CN106837193A - 中频感应加热管缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中频感应加热管缆及其制备方法，由连续油管和设于所述连续油管内部的线缆组成，所述连续油管和所述线缆之间设有环空层，所述线缆由从内到外依次设置的钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层组成，所述钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层之间均通过过盈配合实现夹紧；电能由三相配电变压器经AC‑DC‑AC逆变电路输出传送到中频感应加热管缆，由五类导体和连续油管形成一个完整的回路。利用电感应加热原理将连续油管变成热载体，加热流经油管和管缆环空的天然气或原油，实现消除结蜡等作用。同时，能够使得管和缆很好地配合，使得外管能够承受整根缆的重量。

Description

中频感应加热管缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种中频感应加热管缆及其制备方法，适用于石油工程的技术领域。
背景技术
连续油管，又称挠性油管，一卷可长达万米，能够代替常规油管进行很多作业。连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，贯穿了油气开采的全过程。油井结蜡是油田开发过程中存在已久的问题，当原油从地下抽到地面时，由于溶解气体的逸出和膨胀而使原油温度逐渐降低，蜡就从原油中按分子量的大小顺序结晶析出，并继而沉积在油管内壁上，致使井筒变窄，油井产量降低，严重时还会堵塞油管造成油井停产。
原油对蜡的溶解度随温度的降低而减小，当温度降低到原油对蜡的溶解度小于原油的含蜡量的某一值时，原油中溶解的蜡便开始析出。热力清防蜡技术是利用热能提高井筒流体温度，熔化沉积于井筒中的蜡达到清防蜡的一种方法。对于含蜡原油，当原油温度超过析蜡温度时，则起到油井防蜡作用：对于高凝油及稠油，则利用其流动性对温度敏感的特性，通过井筒加热达到降粘降阻的目的。热力清防蜡技术根据其加热介质不同分为热流体循环清蜡、电热清蜡和热化学清蜡三大类。
热流体循环清蜡法的热载体是地面加热后的流体物质，如水或油等，通过热流体在井筒中的循环传热给井筒流体，提高井筒流体的温度，使得蜡沉积熔化后在溶于原油中，从而达到清蜡的目的。
目前油田采油中所用的超声波技术主要利用超声波的声能击碎原油和石蜡的高分子链，使之变为低分子链，提高了流动性，使其利用的电能一部分转为声能而另一部分转为热能，而转为热能的部分则白白的浪费了。超声波电热清蜡装置即利用了电能转换成的声能，又利用电能在传输过程中释放的热能，对能源进行了综合利用。其主要机理是将发射机产生的大功率电振荡传输给布设在结蜡区的换能器，将电振荡转换成强声压波，作用于结蜡区，使油井结蜡有序的脱落，达到解蜡的目的。
微生物防蜡技术则针对原油含蜡的特点以及结蜡机理，筛选合适的细菌组合注入井筒，利用微生物细菌及其代谢产物的作用，阻止石蜡结晶，防止或缓解井筒结蜡，达到代替或逐渐替代传统清防蜡措施的目的。
另外，连续管缆的外管和内部电缆不存在过盈配合时，缆本身的承载能力有限，易造成内电缆拉断，限制了大长度产品的生产和应用。目前主要采用的是方法是选用承荷电缆，利用钢丝包裹电缆以达到更大的载荷能力，但实际生产中，焊接温度会对外钢丝产生破坏性损失。同时，盘卷时，管和缆的分离容易造成缆的拉伸损坏，所以必须有一种方式能够使得管和缆能够很好地配合，使得外管能够承受整根缆的重量，提高管缆的各项性能。
发明内容
本发明为克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种中频感应加热管缆及其制备方法，其利用电感应加热原理将连续油管变成热载体，加热流经油管和管缆环空的天然气或原油，实现消除结蜡等作用。同时，能够使得管和缆较好地配合，使得外管能够承受整根缆的重量。
本发明的第一方面，涉及一种中频感应加热管缆，由连续油管和设于连续油管内部的线缆组成，连续油管和线缆之间设有环空层，线缆由从内到外依次设置的钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层组成，钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层之间均通过过盈配合实现夹紧；电能由三相配电变压器经AC-DC-AC逆变电路输出传送到中频感应加热管缆，由五类导体和连续油管形成一个完整的回路。
