CN110939817A

CN110939817A - 地埋加热炉系统

Info

Publication number: CN110939817A
Application number: CN201911363509.1A
Authority: CN
Inventors: 王治宁; 贾西文; 杜宇东; 燕云; 杨剑; 李国强; 赵青青; 吴盼; 郭恪静
Original assignee: Shanghai Feizhou Boyuan Petroleum Equipment Co Ltd; Eighth Oil Production Plant Of Changqing Oilfield Branch Of Petrochina
Current assignee: Shanghai Feizhou Boyuan Petroleum Equipment Co Ltd; Eighth Oil Production Plant Of Changqing Oilfield Branch Of Petrochina
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-03-31

Abstract

本发明公开了一种地埋加热炉系统，包括内管、外管，内管与外管之间形成环形的加热炉腔体；内管和外管共同连接炉架，内管和外管通过炉架实现固定连接；内管上盘绕设置有一根连续的复合材料连续管，连续管位于所述加热炉腔体内；加热炉腔体内填充有保温材料；所述复合材料连续管的一端作为原油进口端，复合材料连续管的另一端作为原油出口端；所述复合材料连续管的两端分别连接金具。本发明具有优良的抗结垢、抗结蜡性能，能够从根本上解决油田现有加热炉腐蚀、结垢的问题。

Description

地埋加热炉系统

技术领域

本发明涉及一种石油采输设备，具体涉及一种地埋加热炉系统。

背景技术

对于石油的开采，需要将原油从地下向地面输送，然后集输至指定的站点。原油在地下是具有一定温度的，在沿输油管道输送的过程中，原油的温度不可避免会逐渐下降。当温度下降至一定程度(如30℃左右)，原油内含的蜡就会发生凝固现象，随着原油向前输送，原油的结蜡现象会越来越严重，最终会堵塞输油管道，造成恶劣的后果。

为解决输油管道的结蜡问题，需要在输油管道上设置原油集输加热炉如地埋式加热炉，对原油进行加热(加热温度一般为50～60℃)，以使原油始终保持在结蜡温度以上(如40～50℃)，从而防止原油在输油管道内结蜡。

但是，现有的油田用地埋式加热炉普遍存在腐蚀、结垢的问题。腐蚀使得炉体结构强度下降，结垢则影响传热效率和输送动力，结垢严重时甚至会发生堵管导致炉子爆炸的现象。因此，腐蚀和结垢直接影响到加热炉的运行安全和换热效率，并大幅度增加了运行成本。

究其原因，现有的地埋式加热炉的换热部件采用的是金属管，金属管内部是流动的原油，金属管外部热源是烟火或电能。随着运行时间的延长，金属管内、外壁均会形成污垢。相比之下，金属管的内壁结垢更为严重，因为原油的成份中含有腐蚀性成份如钙镁离子，这些成份在金属管内流动过程中相互作用产生碳酸盐、硫酸钙、硅酸盐吸附在内壁上形成坚硬的垢，同时向内外延展，向内促进金属管内壁腐蚀降低了管壁强度，向外垢越积越厚会加重热阻。因此，对于现有的油田用地埋式加热炉来说，换热部件金属管内壁的结垢问题是影响加热炉性能的主要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地埋加热炉系统，它可以避免管体内壁结垢。

为解决上述技术问题，本发明地埋加热炉系统的技术解决方案为：

包括内管、外管，内管与外管之间形成环形的加热炉腔体；内管和外管共同连接炉架，内管和外管通过炉架实现固定连接；内管上盘绕设置有一根连续的复合材料连续管，连续管位于所述加热炉腔体内；加热炉腔体内填充有保温材料；所述复合材料连续管的一端作为原油进口端，复合材料连续管的另一端作为原油出口端；所述复合材料连续管的两端分别连接金具。

在另一实施例中，所述地埋加热炉系统设置于采油井口，所述炉架与井口固定连接，所述复合材料连续管的原油进口端通过金具连接井口出油管，复合材料连续管的原油出口端通过金具连接地面油管。

