CN111169829A - 用于油井储油罐的电加热方法及电加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油井储油罐的电加热方法及电加热装置，通过油井储油罐的人孔顺势引入钢管护套加热电缆到储油罐内部，所述钢管护套加热电缆在所述储油管内部通过边缠绕边固定的方式固定在电缆固定托架上，所述钢管护套加热电缆的一端固定在电缆固定托架上，另一端延伸出储油罐人孔密封板上事先焊接好的电缆穿越密封器，连接中频加热电源后，由所述钢管护套加热电缆对所述储油罐内部的原油进行加热。本发明通过采用500Hz的中频频率进行加热，采用钢管护套加热电缆螺旋盘在电缆固定托架上，加热温度设计可达60℃，加热效率远远高于其它加热方法，可达92％以上，可广泛应用于油田油井储罐加热。
Description
技术领域
本发明涉及油井储油罐领域，具体地说，涉及一种用于油井储油罐的电加热方法及电加热装置，用于替代原有的天然气加热方式。
背景技术
在油田的生产过程中，偏远地区的油井，由于只有单井，没有设置长距离的输油管线，采出的原油先经过井口管线进入井场内的储油罐，再运输，但在原油进入储油罐的储存过程中会失去热量，导致温度降低，原油粘度增大，导致原油进入罐内和/或从罐内放出原油都不容易实现，为了方便原油进入罐内、从罐内放出原油，需要对原油进行加热，使原油的粘度降低，目前采用的方式是通过燃烧天然气，加热储油罐底部，存在效率低，能耗高，时间长，气源不稳定，不环保，以及诸多安全隐患等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效对储油罐内原油进行加热的电加热装置，以及能有效对储油罐内原油进行加热的电加热方法。
本发明中的电加热方法及装置是一种利用集肤效应原理将电能转换成热能，具有加热热效率高，可达92％以上，同时可以改善工作环境，解决油田工人每天用天然气点火的麻烦，避免了天然气点火的危险因素。
本发明中用于油井储油罐的电加热方法，通过油井储油罐的人孔顺势引入钢管护套加热电缆到储油罐内部，所述钢管护套加热电缆在所述储油管内部通过边缠绕边固定的方式固定在电缆固定托架上，所述钢管护套加热电缆的一端固定在电缆固定托架上，另一端延伸出储油罐人孔密封板上事先焊接好的电缆穿越密封器，连接中频加热电源后，由所述钢管护套加热电缆对所述储油罐内部的原油进行加热。
优选地，所述电缆固定托架包括有能自由转动的两层或两层以上的固定托架层，所述钢管护套加热电缆均从每一层的固定托架层的中心由内往外螺旋式盘旋固定在每一层的固定托架层上，相邻固定托架层之间，所述钢管护套加热电缆从上层的最外圈直接延伸到下层的最内圈。
优选地，所述钢管护套加热电缆包括钢管护套、铜芯导体，填充在所述钢管护套和铜芯导体之间的绝缘层，所述钢管护套加热电缆固定在所述电缆固定托架上的一端，所述钢管护套和所述铜芯导体由连接端子导电连接。
优选地，在所述钢管护套加热电缆进入所述储油罐之前，首先在储油罐外将承压轴承固定安装在中间轴上；接着将组装成支撑架的圆形管材和中间轴从储油罐的人孔移入到储油罐内部，利用螺纹连接的方式，将十字支腿的圆形管材与中间轴连接固定，并通过粘贴或焊接的方式将十字支腿与储油罐的内底部固定；再将组装成十字托架的圆管以及绝缘电木板、U型卡子从储油罐的人孔中移入储油罐内，利用螺纹连接的方式将十字托架的圆管与承压轴承外圈中沉孔内的螺纹连接固定，最后将绝缘电木板固定在十字托架的上表面后，借助于U型卡子，将钢管护套加热电缆螺旋式盘旋固定在所述绝缘电木板上。
本发明中用于油井储油罐的电加热装置包括安装在储油罐外的中频加热电源及控制单元，能快速拆卸与组合安装在所述储油罐内部的电缆固定托架，呈螺旋式盘旋固定在所述电缆固定托架上的钢管护套加热电缆，安装在所述储油罐内壁上的温度变送器，所述温度变送器、钢管护套加热电缆与所述中频加热电源及控制单元电联接。
