CN110121223B - 用于油井作业的加热装置及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于油井作业的加热装置及分离方法。其中，部分或全部加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处设置，加热装置包括：壳体；加热结构，设置在壳体内，加热结构产生的热量通过壳体扩散至连接处，以将连接处的非金属连接管熔断，实现泵体结构与非金属连接管的分离。本发明有效地解决了现有技术中非金属连接管断裂后导致泵体结构较难打捞的问题。

Description

用于油井作业的加热装置及分离方法

技术领域

本发明涉及油井开采技术领域，具体而言，涉及一种用于油井作业的加热装置及分离方法。

背景技术

目前，在将原油从地下举升到地面的过程中，原油需要在管道内流动。作为地下输送原油的管道，有金属和非金属等多种材质。通常地，采用金属管道输送油、气、水介质时易发生电化学腐蚀，金属管道服役期限缩短。与金属管道相比，非金属连续复合管具有较强的耐腐蚀性，能够延长井下输油管道服役年限。

具体地，在进行采油时，泵体结构置于油井内，其上端与转换接头连接，转换接头的另一端与非金属连接管的底部连接，非金属连接管的上部从油井内伸出至地面。泵体结构通电后开始工作，将油井内的原油抽汲至非金属连接管内并输送至地面原油集输系统。

然而，非金属连接管的挠度及抗拉性能与金属管道的差异较大。当泵体结构发生故障需要上提检修时，由于井内环境复杂，可能出现卡泵现象，采用常规解卡作业易造成上提过程中非金属连接管的随机断裂，存在需要将泵体结构与断裂后的部分非金属连接管一起打捞的情况，较大程度地增大了打捞难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于油井作业的加热装置及分离方法，以解决现有技术中非金属连接管断裂后导致泵体结构较难打捞的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于油井作业的加热装置，部分或全部加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处设置，加热装置包括：壳体；加热结构，设置在壳体内，加热结构产生的热量通过壳体扩散至连接处，以将连接处的非金属连接管熔断，实现泵体结构与非金属连接管的分离。

进一步地，加热装置还包括：温度检测单元，设置在壳体内，温度检测单元用于检测加热结构的加热温度。

进一步地，壳体为筒状结构，加热结构包括一个或多个加热组件，当加热组件为多个时，多个加热组件沿筒状结构的筒壁间隔设置，加热组件包括：金属外壳，抵接在筒状结构的筒底上；加热件，设置在金属外壳内，用于对连接处进行加热。

进一步地，筒状结构为圆形筒状结构，当加热组件为多个时，多个加热组件沿圆形筒状结构的周向间隔设置，温度检测单元位于圆形筒状结构的中心轴线上。

进一步地，加热组件还包括：线缆，设置在金属外壳内且与加热件连接，当线缆与电源连接时，加热件能够对连接处进行加热；当线缆与电源断开连接时，加热件不能够对连接处进行加热。

进一步地，加热装置还包括与电源和线缆电连接的控制件，当温度检测单元检测得出加热件的加热温度大于等于预设值A时，控制件控制线缆与电源断开连接，且预设值A大于等于160℃且小于等于200℃。

进一步地，加热件和/或线缆与金属外壳之间填充绝缘材料；和/或加热组件和/或温度检测单元与壳体之间填充绝缘材料。

进一步地，加热件为电热丝，电热丝的延伸方向与壳体的轴线方向相同，且电热丝的一端抵接在筒底上，电热丝的另一端与线缆连接。

进一步地，电热丝呈波纹状或折线状。

进一步地，加热组件为三个，且任意相邻的两个加热组件之间的夹角相同。

进一步地，温度检测单元为热电偶。

根据本发明的另一方面，提供了一种分离方法，采用上述的加热装置，分离方法包括：步骤S1：将加热装置伸入至油井中，直至加热装置的加热结构靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构上产生的热量通过加热装置的壳体传递至连接处；步骤S2：加热结构持续散热，直至连接处的非金属连接管被熔断。

进一步地，步骤S2还包括：步骤S21：加热装置的温度检测单元检测加热结构的加热温度，当加热温度大于等于预设值A时，连接处的非金属连接管被熔断，加热装置的控制件控制电源与加热结构的加热组件断开连接，以使加热结构停止对连接处加热。

