CN115474300B - 一种入油管式加热电缆结构、装置及加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井内生产领域，尤其涉及一种入油管式加热电缆结构、装置及加热方法。本发明提供的入油管式加热电缆结构包括：加热线芯，其头端用于引入外部电源；金属管材护套完全包覆加热线芯；粉末状的矿物绝缘材料，填充于金属管材护套内部；其中加热线芯的延伸方向与金属管材护套的轴向大致平行，加热线芯、金属管材护套和矿物绝缘材料构成密实的一体化结构；矿物绝缘材料包括高纯度氧化镁粉末，以及高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末中的至少一种；加热线芯为塑性形变小的金属合金包裹表面负荷大的金属合金。本发明的入油管式加热电缆结构具有绝缘性能、导热性能的同时，还提高了加热电缆的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及油井内生产领域，尤其涉及一种入油管式加热电缆结构、装置及加热方法。
背景技术
随着各大油田的高品质原油储量逐渐枯竭，对储备区块难动用油藏的开采正逐步提上议程，含蜡、含沥青胶质等油藏的开采规模正迅速扩大。高品质原油可以通过机抽井或自喷井，在较小压力下（＜5mPa）进行开采，其凝堵物质以石蜡为主时，由于石蜡的融点较低（低于70℃），当发生堵塞时，可采用聚氯乙烯(PVC)绝缘加热电缆电热解堵。
但高压（可达105mPa）油气井在生产时，原油在举升过程中向周围地层散热含蜡原油中的蜡析出，同时伴随压力下降使得油品脱气而其所含沥青、胶质等成分析出后进一步加剧凝堵的形成，此类凝堵物质的融解温度超过90℃。随着析出物质越来越多，会堵塞油管导致无法生产，传统聚氯乙烯(PVC)或硅橡胶护套的加热电缆的额定温度在105℃，已经难以满足上述凝堵物质的融解温度的需求。
发明内容
为解决现有技术存在的传统疏通方式难以方便有效地对高压油气井进行解堵的缺陷，提供了一种入油管式加热电缆结构、电热系统及该电热系统的安装和使用方法。
本发明提供一种入油管式加热电缆结构，其特征在于，包括：
加热线芯，所述加热线芯的头端用于引入外部电源；
金属管材护套，所述金属管材护套完全包覆所述加热线芯，所述金属管材护套的尾端设有入井导引头；和
粉末状的矿物绝缘材料，填充于所述金属管材护套内部；
其中，所述加热线芯的延伸方向与所述金属管材护套的轴向大致平行，所述加热线芯、所述金属管材护套和所述矿物绝缘材料构成密实的一体化结构；
所述矿物绝缘材料包括高纯度氧化镁粉末，以及高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末中的至少一种，所述高纯度氧化镁的纯度大于或等于99%。
所述加热线芯为塑性形变小的金属合金包裹表面负荷大的金属合金。
特别的，所述塑性形变小的金属合金采用铜镍合金、镍铬合金中的一种或多种；表面负荷大的金属合金采用铁铬铝合金。
特别地，所述矿物绝缘材料中，高纯度氧化镁粉末的组分占比为大于等于0.7且小于1，氧化铝的组分占比为大于等于0且小于等于0.3，二氧化硅的组分占比为大于等于0且小于等于0.3。
特别地，所述入井导引头一体成型于所述金属管材护套，且所述入井导引头为半球形实心头。
特别地，还包括电源引出线，所述金属管材护套的头端设有绝缘密封杯，所述加热线芯的头端在所述绝缘密封杯内与所述电源引出线连接，以通过所述电源引出线引入所述外部电源；所述绝缘密封杯与所述金属管材护套同轴设置，且所述绝缘密封杯的直径大于所述金属管材护套的直径。