优选地，所述储油罐的人孔密封板上固定安装有电缆穿越密封器，所述钢管护套加热电缆穿过所述电缆穿越密封器后与所述中频加热电源及控制单元电联接。
优选地，所述电缆固定托架包括有能与所述储油罐内壁面固定连接的支撑架，在所述支撑架上间隔开固定的两层或两层以上的固定托架层，每一层固定托架层能围绕所述支撑架的中间轴自由的转动。
优选地，所述固定托架层包括有与所述支撑架中间轴固定连接的承压轴承，与所述承压轴承外圈能拆卸连接的十字托架，在所述十字托架的顶部固定有绝缘电木板，所述钢管护套加热电缆经连接件呈螺旋式由内向外的盘旋固定在所述绝缘电木板上。
优选地，所述支撑架包括有一位于中间的中间轴，与所述中间轴能拆卸连接并形成十字支腿的圆形管材。
优选地，所述钢管护套加热电缆经U型卡子顺时针方向盘旋固定在绝缘电木板上表面，所述绝缘电木板采用12mm厚的电木板进行电气隔离。
本发明中用于油井储油罐的电加热装置通过采用500Hz的中频频率进行加热，采用钢管护套加热电缆螺旋盘在电缆固定托架上，加热温度设计可达60℃，加热效率远远高于其它加热方法，可达92％以上，可广泛应用于油田油井储罐加热。
附图说明
图1为本发明中的电加热装置与储油罐的组合安装示意图。
图2为本发明中的固定托架层的侧视示意图。
图3为本发明中的固定托架层的俯视示意图
图4为图2中A处的放大示意图。
图5为本发明中钢管护套加热电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对发明中的具体实施例作进一步详细说明。
如图1所示，本发明中用于油井储油罐的电加热装置包括有安装在大型储油罐6外的中频加热电源5、控制单元(图中未示出)，能快速拆卸与组合安装在储油罐6内部的电缆固定托架1，呈螺旋式盘旋固定在电缆固定托架1上的钢管护套加热电缆2，安装在储油罐6内壁上的温度变送器3，其中温度变送器3、钢管护套加热电缆2与中频加热电源5、控制单元电联接。具体地，在钢管护套加热电缆2与中频加热电源5之间连接有防爆接线盒7、零火线8，关于温度变送器3、钢管护套加热电缆2与中频加热电源5、控制单元之间的具体联接，及需要的电器元件，对本领域的技术人员来说为钢管护套加热电缆2供电加热是容易实现的，在此不再详细说明。
如图1所示，电缆固定托架1包括有支撑架10，固定安装在支撑架10上间隔开一定距离的两层或两层以上的固定托架层17，本实施例以上下两层平行设置的固定托架层17为例加以说明，但并限于此。
优选地，支撑架10包括有一个十字支腿18，固定在十字支腿18上方的中间轴11，其中十字支腿18优选四根长度为1.5米，直径为80mm的圆形管材加工制成，每根圆形管材的一端设置有公螺纹，中间轴11优选长度为1.8米，直径为100mm，壁厚为10mm的钢管加工而成，与十字支腿18圆形管材一端的公螺纹相对应，在中间轴11的钢管壁四周对称的设置有四个内置母螺纹的通孔，并在通孔及中间轴11钢管内嵌设有锁固结构19，将十字支腿18的每一根圆形管材逐根与中间轴11通孔内的螺纹连接固定，形成支撑架10。其中十字支腿18用于与储油罐6的内壁底部固定，防止支撑架10在储油罐6内移动。具体的连接方式，可以是粘接、点焊等等，不再详细说明。当然，十字支腿18的圆形管材也可以选择使用方形管材，只需要一端加工成圆形，并进一步加工有公螺纹即可。
如图2和图3所示，固定托架层17包括有承压轴承12、十字托架13、绝缘电木板14，U型卡子15。具体地：承压轴承12的内圏与中间轴11过盈配合，承压轴承12的外圈对称的设置有四个沉孔(也称螺纹孔)，在每个沉孔内加工有内置母螺纹。十字托架13包括有四根等长的圆管，优选采用长度为1.5米、直径为50mm的圆管加工而成，并在一端加工有公螺纹，分别与承压轴承12外圈的母螺纹连接固定，便于拆卸与固定。绝缘电木板14也为四块，与十字托架13的圆管对应、分别固定在十字托架13的圆管上表面，优选采用12mm厚的电木板，进行电气隔离固定。如图3和图4所示，在绝缘电木板14上设置有两排用于穿设固定U型卡子15的圆孔24，U型卡子15的两个直脚正好穿过绝缘电木板14上的圆孔24，再由锁合件16(例如螺母等)锁合固定。绝缘电木板14上的两排圆孔24间隔交错排列，便于U型卡子15的穿设固定。