进一步地，在步骤S21中，温度检测单元具有多个温度监测点，在同一时刻，将全部温度监测点的监测总值求平均得出温度检测单元在该时刻的监测值，且监测值为加热温度。

进一步地，温度检测单元具有六个温度监测点，第一个温度监测点设置在温度检测单元的底部，第二个温度监测点与第一个温度监测点之间具有高度差0.3m，第三个温度监测点与第二个温度监测点之间具有高度差0.2m，第四个温度监测点与第三个温度监测点之间具有高度差0.5m，第五个温度监测点与第四个温度监测点之间具有高度差0.5m，第六个温度监测点与第五个温度监测点之间具有高度差1m，在同一时刻，第一个温度监测点的监测值、第二个温度监测点的监测值、第三个温度监测点的监测值、第四个温度监测点的监测值、第五个温度监测点的监测值及第六个温度监测点的监测值之和求平均得出在该时刻加热结构的加热温度。

应用本发明的技术方案，部分或全部加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处设置，加热装置包括壳体及加热结构。其中，加热结构设置在壳体内，加热结构产生的热量通过壳体扩散至连接处，以将连接处的非金属连接管熔断，实现泵体结构与非金属连接管的分离。这样，当发生卡泵现象时，将加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构上产生的热量将连接处的非金属连接管熔断，以使泵体结构与非金属连接管分离，工作人员只需对泵体结构进行打捞即可。

与现有技术中需要将部分非金属连接管与泵体结构一起打捞相比，本申请中的加热装置使得非金属连接管与泵体结构的连接处断开，进而使得工作人员对泵体结构的打捞更加容易、方便，降低工作人员的劳动强度，缩短打捞耗时，降低打捞难度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的加热装置的实施例一的剖视图示意图；以及

图2示出了根据本发明的加热装置的实施例二的剖视图示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体；20、加热结构；21、加热组件；211、金属外壳；212、加热件；213、线缆；30、温度检测单元；31、温度监测点。

具体实施方式

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组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中非金属连接管断裂后导致泵体结构较难打捞的问题，本申请提供了一种用于油井作业的加热装置及分离方法。

实施例一

如图1所示，部分或全部加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处设置，加热装置包括壳体10及加热结构20。其中，加热结构20设置在壳体10内，加热结构20产生的热量通过壳体10扩散至连接处，以将连接处的非金属连接管熔断，实现泵体结构与非金属连接管的分离。

应用本实施例的技术方案，当发生卡泵现象时，将加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构20上产生的热量将连接处的非金属连接管熔断，以使泵体结构与非金属连接管分离，工作人员只需对泵体结构进行打捞即可。

与现有技术中需要将部分非金属连接管与泵体结构一起打捞相比，本实施例中的加热装置使得非金属连接管与泵体结构的连接处断开，进而使得工作人员对泵体结构的打捞更加容易、方便，降低工作人员的劳动强度，缩短打捞耗时，降低打捞难度。

如图1所示，加热装置还包括温度检测单元30。其中，温度检测单元30设置在壳体10内，温度检测单元30用于检测加热结构20的加热温度。其中，非金属连接管的耐热性较差，当环境温度升高至160℃以上时，非金属连接管出现管体软化、塑性变形等现象；当温度持续升高至180℃以上时，在重力作用下，非金属连接管的形成材料可出现流动现象。具体地，温度检测单元30能够检测壳体10内加热结构20的加热温度，当检测得出加热结构20的加热温度在160℃左右时，井口试提非金属连接管，确认非金属连接管与泵体结构已经脱开后，停止加热，待井下温度冷却后，上提加热装置，再上提非金属连接管，即完成作业。

可选地，壳体10为筒状结构，加热结构20包括一个或多个加热组件21，当加热组件21为多个时，多个加热组件21沿筒状结构的筒壁间隔设置，加热组件21包括金属外壳211及加热件212。其中，金属外壳211抵接在筒状结构的筒底上。加热件212设置在金属外壳211内，用于对连接处进行加热。如图1所示，加热结构20包括三个加热组件21，且三个加热组件21沿壳体10的筒壁间隔设置。这样，上述设置使得加热组件21产生的热量均匀地传递至壳体10上，传递至壳体10上的热量在传递至非金属连接管与泵体结构的连接处，并将非金属连接管与泵体结构断开连接，实现二者的分离，方便工作人员的后续打捞动作。