优选地，连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.1-0.12％，Cr：1-1.2％，Ni：0.7-0.72％，Mo：0.3-0.33％，V：0.1-0.12％，Nb：0.05-0.07％，B：0.03-0.035％，P：0.015-0.016％，S：0.008-0.01％，其余是Fe和不可避免的杂质；
用于制造连续油管的钢带的制备过程为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1235-1240℃，保温时间为2.0-2.2分/毫米，取决于板坯的厚度；第三，终轧温度控制范围为790-795℃，保温10-15分钟；第四，加热到1020-1026℃后进行淬火处理；第五，在660-665℃时进行高温回火处理；第六，空气中自然冷却。
优选地，钢丝绳的直径为4mm，五类导体层的厚度为10mm，绝缘层的厚度为10mm，铠装层的厚度为1.5mm，连续油管的壁厚为6mm。绝缘层可以是硅橡胶绝缘层。
本发明的另一方面涉及一种如上所述的中频感应加热管缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)从供带盘供给钢带到清洗装置，利用碱性脱脂液去除钢带表面的杂质；
(2)使钢带经过辊压装置，以产生初步的变形，便于形成连续油管的形状；
(3)将铠装电缆供给到位于辊压装置和管成型装置之间的用于形成连续油管的钢带中；电缆和管内径经过核算，使得在定径后能够过盈配合在一起；
(4)使钢带经过管成型装置，以形成连续油管的形状；
(5)采用激光焊接方法将钢带的对缝焊接成一体；
(6)对连续油管进行定径、精整和卷盘封装。
本发明中利用加热管缆做热源体,将电能转化成热能直接加热环空层内的液体和气体，可以有效解决高凝油开采时的油管结蜡问题。同时，由于线缆各层之间实现了过盈配合，能够通过铠装层来承重，从而降低了线缆损坏的可能性。
附图说明
图1是本发明的中频感应加热管缆的断面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，根据本发明的中频感应加热管缆，由连续油管5和设于连续油管内部的线缆组成，连续油管5和线缆之间设有环空层6，线缆由从内到外依次设置的钢丝绳1、五类导体层2、绝缘层3和铠装层4组成，钢丝绳1、五类导体层2、绝缘层3和铠装层4之间均通过过盈配合实现夹紧。电能由三相配电变压器经AC-DC-AC逆变电路输出传送到中频感应加热管缆，由五类导体和连续油管形成一个完整的回路。利用加热管缆做热源体,将电能转化成热能直接加热环空层内的液体和气体。该中频感应加热管缆可以有效解决高凝油开采时的油管结蜡问题。同时，由于线缆各层之间实现了过盈配合，因此能够通过铠装层来承重。本发明提出了一种利用连续油管和五类导体作为发热体直接加热油管内原油、天然气的技术，其中的五类导体是本领域的技术术语，指多根较细的单丝绞合,具有柔软性能的导体。
中频感应加热是利用中频电源建立中频磁场，使铁磁材料内部产生感应涡流并发热，达到加热材料的目的。当通过导体环路所包围的磁通量发生变化时，环路中就会产生感应电势，同样，处于交变磁场中的导体，受电磁感应的作用也产生感应电势，在导体中形成感应电流(涡流)，感应电流克服导体本身的电阻而产生焦耳热，用这一热量加热导体本身，使其升温、熔化，达到各种热加工的目的，这就是中频感应加热的原理。
本发明中的中频感应加热采用将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至20KHZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给到中频感应加热管缆中实现加热的目的。
如图1所示，优选地，钢丝绳1的直径为4mm，五类导体层2的厚度为10mm，绝缘层3的厚度为10mm，铠装层4的厚度为1.5mm，连续油管5的壁厚为6mm。绝缘层3可以是硅橡胶绝缘层，铠装层4用于铠装内部缆线。
