CN111255954A - 一种电加热石油管道及其制造方法 - Google Patents

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李世昌
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Abstract

一种电加热石油管道，涉及油田管道设施技术领域，包括碳钢层、电热层和不锈钢层，碳钢层位于管道的外侧，不锈钢层位于管道的内侧，电热层夹在碳钢层和不锈钢层之间。所述电热层为石墨烯电热薄膜。所述不锈钢层的厚度不大于2mm。本发明仍然采用碳钢作为油管的主要结构，可有效保证油管的结构强度；本发明中，油管的内壁同样采用钢质结构，可有效保证油管的耐磨强度；本发明创造性地将厚度较薄的石墨烯电热薄膜作为电热元件，内嵌在油管的管壁中，这种方式可保证油管的厚度满足使用要求。本发明中，石墨烯电热薄膜产生的热量直接作用于不锈钢层，从而对附着在不锈钢层上的石蜡进行清除，热能的利用效率更高，因此能耗更低。

Description

一种电加热石油管道及其制造方法
技术领域
本发明属于油田管道设施技术领域，尤其涉及一种电加热石油管道及其制造方法。
背景技术
油管，是采油工程中使用的一种专用管道。油管内输送的原油中含有石蜡，使用一段时间后，原油内的石蜡便会凝结在油管的内壁上，进而对生产造成极大的不利影响，因此需要对油管内的石蜡进行清理。现有技术中，主要采用机械刮蜡的方式进行清蜡，但这种清蜡方式存在清理不彻底、清蜡时必须中断生产等问题。为了解决这些问题，现有技术中出现了一种通过加热油管实现清蜡或避免结蜡的工艺方法。这种工艺通过向普通油管通电的方式实现对油管的加热，这种油管加热方式具有能耗大、安全性差等突出问题，现阶段难以大范围推广，因此，如何设计一种能耗更小、安全性更好的油管加热方式意义重大。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种电加热石油管道。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种电加热石油管道，包括碳钢层、电热层和不锈钢层，碳钢层位于管道的外侧，不锈钢层位于管道的内侧，电热层夹在碳钢层和不锈钢层之间。
作为进一步的技术方案，所述电热层为石墨烯电热薄膜。
作为进一步的技术方案，所述碳钢层由无缝钢管制成。
作为进一步的技术方案，所述不锈钢层由无缝钢管制成。
作为进一步的技术方案，所述不锈钢层的厚度不大于2mm。
本发明还提供了一种电加热石油管道的制造方法，用于生产如上述权利要求1或2中所述的电加热石油管道，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，取碳钢管、不锈钢管和石墨烯电热薄膜，将石墨烯电热薄膜包覆在不锈钢管的外侧，然后将不锈钢管连同石墨烯电热薄膜一同插入碳钢管内；
步骤二，向不锈钢管内注入高压水，通过水压迫使不锈钢管直径扩大，从而将石墨烯电热薄膜夹在碳钢管与不锈钢管之间。
本发明的有益效果为：
1、在采油工程中，油管需要具备如下特点：
1)抗拉强度大，以承受油管管柱在井下的悬重；
2)内壁具有一定的耐磨性，以抵抗抽油杆与油管内壁之间的磨损；
3)管壁足够薄，从而在井下有限的空间内保证油管内外具有足够的过液空间和作业操作空间。
而本发明所述的技术方案有效解决了上述问题：
1)本发明仍然采用碳钢作为油管的主要结构，可有效保证油管的结构强度；
2)本发明中，油管的内壁同样采用钢质结构，可有效保证油管的耐磨强度；
3)本发明创造性地将厚度较薄的石墨烯电热薄膜作为电热元件，内嵌在油管的管壁中，
这种方式可保证油管的厚度满足使用要求。
2、本发明中，石墨烯电热薄膜产生的热量直接作用于不锈钢层，附着在不锈钢管管壁上的原油和石碏在加热后自然脱落，热能的利用效率更高，因此能耗更低。
3、石墨烯电热薄膜是一种已经投入市场且技术成熟的电加热产品，其安全性已经得到各方面的认可，将其直接内置在油管后，油管的用电安全性也有保证，因此，与现有技术相比，油管电加热工艺的安全性大幅提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-碳钢层，2-石墨烯电热薄膜，3-不锈钢管，4-电极引线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，本实施例包括碳钢层1、电热层和不锈钢层3，碳钢层1位于管道的外侧，不锈钢层3位于管道的内侧，电热层夹在碳钢层1和不锈钢层3之间。在上述结构中，采用碳钢作为油管的主要结构，可有效保证油管的结构强度，而油管的内壁同样采用钢质结构，可有效保证油管的耐磨强度。图1中，电热层上连接有电极引线4，以实现对电热层的供电。
所述电热层为石墨烯电热薄膜2。本发明创造性地将厚度较薄的石墨烯电热薄膜2作为电热元件，内嵌在油管的管壁中，这种方式可保证油管的厚度满足使用要求。另外，现有的石墨烯电热膜产品的外部已经做好了良好的绝缘防护，因此无需另外采取绝缘措施。实施时，具体可采用汉高特(深圳)电热有限公司生产的石墨烯电热膜产品，这种石墨烯电热膜的厚度仅为0.25毫米，且柔韧性好，可较好地满足本发明所述技术方案对电热层的要求。
所述碳钢层1由无缝钢管制成，可使本发明所述的管道具有良好的抗扭强度和抗弯强度。
所述不锈钢层3由无缝钢管制成，可使不锈钢层3延展时形变更加均匀。
所述不锈钢层3的厚度不大于2mm，通过限制不锈钢层3的厚度，可使更多的热量通过不锈钢层3向内传导，而不是通过碳钢层1散失，从而有利于提高热量的利用率，从而降低能耗。
本发明还提供了一种电加热石油管道的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，取碳钢管(即图1中的碳钢层1)、不锈钢管(即图1中的不锈钢层3)和石墨烯电热薄膜2，将石墨烯电热薄膜2包覆在不锈钢管的外侧，然后将不锈钢管连同石墨烯电热薄膜2一同插入碳钢管内；
步骤二，向不锈钢管内注入高压水，通过水压迫使不锈钢管直径扩大，从而将石墨烯电热薄膜2夹在碳钢管与不锈钢管之间。
另外，具体实施时，还可采用如下方式使不锈钢管直径扩大：在不锈钢管内塞入钢球，然后向钢球的一侧打压(水压)，使钢球在不锈钢管内移动并从内侧挤压不锈钢管，从而使不锈钢管的直径扩大。
需要说明的是，本发明不止可以应用于井下油管中，也可应用于油田地面管道中。