特别地，所述加热线芯包括三根发热的导体线芯，三根所述导体线芯的尾端采用星形接法形成尾端星接焊点。
特别地，所述金属管材护套的材料选自不锈钢、碳钢或高温合金钢材料；或者，所述金属管材护套的材料为CT80钢；和/或，所述入油管式加热电缆结构在延伸方向上包括发热段和非发热段，由所述金属管材护套的第一预设位置至所述金属管材护套的尾端形成所述发热段，由所述金属管材护套的第二预设位置至所述金属管材护套的头端形成所述非发热段，所述第一预设位置、所述第二预设位置均位于所述金属管材护套的尾端和所述金属管材护套的头端之间，且所述第一预设位置相对所述第二预设位置更靠近所述金属管材护套的尾端或者所述第一预设位置与所述第二预设位置为同一位置。
本发明还提供一种电热系统，安装于采油树中，其特征在于，所述电热系统包括：
井口密封装置，立式悬挂安装在所述采油树的采油井的井口的上方，并用于密封所述采油树的采油井的井口；
前述所述的入油管式加热电缆结构，所述入油管式加热电缆结构的一部分穿设在所述井口密封装置中，且所述入油管式加热电缆结构靠近入井导引头的一端伸入采油井内并密封悬挂在所述采油井内，所述入油管式加热电缆结构上伸入所述采油井内的部分为发热段的至少部分，所述发热段能够发热以疏通采油井；和
电气控制柜，与所述入油管式加热电缆结构连接，所述电气控制柜用于引入电源，并用于控制所述入油管式加热电缆结构的加热。
特别地，所述入油管式加热电缆结构至少部分露在所述井口密封装置的外部，所述入油管式加热电缆结构上露在所述井口密封装置外部的部分为非发热段，所述非发热段远离所述井口密封装置的一端连接所述电气控制柜。
特别地，所述非发热段包括第一段、第二段和第三段，其中，所述第一段及所述发热段共轴设置，且所述第一段与所述发热段在所述井口密封装置的内部连接，所述第一段远离所述井口密封装置的一段与所述第二段的一端弯折连接，所述第二段远离所述第一段的一端与所述第三段的一端连接，所述第三段远离所述第二段的一端与所述电气控制柜连接。
特别地，所述电热系统还包括防爆接线箱和铠装动力电缆，所述第三段远离所述第二段的一端经所述防爆接线箱与所述铠装动力电缆的一端连接，所述铠装动力电缆的另一端与所述电气控制柜连接。
特别地，所述井口密封装置包括井口悬挂密封组件、液压井口密封装置和用于控制所述液压井口密封装置启闭的液压站，其中，所述井口悬挂密封组件悬挂在所述采油树的采油井的井口的上方，所述液压井口密封装置悬挂安装在所述井口悬挂密封组件的底部，并且所述液压井口密封装置的底部密封所述采油树的采油井的井口；所述发热段的一部分收容于所述液压井口密封装置内，所述发热段的另一部分伸入所述采油树的采油井内。
特别地，所述电热系统还包括压力检测装置，与所述电气控制柜连接，所述压力监测装置设于所述液压井口密封装置内，用于监测所述采油井内的液压值；所述电气控制柜用于在所述液压值大于预设启动压力值且持续时长大于预设时长时，控制所述液压站将所述液压井口密封装置关闭。
特别地，所述电热系统还包括温度传感器，与所述电气控制柜连接，所述井口密封装置靠近所述采油井的井口处设有分支，所述分支与所述井口密封装置连通，所述温度传感器设于所述分支，用于检测所述采油井的井口处的出液温度值；所述电气控制柜用于根据所述出液温度值，调节所述入油管式加热电缆结构的加热功率，以使得所述井口的出液温度维持在预设温度范围内。
特别地，所述电气控制柜包括可控硅电路，用于调节所述入油管式加热电缆结构的加热功率大小。
本发明还提供一种用于安装前述电热系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述电热系统的井口悬挂密封组件立式放置在所述采油树的采油井的井口的上方；