本发明中连续油管5的化学成分按照质量百分比为：C：0.1-0.12％，Cr：1-1.2％，Ni：0.7-0.72％，Mo：0.3-0.33％，V：0.1-0.12％，Nb：0.05-0.07％，B：0.03-0.035％，P：0.015-0.016％，S：0.008-0.01％，其余是Fe和不可避免的杂质。用于制造连续油管的钢带的制备过程为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1235-1240℃，保温时间为2.0-2.2分/毫米，取决于板坯的厚度；第三，终轧温度控制范围为790-795℃，保温10-15分钟；第四，加热到1020-1026℃后进行淬火处理；第五，在660-665℃时进行高温回火处理；第六，空气中自然冷却。
实施例1：
连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.1％，Cr：1.1％，Ni：0.72％，Mo：0.32％，V：0.11％，Nb：0.05％，B：0.034％，P：0.015％，S：0.008％，其余是Fe和不可避免的杂质。
实施例2：
连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.11％，Cr：1.1％，Ni：0.7％，Mo：0.3％，V：0.1％，Nb：0.06％，B：0.032％，P：0.015％，S：0.009％，其余是Fe和不可避免的杂质。
实施例3：
连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.12％，Cr：1％，Ni：0.71％，Mo：0.3％，V：0.12％，Nb：0.05％，B：0.035％，P：0.016％，S：0.01％，其余是Fe和不可避免的杂质。
优选地，用于制造连续油管的钢带的制备过程为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1236℃，保温时间为2.0分/毫米，取决于板坯的厚度；第三，终轧温度控制范围为792℃，保温15分钟；第四，加热到1024℃后进行淬火处理；第五，在664℃时进行高温回火处理；第六，空气中自然冷却。经过上述热处理以后的钢带不仅具有优良的焊接性能，而且还具有优良的延展性和塑性，能够极大地提高连续油管的使用寿命。
本发明还旨在提供一种中频感应加热管缆的制造方法，即在生产中频感应加热管缆时就将电缆封装在其内部，不需要额外的设备或步骤以电缆贯穿连续油管，用激光焊接技术代替了传统的ERW焊接，有效地解决了现有技术中连续油管的内毛刺问题和沟槽腐蚀问题。同时，根据本发明的中频感应加热管缆的制造方法，还从形成中频感应加热管缆的钢带的组分和生产工艺、成型设备、焊接工艺、热处理和防腐蚀工艺等多个方面进行了改进，使之能够不间断地生产出中频感应加热管缆，具有广阔的应用前景。
根据本发明的中频感应加热管缆的制造方法，包括以下步骤：
(1)从供带盘供给钢带到清洗装置，利用碱性脱脂液去除钢带表面的杂质；
(2)使钢带经过辊压装置，以产生初步的变形，便于形成连续油管的形状；
(3)将铠装电缆供给到位于辊压装置和管成型装置之间的用于形成连续油管的钢带中；电缆和管内径经过核算，使得在定径后能够过盈配合在一起；
(4)使钢带经过管成型装置，以形成连续油管的形状；
(5)采用激光焊接方法将钢带的对缝焊接成一体；
(6)对连续油管进行定径、精整和卷盘封装。
优选地，在步骤(1)和(2)之间增加步骤：在利用碱性脱脂液清洗结束后，用清水对钢带表面进行超声波清洗，以去除表面的脱脂液；然后经过干燥吹风装置吹干钢带的表面。在步骤(5)和(6)之间可以增加去除外毛刺的步骤，外毛刺通过毛刺去除装置物理去除或者在外毛刺集中的区域涂抹毛刺去除液来去除。
优选地，清洗装置中的碱性脱脂液由氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠和水配置，各组分的质量分数分别为氢氧化钠0.7％、碳酸钠8％、硅酸钠3.5％，其余为水，脱脂过程中脱脂液的温度保持在85±5℃。