可选地，从壳体10的底端向上延伸50m范围内，壳体10由不锈钢金属材料制成，其他部位采用有机材质制成。具体地，不锈钢金属材质能够提升壳体10的耐高温性能，其余部位的有机材质能够减小壳体10的整体重量及加工成本。

需要说明的是，壳体10的材质不限于此。可选地，壳体10全部采用不锈钢材质制成。

可选地，壳体10的外径为25.4mm。需要说明的是，壳体10的外径尺寸不限于此。可选地，壳体10的外径为31.75mm。

需要说明的是，加热组件21的个数及位置设置不限于此。可选地加热组件21为一个、两个、四个或多个。可选地，加热组件21沿壳体10的周向间隔设置。

如图1所示，筒状结构为圆形筒状结构，三个加热组件21沿圆形筒状结构的周向间隔设置，温度检测单元30位于圆形筒状结构的中心轴线上。

需要说明的是，温度检测单元30的个数不限于此。可选地，温度检测单元30为两个、三个或多个。

需要说明的室，温度检测单元30的设置位置不限于此。可选地，温度检测单元30设置在加热组件21与壳体10之间。

如图1所示，加热组件21还包括线缆213。其中，线缆213设置在金属外壳211内且与加热件212连接，当线缆213与电源连接时，加热件212能够对连接处进行加热；当线缆213与电源断开连接时，加热件212不能够对连接处进行加热。这样，通过线缆213将电源与加热件212连接在一起，给加热件212通电后，加热件212上产生热量，该热量通过壳体10传递至非金属连接管与泵体结构的连接处，以将该连接处熔断，实现非金属连接管与泵体结构的分离。

可选地，加热件212为导电元件。

在本实施例中，加热装置还包括与电源和线缆213电连接的控制件，当温度检测单元30检测得出加热件212的加热温度大于等于预设值A时，控制件控制线缆213与电源断开连接，且预设值A大于等于160℃且小于等于200℃。具体地，加热装置对非金属连接管与泵体结构的连接处加热一定时间后，当温度检测单元30检测得出加热件212的加热温度大于等于预设值A时，控制件将加热件212与电源断开连接。此时，工作人员在井口试提非金属连接管，确认非金属连接管与泵体结构已经脱开后，停止加热，待井下温度冷却后，上提线缆213，再上提非金属连接管，即完成非金属连接管与泵体结构的分离作业，方便工作人员的后续打捞工作。

在本实施例中，加热件212和线缆213与金属外壳211之间填充绝缘材料，且加热组件21和温度检测单元30与壳体10之间填充绝缘材料。这样，上述设置能够防止加热装置在通电状态下壳体10带电，进而提高工作人员的使用安全性，提高用电安全性，保证人身安全。

可选地，绝缘材料为氧化镁。这样，氧化镁具有耐高温、绝缘性好等优点。

如图1所示，加热件212为电热丝，电热丝的延伸方向与壳体10的轴线方向相同，且电热丝的一端抵接在筒底上，电热丝的另一端与线缆213连接。这样，通过线缆213将电热丝与电源连接在一起，给电热丝通电后，电热丝发热产生热量，该热量通过金属外壳211传递至壳体10上，之后通过壳体10传递至非金属连接管与泵体结构的连接处，将二者的连接处熔断，以使二者分离，方便工作人员后续对泵体结构进行打捞。

可选地，电热丝的长度为0.5m。

可选地，电热丝的发热功率为8～10KW。

需要说明的是，加热件212的类型不限于此。可选地，加热件212采用电磁加热或红外线加热。

可选地，加热件212为陶瓷加热件。

可选地，电热丝呈波纹状或折线状。这样，上述设置能够增大电热丝的散热空间，实现快速升温，缩短工作人员的工作耗时。

需要说明的室，电热丝的结构不限于此。可选地，电热丝呈线性或者弧形。

如图1所示，加热组件21为三个，且任意相邻的两个加热组件21之间的夹角相同。具体地，温度检测单元30位于三个加热组件的中心，三个加热组件按120°均匀分布在温度检测单元30的周围。这样，上述设置使得加热装置对非金属连接管与泵体结构的连接处的加热温度更加均匀，进而使得非金属连接管与泵体结构的分离更加充分。