将所述电热系统的加热电缆结构的入井导引头吊起并悬空在所述采油树的正上方；
控制所述入井导引头下降，带动所述加热电缆结构下降，使得所述入井导引头穿过所述井口密封装置并进入所述采油井内，其中，所述加热电缆结构每下降预设长度进行一次绝缘及线芯电阻检测；
至所述加热电缆结构下降预设深度后，安装所述井口密封装置，使得所述井口密封装置密封所述井口；
将所述入油管式加热电缆结构与电气控制柜连接。
特别地，在完成所述加热电缆的密封悬挂操作之后，安装电加热井口防喷器、检测加热电缆绝缘及线芯电阻。
本申请通过采用塑性形变小的金属合金包裹表面负荷大的金属合金，使得发热丝在保持较高的发热效率的同时具备良好的塑性，提高使用寿命。本申请提供的入油管式加热电缆，该电缆结构通过加热线芯发热后，由于包覆在加热线芯外的矿物绝缘材料具有优越的导热性能，因此加热线芯产生的热量可以很好地向外传导，而金属管材护套套设在矿物绝缘材料外侧也可以很好地导热，故而该加热电缆整体上的加热效率很高，可以对井筒内进行有效加热。而选择金属管材护套可以解决传统PVC电缆耐加热温度偏低的问题，可将整体电缆的加热温度大幅度提高至300℃的高温，可以根据需要设置较高的加热温度，从而提高解堵性能。此外，对电缆中的矿物绝缘材料进行了材料配比的优化，提高在保证绝缘性能、导热性能的基础上，进一步提高了加热电缆的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供入油管式加热电缆结构示意图；
图2是本发明实施例一提供装配有入油管式加热电缆结构的电热系统示意图。
附图中，1-加热线芯，2-金属管材护套，3-矿物绝缘材料，4-电源引出线，5-入井导引头，6-绝缘密封杯，7-尾端星接焊点；
11-井口悬挂密封组件，12-油管，13-业主电源，14-电气控制柜，15-铠装动力电缆，16-防爆接线箱，17-液压井口密封装置，18-温度传感器信号电缆，19-温度传感器，20-加热电缆发热段，21-加热电缆非发热段。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
目前原油本身中包含的凝堵物质如沥青、胶质等物质增多，而在高压油井作业时，在原油举升压力下降过程中，会进一步加剧原油中凝堵物质析出，油井堵塞时有发生。
而现有技术中通常采用PVC或硅橡胶护套包裹的加热电缆耐温低（低于105℃），很难达到所需的融解温度，无法完成油井的解堵需求。
为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种入油管式加热电缆结构、电热系统、安装方法和加热方法，具体方案如下面实施例所示。
实施例一
本实施例提供一种入油管式加热电缆结构，其包括：一种入油管式加热电缆结构，其特征在于，包括：加热线芯1，加热线芯1的头端用于引入外部电源；金属管材护套2，金属管材护套2完全包覆加热线芯1，金属管材护套2的尾端设有入井导引头5；和粉末状的矿物绝缘材料3，填充于金属管材护套2内部；其中，加热线芯1的延伸方向与金属管材护套21的轴向大致平行，加热线芯、金属管材护套2和矿物绝缘材料3构成密实的一体化结构；矿物绝缘材料3包括高纯度氧化镁粉末，以及高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末中的至少一种，高纯度氧化镁的纯度大于或等于99%。
入油管式加热电缆结构，其通过伸入油管内进行加热，具体包括加热线芯1、金属管材护套2、矿物绝缘材料3，加热线芯1的头端用于引入外部电源，进行供电；