优选地，毛刺去除液可以由水、苯甲酸、酒石酸、水杨酸、过氧化氢、尿素、葡萄糖酸钾、丁酸钠按照质量比为1：0.1-0.12：0.08-0.1：0.05-0.07：0.06-0.1:0.01-0.05:0.02-0.04:0-0.02混合均匀制成。使用时，将上述毛刺去除液均匀涂抹在外毛刺集中区域即可。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种中频感应加热管缆，由连续油管和设于所述连续油管内部的线缆组成，所述连续油管和所述线缆之间设有环空层，其特征在于，所述线缆由从内到外依次设置的钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层组成，所述钢丝绳、五类导体层、绝缘层和铠装层之间均通过过盈配合实现夹紧；电能由三相配电变压器经AC-DC-AC逆变电路输出传送到中频感应加热管缆，由五类导体和连续油管形成一个完整的回路。
2.根据权利要求1所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.1-0.12％，Cr：1-1.2％，Ni：0.7-0.72％，Mo：0.3-0.33％，V：0.1-0.12％，Nb：0.05-0.07％，B：0.03-0.035％，P：0.015-0.016％，S：0.008-0.01％，其余是Fe和不可避免的杂质；
用于制造连续油管的钢带的制备过程为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1235-1240℃，保温时间为2.0-2.2分/毫米，取决于板坯的厚度；第三，终轧温度控制范围为790-795℃，保温10-15分钟；第四，加热到1020-1026℃后进行淬火处理；第五，在660-665℃时进行高温回火处理；第六，空气中自然冷却。
3.根据权利要求1或2所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述钢丝绳的直径为4mm，所述五类导体层的厚度为10mm，所述绝缘层的厚度为10mm，所述铠装层的厚度为1.5mm，所述连续油管的壁厚为6mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述绝缘层是硅橡胶绝缘层。
5.根据权利要求2所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.1％，Cr：1.1％，Ni：0.72％，Mo：0.32％，V：0.11％，Nb：0.05％，B：0.034％，P：0.015％，S：0.008％，其余是Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求2所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.11％，Cr：1.1％，Ni：0.7％，Mo：0.3％，V：0.1％，Nb：0.06％，B：0.032％，P：0.015％，S：0.009％，其余是Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求2所述的中频感应加热管缆，其特征在于，所述连续油管的化学成分按照质量百分比为：C：0.12％，Cr：1％，Ni：0.71％，Mo：0.3％，V：0.12％，Nb：0.05％，B：0.035％，P：0.016％，S：0.01％，其余是Fe和不可避免的杂质。
8.根据权利要求2所述的中频感应加热管缆，其特征在于，用于制造所述连续油管的钢带的制备过程为：第一，将上述组分按照对应的质量百分比冶炼并浇铸成板坯；第二，将板坯加热到1236℃，保温时间为2.0分/毫米，取决于板坯的厚度；第三，终轧温度控制范围为792℃，保温15分钟；第四，加热到1024℃后进行淬火处理；第五，在664℃时进行高温回火处理；第六，空气中自然冷却。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的中频感应加热管缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)从供带盘供给钢带到清洗装置，利用碱性脱脂液去除钢带表面的杂质；
(2)使钢带经过辊压装置，以产生初步的变形，便于形成连续油管的形状；
(3)将铠装电缆供给到位于辊压装置和管成型装置之间的用于形成连续油管的钢带中；电缆和管内径经过核算，使得在定径后能够过盈配合在一起；
(4)使钢带经过管成型装置，以形成连续油管的形状；
(5)采用激光焊接方法将钢带的对缝焊接成一体；
(6)对连续油管进行定径、精整和卷盘封装。
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