如图1所示，温度检测单元30为热电偶。热电偶的结构简单，容易实现，进而降低加热装置的加工成本。可选地，热电偶的外径为6.35mm。

在本实施例中，加热装置的工作原理如下：

从井口将加热装置下入非金属连接管内并送至非金属连接管与泵体结构的连接处，在地面将加热组件21的线缆213与电源连接。给加热组件21通电后，加热组件21的加热件212开始工作，加热件212的温度逐渐升高并开始对非金属连续连接管与泵体结构的连接处进行加热，根据温度检测单元30的检测温度实时调节加热件212的发热温度。加热一定时间后，温度检测单元30检测到加热件212的加热温度达到160℃左右时，井口试提非金属连接管，确认非金属连接管与泵体结构已经脱开后，停止加热，待井下温度冷却后，上提线缆213，再上提非金属连接管，即完成非金属连接管与泵体结构的分离作业，方便工作人员的后续打捞工作。

本申请还提供了一种分离方法，采用上述的加热装置，分离方法包括：

步骤S1：将加热装置伸入至油井中，直至加热装置的加热结构20靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构20上产生的热量通过加热装置的壳体10传递至连接处；

步骤S2：加热结构20持续散热，直至连接处的非金属连接管被熔断。

具体地，当油井内发生卡泵现象时，将加热装置伸入至油井中且靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构20上产生的热量通过壳体10传递至该连接处。给加热结构20持续加热，直至连接处的非金属连接管被熔断，以使泵体结构与非金属连接管分离，工作人员只需对泵体结构进行打捞即可，进而使得工作人员对泵体结构的打捞更加容易、方便，降低工作人员的劳动强度，缩短打捞耗时，降低打捞难度。

在本实施例中，步骤S2还包括：

步骤S21：加热装置的温度检测单元30检测加热结构20的加热温度，当加热温度大于等于预设值A时，连接处的非金属连接管被熔断，加热装置的控制件控制电源与加热结构20的加热组件21断开连接，以使加热结构20停止对连接处加热。

可选地，在步骤S21中，温度检测单元30具有多个温度监测点31，在同一时刻，将全部温度监测点31的监测总值求平均得出温度检测单元30在该时刻的监测值，且监测值为加热温度。这样，在温度检测单元30对加热结构20进行温度检测时，多个检测点使得温度检测单元30对其的检测精度更高。

具体地，温度检测单元30具有六个温度监测点31，第一个温度监测点设置在温度检测单元30的底部，第二个温度监测点与第一个温度监测点之间具有高度差0.3m，第三个温度监测点与第二个温度监测点之间具有高度差0.2m，第四个温度监测点与第三个温度监测点之间具有高度差0.5m，第五个温度监测点与第四个温度监测点之间具有高度差0.5m，第六个温度监测点与第五个温度监测点之间具有高度差1m，在同一时刻，第一个温度监测点的监测值、第二个温度监测点的监测值、第三个温度监测点的监测值、第四个温度监测点的监测值、第五个温度监测点的监测值及第六个温度监测点的监测值之和求平均得出在该时刻加热结构20的加热温度。这样，从温度检测单元30的底部开始布置温度监测点31，用于监测加热结构20对非金属连接管与泵体结构的连接处的加热温度。

实施例二

实施例二的加热装置与实施例一的区别在于：加热组件21及温度检测单元30的排列分布不同。

如图2所示，加热组件21为三个，且三个加热组件21及温度检测单元30排列在壳体10内。这样，上述结构使得加热装置的结构更加简单，容易加工、装配。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

当发生卡泵现象时，将加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，加热结构上产生的热量将连接处的非金属连接管熔断，以使泵体结构与非金属连接管分离，工作人员只需对泵体结构进行打捞即可。

与现有技术中需要将部分非金属连接管与泵体结构一起打捞相比，本申请中的加热装置使得非金属连接管与泵体结构的连接处断开，进而使得工作人员对泵体结构的打捞更加容易、方便，降低工作人员的劳动强度，缩短打捞耗时，降低打捞难度。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种用于油井作业的加热装置，其特征在于，部分或全部所述加热装置靠近非金属连接管与泵体结构的连接处设置，所述加热装置包括：