金属管材护套2完全包覆加热线芯1，将加热线芯1完整内置在金属管材护套2形成的腔体中。加热线芯1在金属管材护套2内延伸，其延伸方向与金属管材护套2的轴向大致平行。金属管材护套2的尾端设有入井导引头5，入井导引头5一体成型于金属管材护套2的尾部，且入井导引头5为半球形实心头，以将矿物绝缘材料3和加热线芯1完全容置。一般现有技术中的入井导引头为圆锥或棱锥体结构，但本发明中，入井导引头选择为半球形，由于其具有形状规则，没有明显台阶的特点，故其承压性更均匀，入井顺畅，降低阻碍，入井导引头的强度更大，可靠性更佳。
矿物绝缘材料3呈粉末状，填充于金属管材护套2内部。矿物绝缘材料3的材料选择需要综合考虑加热电缆的绝缘需求、导热需求和可靠性需求，矿物绝缘材料3的材料选自高纯度氧化镁粉末、高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末，高纯度氧化镁的纯度大于或等于99%。表1所示三种材料组分配比的变化，导致矿物绝缘材料3的导热性能和导电性能的变化。此外，由于高纯度氧化镁极易吸收空气中的水分子，而形成氢氧化镁，而导致其绝缘失效。而二氧化硅常规条件下不与水反应，高结晶性氧化铝粉末也不易与水反应，因此，矿物绝缘材料3在主体材料选自高纯度氧化镁粉末的基础上，再混合有高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末中至少一种，以满足加热电缆的绝缘、导热和可靠性需求。
表1
加热线芯1、金属管材护套2和矿物绝缘材料3构成密实的一体化加热电缆结构，在制备时，将金属管材护套2、矿物绝缘材料3和加热线芯1形成嵌套的结构，后经拉拔工艺进行直径缩减，随着直径缩减，三者之间的空隙得以缩减，直至三者形成紧密接触的整体结构。该电缆结构通过加热线芯1发热后，由于包覆在加热线芯1外的矿物绝缘材料3具有优越的导热性能，因此加热线芯1产生的热量可以很好地向外传导，而金属管材护套2套设在矿物绝缘材料3外侧也可以很好地导热，故而该加热电缆整体上的加热效率很高，可以对井筒内进行有效加热。而选择金属管材护套可以解决传统PVC电缆耐加热温度偏低的问题，可将整体电缆的加热温度大幅度提高至300℃的高温，可以根据需要设置较高的加热温度，从而提高解堵性能。此外，对电缆中的矿物绝缘材料进行了材料配比的优化，提高在保证绝缘性能、导热性能的基础上，进一步提高了加热电缆的可靠性。
优选地，矿物绝缘材料3中，高纯度氧化镁粉末的组分占比为大于等于0.7且小于1，高结晶性氧化铝的组分占比为大于等于0且小于等于0.3，二氧化硅的组分占比为大于等于0且小于等于0.3，其中高结晶性氧化铝与二氧化硅的含量不同时为0，使得矿物绝缘材料具有更好的导热性、绝缘性和可靠性。
考虑到加热电缆使用的深度和压力需求，加热线芯1包括三根发热的导体线芯，三根导体线芯的尾端采用星形接法形成尾端星接焊点7。优选地，所述塑性形变小的金属合金采用铜镍合金、镍铬合金中的一种或多种；表面负荷大的金属合金采用铁铬铝合金，铜镍合金、镍铬合金优选采用铜镍合金NC020、镍铬Cr20Ni80等材料。由于部分表面负荷大的金属合金在高温下易变形，不易修复的特点，采用塑性形变小的金属合金包裹表面负荷大的金属合金，在高温工作情况下，内层的表面负荷大的金属合金发生的形变时，能够一定程度的被外层的塑性形变小的金属合金层所限制，兼顾合金难以同时具备发热效率高且高温强度高的性能特点，提高发热丝的使用寿命。此外，本实施例提供的采用铜镍合金、镍铬合金等材料包覆铁铬铝合金的方案，成本较完全采用铜镍合金NC020、镍铬Cr20Ni80等材料更低，且同时具备铜镍合金、镍铬合金等材料塑性好的优点。
