端通过油管连接接箍14与采油管相连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述定子铁芯8的两端均连接有向发电机定子外壳7的方向倾斜的发电机定子导向套17，所述发电机动子滑向套21的两端均连接有与该发电机定子导向套17相对应的发电机动子导向套26。

在本发明的一个具体实施例中，所述发电机定子铁芯8上设置有与所述发电机定子绕组18对应的凹槽，所述凹槽与发电机定子绕组18之间设置有绝缘用的云母纸，所述发电机定子绕组18与发电机定子滑向套20之间设置有密封用的环氧树脂19。

在本发明的一个具体实施例中，所述发电机输出电缆9的外侧设置有输出电缆防护装置10，所述发电机定子绕组18通过发电机输出电缆9连接有电磁降粘防腊加热装置引出接线端子11。

在本发明的一个具体实施例中，所述电磁降粘防腊加热装置内管13的两端设置有与所述电磁降粘防腊加热装置外管12内径对应的扩孔，且该扩孔的外壁与电磁降粘防腊加热装置外管12的内壁相连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述电磁降粘防腊加热装置线圈24缠绕在所述电磁降粘防腊加热装置内管13的外壁上，且所述电磁降粘防腊加热装置线圈24与所述电磁降粘防腊加热装置内管13外壁之间设置有高温绝缘材料25。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本实施例所述电磁降粘防腊加热装置直接安装于油井井下，深度可根据采油工艺需要进行调节；主要是在兼做采油管的发电机定子外壳7加装感应线圈，在兼做抽油杆的空心动子轴4上加装永久磁极（N、S）；利用抽油杆上下运动带动空心动子轴发电直接供给电磁降粘防蜡加热装置；以实现电磁对原油分子进行剪切，达到给原油降粘的目的；同时系统又能对原油进行加热，使油井井口原油出口温度满足工艺需要；同时也大大提高了油井原油采收率。

本实施例所述的油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统由油井井筒发电装置、电磁降粘防蜡加热装置和兼做抽油杆的空心动子轴三部分组成。油井井筒发电装置、电磁降粘防蜡加热装置由连接接箍22相连接。

油井井筒发电装置由油管连接螺纹（API梯形螺纹）6、发电机定子外壳7、发电机定子铁心8、发电机输出电缆9、发电机输出电缆防护装置10、发电机定子导向套17、发电机定子绕组18、环氧树脂19、发电机定子滑向套20九部分组成。发电机定子外壳7兼做采油管，材质选用33Mn2V，通过油管连接螺纹（API梯形螺纹）6使系统与标准采油管连接；发电机定子铁心8采用硅钢片；发电机输出电缆防护装置10主要保护发电机输出电缆9在下井过程中不被刮伤、磕碰，起到保护作用；发电机定子导向套17是保证空心动子轴4在上、下运动过程中没有棱角效应，同时保证油井作业过程中抽油杆、抽油泵顺利下井；当空心动子轴做上、下运动时在发电机定子绕组18中产生感应电动势以给电磁降粘防蜡加热装置供电；发电机定子绕组18采用环氧树脂19密封，发电机定子绕组18与发电机定子铁心8之间绝缘采用云母纸；发电机定子滑向套20采用厚1.5mm、S304不锈钢材质，采用压力膨胀法加工而成，减少与空心动子轴之间的滑动摩擦，以延长系统的使用寿命；同时对发电机定子绕组18起到二次密封保护作用，是整个系统至关重要的一个技术环节。