壳体（10）；

加热结构（20），设置在所述壳体（10）内，所述加热结构（20）产生的热量通过所述壳体（10）扩散至所述连接处，以将所述连接处的所述非金属连接管熔断，实现所述泵体结构与所述非金属连接管的分离；

温度检测单元（30），设置在所述壳体（10）内，所述温度检测单元（30）用于检测所述加热结构（20）的加热温度；

其中，从所述壳体（10）的底端向上延伸50m范围内，所述壳体（10）由不锈钢金属材料制成，其他部位采用有机材质制成；

所述壳体（10）为筒状结构，所述加热结构（20）包括一个或多个加热组件（21），当所述加热组件（21）为多个时，多个所述加热组件（21）沿所述筒状结构的筒壁间隔设置，所述加热组件（21）包括：

金属外壳（211），抵接在所述筒状结构的筒底上；

加热件（212），设置在所述金属外壳（211）内，用于对所述连接处进行加热。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述筒状结构为圆形筒状结构，当所述加热组件（21）为多个时，多个所述加热组件（21）沿所述圆形筒状结构的周向间隔设置，所述温度检测单元（30）位于所述圆形筒状结构的中心轴线上。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热组件（21）还包括：

线缆（213），设置在所述金属外壳（211）内且与所述加热件（212）连接，当所述线缆（213）与电源连接时，所述加热件（212）能够对所述连接处进行加热；当所述线缆（213）与所述电源断开连接时，所述加热件（212）不能够对所述连接处进行加热。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括与所述电源和所述线缆（213）电连接的控制件，当所述温度检测单元（30）检测得出所述加热件（212）的加热温度大于等于预设值A时，所述控制件控制所述线缆（213）与所述电源断开连接，且所述预设值A大于等于160℃且小于等于200℃。

5.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，

所述加热件（212）和/或所述线缆（213）与所述金属外壳（211）之间填充绝缘材料；和/或

所述加热组件（21）和/或所述温度检测单元（30）与所述壳体（10）之间填充绝缘材料。

6.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述加热件（212）为电热丝，所述电热丝的延伸方向与所述壳体（10）的轴线方向相同，且所述电热丝的一端抵接在所述筒底上，所述电热丝的另一端与所述线缆（213）连接。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述电热丝呈波纹状或折线状。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热组件（21）为三个，且任意相邻的两个所述加热组件（21）之间的夹角相同。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述温度检测单元（30）为热电偶。

10.一种分离方法，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的加热装置，所述分离方法包括：

步骤S1：将所述加热装置伸入至油井中，直至所述加热装置的加热结构（20）靠近非金属连接管与泵体结构的连接处，所述加热结构（20）上产生的热量通过所述加热装置的壳体（10）传递至所述连接处；

步骤S2：所述加热结构（20）持续散热，直至所述连接处的所述非金属连接管被熔断。

11.根据权利要求10所述的分离方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

步骤S21：所述加热装置的温度检测单元（30）检测所述加热结构（20）的加热温度，当所述加热温度大于等于预设值A时，所述连接处的所述非金属连接管被熔断，所述加热装置的控制件控制电源与所述加热结构（20）的加热组件（21）断开连接，以使所述加热结构（20）停止对所述连接处加热。

12.根据权利要求11所述的分离方法，其特征在于，在所述步骤S21中，所述温度检测单元（30）具有多个温度监测点（31），在同一时刻，将全部所述温度监测点（31）的监测总值求平均得出所述温度检测单元（30）在该时刻的监测值，且所述监测值为所述加热温度。

13.根据权利要求12所述的分离方法，其特征在于，所述温度检测单元（30）具有六个所述温度监测点（31），第一个温度监测点设置在所述温度检测单元（30）的底部，第二个温度监测点与所述第一个温度监测点之间具有高度差0.3m，第三个温度监测点与所述第二个温度监测点之间具有高度差0.2m，第四个温度监测点与所述第三个温度监测点之间具有高度差0.5m，第五个温度监测点与所述第四个温度监测点之间具有高度差0.5m，第六个温度监测点与所述第五个温度监测点之间具有高度差1m，在同一时刻，所述第一个温度监测点的监测值、第二个温度监测点的监测值、第三个温度监测点的监测值、第四个温度监测点的监测值、第五个温度监测点的监测值及第六个温度监测点的监测值之和求平均得出在该时刻所述加热结构（20）的加热温度。

Images