金属管材护套2的材料选择主要考虑在较高温度时，其抗拉强度、屈服强度和断后延伸率。从表2中，选择不锈钢管材SUS321、SUS310S和SUS309S，CT80，与管线钢L360进行对比，可以看出管线钢L360在小于等于300℃低温段的抗拉强度、屈服强度都较好，但在温度上升至500℃以上时，不锈钢和CT80钢的性能，特别是抗拉强度上明显优于管线钢L360。因此，金属管材护套2优选不锈钢、碳钢或高温合金钢材料。
表2
优选地，由于当作业温度高于500℃时，CT80钢的多项指标都表现优异，因此，在作业温度高于500℃时，金属管材护套2的材料优选CT80钢。
作为一个实施例，入油管式加热电缆还包括电源引出线4，金属管材护套2的头端设有绝缘密封杯6，加热线芯的头端在绝缘密封杯6内与电源引出线4连接，以通过电源引出线4引入外部电源；绝缘密封杯6与金属管材护套2同轴设置，绝缘密封杯6的直径大于金属管材护套2的直径。绝缘密封杯6中设置均匀分散的三个贯通孔，以将加热线芯1和电源引出线4连接形成的导线分离设置，避免碰相、短路现象，使得加热线芯1获得稳定的电源输入。
优选地，该绝缘密封杯6的杯体与穿设电缆、外部电源之间填充有绝缘材料，该绝缘材料优选为矿物绝缘材料3，其较好的导热性能可以将加热线芯1、电源引出线4产生的热量快速散出，提高密封杯内引线的可靠性。
作为一个实施例，入油管式加热电缆结构在延伸方向上包括发热段和非发热段，由金属管材护套2的第一预设位置至金属管材护套2的尾端形成发热段，由金属管材护套2的第二预设位置至金属管材护套2的头端形成非发热段，第一预设位置、第二预设位置均位于金属管材护套2的尾端和头端之间。其中，位于非发热段的该加热电缆结构中的发热段用于释放热量完成油管内堵塞物的融解，而非发热段用于三相电源的引入而输送电力，不明显发热，该非发热段可以替换加热线芯为不明显发热的材料，如铜，T2材质等材料。
特别地，第一预设位置与第二预设位置可以为同一位置，通过将非发热段的线芯与发热段的加热线芯连接为一体，穿设至款物绝缘材料形成的绝缘瓷柱中实现。
另一实施例中，第一预设位置相对第二预设位置更靠近金属管材护套2的尾端，在第一预设位置与第二预设位置之间还具有第三预设位置，第三预设位置处具有可以探测线芯温度和电流值的检测点，通过外部设备与检测点连接，方便对伸入井下的电缆内线芯进行加热性能、安全性能检测和可靠性检测。
实施例二
该实施例中的电热系统用于对实施例一种的入油管式加热电缆结构进行控制。
一种电热系统，安装于采油树中，其特征在于，电热系统包括：井口密封装置，立式悬挂安装在采油树的采油井的井口的上方，并用于密封采油树的采油井的井口；入油管式加热电缆结构，入油管式加热电缆结构的一部分穿设在井口密封装置中，且入油管式加热电缆结构靠近入井导引头5的一端伸入采油井内并密封悬挂在采油井内，入油管式加热电缆结构上伸入采油井内的部分为加热电缆发热段20的至少部分，加热电缆发热段20能够发热以疏通采油井；和电气控制柜14，与入油管式加热电缆结构连接，电气控制柜14用于引入电源，并用于控制入油管式加热电缆结构的加热。
该电热系统包括：井口密封装置，设置在采油井井口，用于密封所述采油树的采油井的井口；井口密封装置包括井口悬挂密封组件11、液压井口密封装置17和用于控制液压井口密封装置17启闭的液压站，其中，井口悬挂密封组件11悬挂在采油树的采油井的井口的上方，液压井口密封装置17悬挂安装在井口悬挂密封组件11的底部，并且液压井口密封装置17的底部密封所述采油树的采油井的井口。
液压井口密封装置17还包括压力检测装置，用于监测所述采油井内的液压值。该压力检测装置与电气控制柜14连接，当压力检测装置检测到的液压值大于预设启动压力值且持续时长大于预设时长时，电气控制柜14控制液压站将液压井口密封装置17关闭。