在另一实施例中，所述复合材料连续管包括热塑内衬层、增强纤维结构层和外防护层，增强纤维结构层设置于热塑内衬层与外防护层之间；热塑内衬层的内部形成管体内腔；热塑内衬层内设置有多根加热导线；热塑内衬层采用导热材料。

在另一实施例中，所述热塑内衬层采用热塑性塑料；所述外防护层采用热塑性塑料；所述增强纤维结构层包括基体和纤维，所述基体为热塑性塑料，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。

在另一实施例中，所述保温材料为泡沫材料；所述泡沫材料的内部储存有静止空气。

在另一实施例中，所述泡沫材料为聚氨酯塑料。

在另一实施例中，所述金具内设置有多种监测元件；所述金具内的监测元件通过有线或无线方式连接控制柜；和/或所述控制柜通过有线或无线方式连接油田数据采集平台。

在另一实施例中，所述控制柜包括功率调整器和多个温度控制表；控制柜以原油出口端的出口油温为主控温度，根据出口油温的实时温度与设定的主控温度之间的差值来调整加热炉的加热功率。

在另一实施例中，所述内管和外管为金属材料。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明具有优良的抗结垢、抗结蜡性能，能够从根本上解决油田现有加热炉腐蚀、结垢的问题。

本发明可实现数字化远程控制，用户可在手机终端接收本地数据并发送指令。

将本发明设置于输油管道上，通过具备自加热功能的复合材料连续管实现两段金属油管的连通，从而对油管内的原油进行加热，使原油始终保持在结蜡点以上，从而能够防止原油结蜡。

本发明采用复合材料连续管代替金属管实现原油的输送，原油中的腐蚀性成份不会与复合材料连续管相互作用产生碳酸盐、硫酸钙、硅酸盐，从而能够避免结垢，即使长时间运行，复合材料连续管的流通面积也不会发生明显变化，因此本发明能够保持采油系统的长周期稳定运行。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明地埋加热炉系统的示意图；

图2是图1中的X部局部放大示意图；

图3是本发明的复合材料连续管的截面示意图。

图中附图标记说明：

1为复合材料连续管， 2为泡沫材料，

3为金属内壁， 4为加热炉腔体，

5为原油进口端， 6为金具，

7为原油出口端， 8为控制柜，

9为炉架，

1-1为热塑内衬层， 1-2为增强纤维结构层，

1-3为外防护层， 1-4为加热导线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1、图2所示，本发明地埋加热炉系统，包括同心设置的金属内管3和金属外管，金属内管3与金属外管之间形成环形的加热炉腔体4；金属内管3和金属外管通过炉架9实现固定连接；

加热炉的金属内管3上盘绕设置有一根连续的复合材料连续管1，连续管1位于腔体4内；加热炉的腔体4内填充有泡沫材料2；泡沫材料2的内部储存有大量的静止空气，因此泡沫材料2的热导率低，能够起到保温作用；泡沫材料2可以采用聚氨酯塑料；

复合材料连续管1的一端作为原油进口端5，复合材料连续管1的另一端作为原油出口端7；原油从原油进口端5进入复合材料连续管1的内腔，经过加热后，从原油出口端7流出，在此过程中，原油一直处于被加热状态；

复合材料连续管1的两端扣压连接金具6；复合材料连续管1的原油进口端5通过金具6连接井下油管，复合材料连续管1的原油出口端7通过金具6连接地面油管；金具6可以保证复合材料连续管1的密封和绝缘性能，同时保证测温电偶在金具内部的正常工作；

金具6内设置有多种监测元件，能够监测温度、压力、流量、油气比，以及管内原油状态等；金具6内的监测元件通过有线或无线方式连接控制柜8，监测元件能够将所采集的信息实时反馈至控制柜8；控制柜8包括功率调整器和多个温度控制表；