Claims (6)

1.一种电加热石油管道，其特征在于：包括碳钢层(1)、电热层和不锈钢层(3)，碳钢层(1)位于管道的外侧，不锈钢层(3)位于管道的内侧，电热层夹在碳钢层(1)和不锈钢层(3)之间。
2.根据权利要求1所述的一种电加热石油管道，其特征在于：所述电热层为石墨烯电热薄膜(2)。
3.根据权利要求1所述的一种电加热石油管道，其特征在于：所述碳钢层(1)由无缝钢管制成。
4.根据权利要求1所述的一种电加热石油管道，其特征在于：所述不锈钢层(3)由无缝钢管制成。
5.根据权利要求1所述的一种电加热石油管道，其特征在于：所述不锈钢层(3)的厚度不大于(2)mm。
6.一种电加热石油管道的制造方法，用于生产如上述权利要求1或2中所述的电加热石油管道，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，取碳钢管、不锈钢管和石墨烯电热薄膜(2)，将石墨烯电热薄膜(2)包覆在不锈钢管的外侧，然后将不锈钢管连同石墨烯电热薄膜(2)一同插入碳钢管内；
步骤二，向不锈钢管内注入高压水，通过水压迫使不锈钢管直径扩大，从而将石墨烯电热薄膜(2)夹在碳钢管与不锈钢管之间。
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