另一个实施例中，电气控制柜14中远传模块可将液压值数据回传采油厂管理站，当探头监测压力大于预设启动压力值且持续时间超过预设时长时，控制电路会启动液压站将井口密封装置关闭，管理站工作人员可通过回传的液压值最终控制液压站的启停。该液压系统的预设启动压力值一般为105mPa，预定时长一般为5min。该井控系统在实现液动装置自动控制的同时也实现了人工实时干预，避免了某些情况系统的过度动作。
入油管式加热电缆结构穿过井口密封装置，且入油管式加热电缆结构靠近入井导引头5的一端伸入采油井的油管内，入油管式加热电缆中至少加热电缆发热段20伸入采油井内，能够稳定发热以疏通采油井的堵塞物。电气控制柜14，与入油管式加热电缆电连接，以将电力输入至入油管式加热电缆中，并用于控制入油管式加热电缆结构的加热。
一实施例中，电气控制柜14包括可控硅电路，用于调节所述入油管式加热电缆结构的加热功率大小。
入油管式加热电缆结构至少部分露在井口密封装置的外部，入油管式加热电缆结构露在井口密封装置外部的部分为加热电缆非发热段21的一部分，加热电缆非发热段21远离井口密封装置的一端连接电气控制柜14。入油管式加热电缆伸入采油树的采油井内的部分为加热电缆发热段20的一部分，该加热电缆发热段20的部分延伸至堵塞物堆积的区域，通过发热对周围的堵塞物进行融解。
一个实施例中，入油管式加热电缆结构的一部分加热电缆发热段20收容于井口密封装置内，加热电缆发热段20的另一部分伸入所述采油树的采油井内。该实施例中，加热电缆的加热电缆非发热段21完全设置在井口密封装置外，可以根据需要方便对加热电缆非发热段21进行检修和替换。还可以在井口密封装置内设置与外部设备连接的检测点，对线芯发热段的温度和电流值进行检测，方便对伸入井下的加热电缆发热段20进行加热性能、安全性能检测和可靠性检测。
另一实施例中，加热电缆非发热段21包括第一段、第二段和第三段，其中，第一段与加热电缆发热段20共轴设置，且第一段与加热电缆发热段20在井口密封装置的内部连接，第一段远离井口密封装置的一段与第二段的一端弯折连接，第二段远离第一段的一端与第三段的一端连接，第三段远离第二段的一端与电气控制柜14连接。该实施例中，将加热电缆发热段20与加热电缆非发热段21的连接位置设置在井口密封装置内，可以方便对该连接位置的情况进行检修。
另一实施例中，加热电缆发热段20与加热电缆非发热段21之间的部分设置在井口密封装置内，加热电缆发热段20与加热电缆非发热段21之间的部分设置的检测点，使用外部设备通过该检测点对线芯的温度和电流值进行检测，方便对伸入井下的电缆内线芯进行加热性能、安全性能检测和可靠性检测。
电热系统还包括防爆接线箱16和铠装动力电缆15，加热电缆非发热段21中远离井口连接装置的一端经防爆接线箱16与铠装动力电缆15的一端连接，铠装动力电缆15的另一端与电气控制柜14连接。
电热系统还包括：业主电源13。业主电源13提供电力来源，接入电气控制柜14。
一实施例中，电热系统还包括温度传感器19，与电气控制柜14连接，井口密封装置靠近采油井的井口处设有分支，该分支与井口密封装置连通，温度传感器19设于该分支处，用于检测采油井的井口处的出液温度值，并通过温度传感器电缆18与电气控制柜14连接；电气控制柜14用于根据出液温度值，调节入油管式加热电缆结构的加热功率，以使得井口的出液温度维持在预设温度范围内。
实施例三
该实施例三中公开了安装实施例二的电热系统的方法。
一种用于安装如实施例二的电热系统的方法，该方法包括：
将电热系统的井口悬挂密封组件11立式放置在采油树的采油井的井口的上方；
将电热系统的加热电缆结构的入井导引头5吊起并悬空在采油树的正上方；