上下两层固定托架层17平行的间隔开后固定在中间轴11上，分别处于十字支腿18往上6米和12米的位置，每个承压轴承12的承重大于500公斤。
如图5所示，钢管护套加热电缆2包括有钢管护套20、铜芯导体21，绝缘层22，钢管护套20包覆在钢芯导体21外，在钢管护套20与铜芯导体21之间填充有绝缘层22。优选地，钢管护套加热电缆2的外径在12毫米至16毫米之间，钢管护套20优选采用碳钢材质，工作电压为AC1500V，500Hz，铜芯导体21采用优质纯铜，钢管护套加热电缆2长期工作的温度可达200℃。利用连接端子25将钢管护套20与铜芯导体21电联接导通后，如图3所示，钢管护套20因通电而加热，可以对周边的原油进行集肤效应的伴热式加热，降低原油的粘稠度。
将本发明中的电加热装置组合安装于大型储油罐6内的过程，具体如下：
首先在储油罐6外，将承压轴承12固定安装在中间轴11上，将每一块绝缘电木板14与十字托架13对应的圆管固定连接；
接着将组装成十字支腿18的圆形管材和中间轴11从储油罐6的人孔9移入到储油罐6内部，利用螺纹连接的方式，将十字支腿18的圆形管材与中间轴11连接固定，并通过粘贴或焊接的方式将十字支腿18与储油罐6的内底部固定。
再将组装成十字托架13的圆管连同绝缘电木板14、较多数量的U型卡子15从储油罐6的人孔9中移入储油罐6内，利用螺纹连接的方式将十字托架13的圆管与承压轴承12外圈沉孔内的螺纹连接固定。
最后，将钢管护套加热电缆2的一端延伸进入到储油罐6内，由于钢管护套加热电缆2的长度太长，无法完全置入到储油罐6内，因此只能将钢管护套加热电缆2置于储油罐6外，将钢管护套加热电缆2的一端延伸进入储油罐6内部，并将钢管护套加热电缆2的这一端经由U型卡子15锁合固定在第一层电缆固定托架层17的最内圈，使钢管护套加热电缆2沿顺时针方向由内到外螺旋缠绕并固定在第一层(上方层)固定托架层17的绝缘电木板14上，最内圈的半径不得小于1.2米，相邻两圈钢管护套加热电缆2之间的中心距为40mm，边缠绕边固定。当钢管护套加热电缆2缠绕至绝缘电木板14的最外圈时，钢管护套加热电缆2顺势落到(延伸至)第二层(下方层)的电缆固定托架层17上，并继续由内到外顺时针缠绕固定，在顺时针缠绕固定的同时，第一层的电缆固定托架层17连同钢管护套加热电缆2在钢管护套加热电缆2的牵引下一起转动。当到达第二层电缆固定托架层17绝缘电木板14的最外圈时，钢管护套加热电缆2顺势由储油罐6侧壁上的人孔9引出，用于密封人孔9的密封板90上事先焊接好电缆穿越器4，钢管护套加热电缆2穿出电缆穿越器4后，与安装在储油罐6人孔9外侧边的防爆接线盒7连接，在防爆接线盒7内与来自于中频加热电源5的零火线8连接，并做好设备接地。中频加热电源5将三相50Hz工频电转化为单相500Hz中频电，中频加热电源5负责给钢管护套加热电缆2供电，中频加热电源5要求有短路、断路、过流、过温等保护功能，也要有温度控制和显示功能，对于中频加热电源5及其所具备的功能，由于是采用市售成熟产品，因此不再详细说明。中频加热电源5额定输入工作电压为380V，额定输出电压为0-1500V。中频加热电源5在送电过程要求先小功率预热，待系统温度上来后在大功率加热，这对本领域的技术人员来说，都是容易实现的，在此不再详细说明。
在储油罐6的内壁面固定安装有一温度变送器3，该温度变送器3安装在储罐6内十字支腿18往上高1米的位置，可以避开进油口、出油口、人孔等罐体结构，保证测量准确。