电磁降粘防蜡加热装置由电磁降粘防蜡加热装置引出接线端子11、电磁降粘防蜡加热装置外管12、电磁降粘防蜡加热装置内管13、油管连接接箍14、电磁降粘防蜡加热装置线圈24、高温绝缘材料25六部分组成。电磁降粘防蜡加热装置外管12兼做采油管通过油管连接接箍14使系统与标准采油管连接，材质选用33Mn2V；电磁降粘防蜡加热装置内管13采用非隔磁材料1Cr18Ti9Ni，同时两端按电磁降粘防蜡加热装置外管12内径配制扩孔，扩孔的目的是为了增加封堵焊接处的抗拉强度，提高系统的下井深度，提高实用性；电磁降粘防蜡加热装置内管13外表面经过喷砂处理后，安装耐高温绝缘材料25，然后绕制电磁降粘防蜡加热装置线圈24；电磁降粘防蜡加热装置外管12与电磁降粘防蜡加热装置内管13共同组成管中管结构；然后对电磁降粘防蜡加热装置内管13进行预应力处理，加热电磁降粘防蜡加热装置内管13至260℃恒温控制，直到电磁降粘防蜡加热装置内管13伸长4mm，在恒温条件下把电磁降粘防蜡加热装置两端封堵，其目的是为了保证内、外管拉伸应力的一致性和避免加热时电磁降粘防蜡加热装置内管13因热胀冷缩性而弯曲；两端密封焊接后，电磁降粘防蜡加热装置内管13与电磁降粘防蜡加热装置外管12之间的环形空间进行抽真空处理，真空度达到0.01Pa，其目的起到隔热、保温和保护电磁降粘防蜡加热装置线圈24的目的，使电磁降粘防蜡加热装置内管13外表面的保护电磁降粘防蜡加热装置线圈24产生的磁热效应更好的磁化剪切和加热原油。

油井井筒发电装置与电磁降粘防蜡加热装置输出接线端子11之间的电连接由输出电缆防护装置10保护，电缆防护装置10的强度要满足下井工艺需求，不怕冲击、磕、碰等物理因素造成破坏。

空心动子轴4主要有抽油杆连接螺母1、抽油杆2、进油孔3、空心动子轴4、辅助进油孔5、出油孔15、抽油杆连接螺纹16、发电机动子滑向套21、发电机动子磁极23、发电机动子导向套26、辅助出油孔27十一部分组成。抽油杆连接螺母1、抽油杆2和抽油杆连接螺纹16使空心动子轴4与抽油机抽油杆连接，并与抽油机抽油杆一起做上、下行运动，由于空心动子轴4外表面附有发电机动子磁极23（带有N极和S极的永磁铁），使发电机定子绕组18切割磁力线运动，从而产生感应电动势；其材质均采用35CrMo。发电机动子滑向套21材质选用与发电机定子滑向套20一样，其作用与发电机定子滑向套20作用也类同，减少与发电机定子铁心8之间的滑动摩擦，以延长系统的使用寿命；同时对井筒发电机动子磁极23起到密封保护作用。发电机动子导向套26是保证空心动子轴4在上、下运动过程中没有棱角效应，同时减小了空心动子轴4的上下行阻力。

发电机定子外壳7的两端和电磁降粘防蜡加热装置外管12的两端均加工有与油管连接螺纹6相同的API梯形螺纹，用于增加螺纹的抗拉性和密封性能，发电机定子外壳7的和电磁降粘防蜡加热装置外管12通过与API梯形螺纹对应的连接接箍22相连接，电磁降粘防蜡加热装置外管12通过螺纹拧接机上好油管连接接箍14，内上螺纹保护器，发电机定子外壳7处的油管连接螺纹6由外螺纹保护器保护。使用时与其他普通油管使用一样，通过油管连接接箍14连接逐根下井。

传统的电加热热采油和化学降粘剂冷采油等都需要二次作业，而本实施例只需作业时与其他油管一起一次性下井即可，不需二次作业，不需要外接入电源，不需要其他辅助控制装置就能达到其它电加热采油工艺的需要，且在相同条件与效果下，在抽油机下行时，利用抽油杆自身重力发电，比其它电加热采油工艺可节约电能50％以上。不需要日常维护，使用方便，安全可靠。

本发明所述的油井井筒发电、电磁降粘防腊加热系统利用抽油机抽油杆上、下行运动发电直接供给电磁降粘防腊加热装置以磁化和加热原油；不需外接任何电源和控制装置，自发自用。