根据控制柜8所显示的信息，能够实时调整加热炉的加热功率；具体地，控制柜8以原油出口端7的出口油温为主控温度，根据出口油温的实时温度与设定的主控温度之间的差值来调整加热炉的加热功率；

控制柜8通过有线或无线方式连接油田数据采集平台，以使加热炉系统能够实现数字化远程控制；将监测元件所采集的本地数据集中到油田数据采集平台，在手机终端接收本地数据并发送指令。

如图3所示，复合材料连续管1包括由内向外依次粘结的热塑内衬层1-1、增强纤维结构层1-2和外防护层1-3，增强纤维结构层1-2设置于热塑内衬层1-1与外防护层1-3之间；

热塑内衬层1-1的内部形成管体内腔，作为介质(如原油)的流动通道；热塑内衬层1-1内设置有多根加热导线1-4，加热导线1-4通电后能够升温，并将热量向管体内腔传递，从而对管体内的流动介质进行加热，实现自加热功能；热塑内衬层1-1采用导热材料；热塑内衬层1-1可以采用热塑性塑料；

增强纤维结构层1-2作为管体抗压力的支撑结构，同时具有绝缘隔热功能；增强纤维结构层1-2包括基体和纤维，基体为热塑性塑料，纤维可以采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维等高性能纤维；

外防护层1-3作为绝缘隔热层；外防护层1-3可以采用热塑性塑料；

纤维增强结构层1-2和外防护层1-3将管内温度与管外温度隔绝开，防止管内热量向管外传递，造成热量的流失；

使用时，本发明可以设置于采油井口，将炉架9与井口固定连接，将复合材料连续管1的原油进口端5通过井口出油管连接井下油管，将复合材料连续管1的原油出口端7连接地面油管，实现井下油管与地面油管的连通，从而对油管内的原油进行加热。由于原油的温度只需保持在50℃左右，因此复合材料连续管1的加热温度无需超过60℃。

本发明特别适用于采输系统，用于输送原油。当然，本发明也可用于输送污水等其它类型的流体。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims

1.一种地埋加热炉系统，其特征在于：包括内管、外管，内管与外管之间形成环形的加热炉腔体；内管和外管共同连接炉架，内管和外管通过炉架实现固定连接；

内管上盘绕设置有一根连续的复合材料连续管，连续管位于所述加热炉腔体内；加热炉腔体内填充有保温材料；

所述复合材料连续管的一端作为原油进口端，复合材料连续管的另一端作为原油出口端；

所述复合材料连续管的两端分别连接金具。

2.根据权利要求1所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述地埋加热炉系统设置于采油井口，所述炉架与井口固定连接，所述复合材料连续管的原油进口端通过金具连接井口出油管，复合材料连续管的原油出口端通过金具连接地面油管。

3.根据权利要求1所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述复合材料连续管包括热塑内衬层、增强纤维结构层和外防护层，增强纤维结构层设置于热塑内衬层与外防护层之间；热塑内衬层的内部形成管体内腔；热塑内衬层内设置有多根加热导线；热塑内衬层采用导热材料。

4.根据权利要求3所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述热塑内衬层采用热塑性塑料；所述外防护层采用热塑性塑料；所述增强纤维结构层包括基体和纤维，所述基体为热塑性塑料，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。

5.根据权利要求1所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述保温材料为泡沫材料；所述泡沫材料的内部储存有静止空气。

6.根据权利要求5所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述泡沫材料为聚氨酯塑料。

7.根据权利要求1所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述金具内设置有多种监测元件；所述金具内的监测元件通过有线或无线方式连接控制柜。

8.根据权利要求7所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述控制柜通过有线或无线方式连接油田数据采集平台。

9.根据权利要求7或8所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述控制柜包括功率调整器和多个温度控制表；控制柜以原油出口端的出口油温为主控温度，根据出口油温的实时温度与设定的主控温度之间的差值来调整加热炉的加热功率。

10.根据权利要求1所述的地埋加热炉系统，其特征在于：所述内管和外管为金属材料。