综上所述，利用本发明中用于油井储油罐的电加热装置后可以给油井储油罐内的原油加热，并且对原油进行分层加热，解决了天然气加热热力不均的问题，保障了储油罐顺利放油，同时，这种加热方法加热时间短，热效率高，节约了大量能源。
Claims (10)
1.一种用于油井储油罐的电加热方法，其特征在于，通过油井储油罐的人孔顺势引入钢管护套加热电缆到储油罐内部，所述钢管护套加热电缆在所述储油管内部通过边缠绕边固定的方式固定在电缆固定托架上，所述钢管护套加热电缆的一端固定在电缆固定托架上，另一端延伸出储油罐人孔密封板上事先焊接好的电缆穿越密封器，连接中频加热电源后，由所述钢管护套加热电缆对所述储油罐内部的原油进行加热。
2.根据权利要求1所述的用于油井储油罐的电加热方法，其特征在于，所述电缆固定托架包括有能自由转动的两层或两层以上的固定托架层，所述钢管护套加热电缆均从每一层的固定托架层的中心由内往外螺旋式盘旋固定在每一层的固定托架层上，相邻固定托架层之间，所述钢管护套加热电缆从上层的最外圈直接延伸到下层的最内圈。
3.根据权利要求1所述的用于油井储油罐的电加热方法，其特征在于，所述钢管护套加热电缆包括钢管护套、铜芯导体，填充在所述钢管护套和铜芯导体之间的绝缘层，所述钢管护套加热电缆固定在所述电缆固定托架上的一端，所述钢管护套和所述铜芯导体由连接端子导电连接。
4.根据权利要求1所述的用于油井储油罐的电加热方法，其特征在于，在所述钢管护套加热电缆进入所述储油罐之前，首先在储油罐外将承压轴承固定安装在中间轴上；接着将组装成支撑架的圆形管材和中间轴从储油罐的人孔移入到储油罐内部，利用螺纹连接的方式，将十字支腿的圆形管材与中间轴连接固定，并通过粘贴或焊接的方式将十字支腿与储油罐的内底部固定；再将组装成十字托架的圆管以及绝缘电木板、U型卡子从储油罐的人孔中移入储油罐内，利用螺纹连接的方式将十字托架的圆管与承压轴承外圈中沉孔内的螺纹连接固定，最后将绝缘电木板固定在十字托架的上表面后，借助于U型卡子，将钢管护套加热电缆螺旋式盘旋固定在所述绝缘电木板上。
5.一种用于上述权利要求1-4任意一项中所述电加热方法的电加热装置，其特征在于，包括安装在储油罐外的中频加热电源及控制单元，能快速拆卸与组合安装在所述储油罐内部的电缆固定托架，呈螺旋式盘旋固定在所述电缆固定托架上的钢管护套加热电缆，安装在所述储油罐内壁上的温度变送器，所述温度变送器、钢管护套加热电缆与所述中频加热电源及控制单元电联接。
6.根据权利要求5所述的电加热装置，其特征在于，所述储油罐的人孔密封板上固定安装有电缆穿越密封器，所述钢管护套加热电缆穿过所述电缆穿越密封器后与所述中频加热电源及控制单元电联接。
7.根据权利要求5所述的电加热装置，其特征在于，所述电缆固定托架包括有能与所述储油罐内壁面固定连接的支撑架，在所述支撑架上间隔开固定有两层或两层以上的固定托架层，每一层固定托架层能围绕所述支撑架的中间轴自由的转动。
8.根据权利要求7所述的电加热装置，其特征在于，所述固定托架层包括有与所述支撑架中间轴固定连接的承压轴承，与所述承压轴承外圈能拆卸连接的十字托架，在所述十字托架的顶部固定有绝缘电木板，所述钢管护套加热电缆经连接件呈螺旋式由内向外的盘旋固定在所述绝缘电木板上。
9.根据权利要求7所述的电加热装置，其特征在于，所述支撑架包括有一位于中间的中间轴，与所述中间轴能拆卸连接并形成十字支腿的圆形管材。
10.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，所述钢管护套加热电缆经U型卡子顺时针方向盘旋固定在绝缘电木板上表面，所述绝缘电木板采用12mm厚的电木板进行电气隔离。
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