控制入井导引头5下降，带动加热电缆结构下降，使得入井导引头5穿过井口密封装置并进入采油井内，其中，加热电缆结构每下降预设长度进行一次绝缘及线芯电阻检测；
至加热电缆结构下降预设深度后，安装井口密封装置，使得井口密封装置密封井口；
将入油管式加热电缆结构与电气控制柜14连接。
本发明公开的电热系统的安装方法包括：进行常规的油井井筒准备步骤、压井步骤，并安装好井控装置。在完成井筒准备之后，进行铺设入油管式加热电缆结构的步骤，具体包括:
将电热系统的井口悬挂密封组件11立式放置在采油树的采油井的井口的上方；并同时对入油管式加热电缆进行绝缘性能和线芯电阻特性的检测，通常要求加热电缆的绝缘应不低于50MΩ，加热线芯1的电阻对称。
将入油管式加热电缆穿设至井口悬挂件密封组件中，将加热电缆的入井导引头5吊起并悬空在采油树的正上方；控制入井导引头5下降，带动加热电缆下降，使得入井导引头5穿过井口密封装置并进入采油井内，其中，加热电缆结构每下降预设长度进行一次绝缘及线芯电阻检测。通常选择预设长度为100m。
至加热电缆结构下降预设深度后，安装井口密封装置，使得井口密封装置密封井口；
将入油管式加热电缆结构与电气控制柜14连接。
特别地，在完成所述加热电缆的密封悬挂操作之后，安装电加热井口防喷器、检测加热电缆绝缘及线芯电阻。
实施例四
该实施例四公开了一种实施例二中电热系统的加热方法。
一种使用实施例二中电热系统的加热方法，具体包括：通过监测油管12内的液压数据以判断油管的堵塞情况，当油管12内堵塞达到第一预设堵塞值时，设置加热温度150℃，进行周期性加热处理，其中加热周期为：加热10-30分钟，取消加热5分钟。
当油管12内第二预设堵塞值时，进行连续加热处理，初始加热温度为200℃，每加热30分钟，进行堵塞情况的判断，当堵塞情况没有改善时，提升加热温度50℃；当堵塞情况改善时，保持加热温度直至油管12恢复畅通。
其中，第一预设堵塞值、第二预设堵塞值都通过压力数值进行表征，第一预设堵塞值小于第二预设堵塞值。通过检测油管12内的液压数据，与上述第一/第二预设堵塞值进行比较，选择不同的加热处理方式，可以合理有效地对油管中的堵塞物进行融解，同时提高加热效率避免单一连续加热方法带来的能源浪费。
为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。这些描述并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。另外，当在本文中用于指部件的位置时，上文和下文的术语或它们的同义词不一定指相对于外部参照的绝对位置，而是指部件的参考附图的相对位置。
此外，前述附图和描述包括许多概念和特征，其可以多种方式组合以实现多种有益效果和优点。因此，可组合来自各种不同附图的特征，部件，元件和/或概念，以产生未必在本说明书中示出或描述的实施方案或实施方式。此外，在任何特定实施方案和/或实施方式中，不一定需要具体附图或说明中所示的所有特征，部件，元件和/或概念。应当理解，此类实施方案和/或实施方式落入本说明书的范围。
Claims (17)
1.一种入油管式加热电缆结构，其特征在于，包括：
加热线芯，所述加热线芯的头端用于引入外部电源；
金属管材护套，所述金属管材护套完全包覆所述加热线芯，所述金属管材护套的尾端设有入井导引头；和
粉末状的矿物绝缘材料，填充于所述金属管材护套内部；
其中，所述加热线芯的延伸方向与所述金属管材护套的轴向大致平行，所述加热线芯、所述金属管材护套和所述矿物绝缘材料构成密实的一体化结构；
所述矿物绝缘材料包括高纯度氧化镁粉末，以及高结晶性氧化铝粉末和二氧化硅粉末中的至少一种，所述高纯度氧化镁的纯度大于或等于99%；