本发明所述的油井井筒发电、电磁降粘防腊加热系统以抽油杆为动子（相当于异步电动机转子）；以电磁降粘防腊加热装置和油井井筒发电机外壳与定子铁芯构成的采油管柱为定子（相当于异步电动机定子）；线圈镶嵌于定子铁芯构成的采油管柱中。以抽油杆为动子外附永久磁钢。电磁降粘防腊加热装置电磁线圈由康铜线绕制而成；其内管材质为不锈钢S304。

综上所述，借助本发明的上述技术方案，结构新颖、外形美观、高效节能、实用性强、成本低廉、故障率低下；能有效地对油井石油管柱里的油流有效的进行磁化降粘与加热，降低井口回压，降低抽油机电机的运行电流，从而提高了油井的采收率。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，包括与抽油杆（2）相连接的空心动子轴（4），其特征在于，所述空心动子轴（4）的外侧壁设置有与该空心动子轴（4）对应的若干发电机动子磁极（23），所述发电机动子磁极（23）的外侧壁均连接发电机动子滑向套（21），所述发电机动子滑向套（21）外侧套接有分别与采油管相连接的发电机定子外壳（7）和电磁降粘防蜡 加热装置外管（12），所述发电机定子外壳（7）内侧固定有发电机定子铁芯（8），所述发电机定子铁芯（8）内侧绝缘密封设置有与所述发电机动子磁极（23）对应的若干组发电机定子绕组（18），所述发电机定子绕组（18）的内侧设置有发电机定子滑向套（20），所述发电机定子绕组（18）通过发电机输出电缆（9）电连接电磁降粘防蜡 加热装置线圈（24）。

2.根据权利要求1所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述空心动子轴（4）一端的抽油杆（2）上设置有抽油杆连接螺母（1），且该空心动子轴（4）另一端的抽油杆（2）上设置有抽油杆连接螺纹（16）。

3.根据权利要求2所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述空心动子轴（4）靠近所述抽油杆连接螺母（1）的一端设置有进油孔（3）和辅助进油孔（5），且该空心动子轴（4）的另一端设置有出油孔（15）和辅助出油孔（27）。

4.根据权利要求3所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述发电机定子外壳（7）远离所述电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）的一端通过油管连接螺纹（6）与采油管相连接，且该发电机定子外壳（7）的另一端通过连接接箍（22）与电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）固定连接，所述电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）远离所述发电机定子外壳（7）的一端通过油管连接接箍（14）与采油管相连接。

5.根据权利要求4所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述定子铁芯（8）的两端均连接有朝向发电机定子外壳（7）方向倾斜的发电机定子导向套（17），所述发电机动子滑向套（21）的两端均连接有与该发电机定子导向套（17）相对应的发电机动子导向套（26）。

6.根据权利要求5所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述发电机定子铁芯（8）上设置有与所述发电机定子绕组（18）对应的凹槽，所述凹槽与发电机定子绕组（18）之间设置有绝缘用云母纸，所述发电机定子绕组（18）与发电机定子滑向套（20）之间设置有密封用环氧树脂（19）。

7.根据权利要求6所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述发电机输出电缆（9）的外侧设置有输出电缆防护装置（10），所述发电机定子绕组（18）通过发电机输出电缆（9）连接有电磁降粘防蜡 加热装置引出接线端子（11）。

8.根据权利要求7所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述电磁降粘防蜡 加热装置内管（13）的两端设置有与所述电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）内径对应的扩孔，且该扩孔的外壁与电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）的内壁相连接。

9.根据权利要求8所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述电磁降粘防蜡 加热装置线圈（24）缠绕在所述电磁降粘防蜡 加热装置内管（13）的外壁上，且所述电磁降粘防蜡 加热装置线圈（24）与所述电磁降粘防蜡 加热装置内管（13）外壁之间设置有高温绝缘材料（25）。

10.根据权利要求9所述的一种油井井筒发电、电磁降粘防蜡加热系统，其特征在于，所述电磁降粘防蜡 加热装置线圈（24）绝缘设置在电磁降粘防蜡 加热装置外管（12）与电磁降粘防蜡 加热装置内管（13）所构成的密闭腔体内。