所述加热线芯为塑性形变小的金属合金包裹表面负荷大的金属合金。
2.根据权利要求1所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，所述塑性形变小的金属合金采用铜镍合金、镍铬合金中的一种或多种；表面负荷大的金属合金采用铁铬铝合金。
3.根据权利要求1所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，所述矿物绝缘材料中，高纯度氧化镁粉末的组分占比为大于等于0.7且小于1，氧化铝的组分占比为大于等于0且小于等于0.3，二氧化硅的组分占比为大于等于0且小于等于0.3。
4.根据权利要求1所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，所述入井导引头一体成型于所述金属管材护套，且所述入井导引头为半球形实心头。
5.根据权利要求1至3任一项所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，还包括电源引出线，所述金属管材护套的头端设有绝缘密封杯，所述加热线芯的头端在所述绝缘密封杯内与所述电源引出线连接，以通过所述电源引出线引入所述外部电源；
所述绝缘密封杯与所述金属管材护套同轴设置，且所述绝缘密封杯的直径大于所述金属管材护套的直径。
6.根据权利要求1至3任一项所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，所述加热线芯包括三根发热的导体线芯，三根所述导体线芯的尾端采用星形接法形成尾端星接焊点。
7.根据权利要求1至3任一项所述的入油管式加热电缆结构，其特征在于，所述金属管材护套的材料选自不锈钢、碳钢或高温合金钢材料；或者，所述金属管材护套的材料为CT80钢；和/或，
所述入油管式加热电缆结构在延伸方向上包括发热段和非发热段，由所述金属管材护套的第一预设位置至所述金属管材护套的尾端形成所述发热段，由所述金属管材护套的第二预设位置至所述金属管材护套的头端形成所述非发热段，所述第一预设位置、所述第二预设位置均位于所述金属管材护套的尾端和所述金属管材护套的头端之间，且所述第一预设位置相对所述第二预设位置更靠近所述金属管材护套的尾端或者所述第一预设位置与所述第二预设位置为同一位置。
8.一种电热系统，安装于采油树中，其特征在于，所述电热系统包括：
井口密封装置，立式悬挂安装在所述采油树的采油井的井口的上方，并用于密封所述采油树的采油井的井口；
权利要求1至7任一项所述的入油管式加热电缆结构，所述入油管式加热电缆结构的一部分穿设在所述井口密封装置中，且所述入油管式加热电缆结构靠近入井导引头的一端伸入采油井内并密封悬挂在所述采油井内，所述入油管式加热电缆结构上伸入所述采油井内的部分为发热段的至少部分，所述发热段能够发热以疏通采油井；和
电气控制柜，与所述入油管式加热电缆结构连接，所述电气控制柜用于引入电源，并用于控制所述入油管式加热电缆结构的加热。
9.根据权利要求8所述的电热系统，其特征在于，所述入油管式加热电缆结构至少部分露在所述井口密封装置的外部，所述入油管式加热电缆结构上露在所述井口密封装置外部的部分为非发热段，所述非发热段远离所述井口密封装置的一端连接所述电气控制柜。
10.根据权利要求9所述的电热系统，其特征在于，所述非发热段包括第一段、第二段和第三段，其中，所述第一段及所述发热段共轴设置，且所述第一段与所述发热段在所述井口密封装置的内部连接，所述第一段远离所述井口密封装置的一段与所述第二段的一端弯折连接，所述第二段远离所述第一段的一端与所述第三段的一端连接，所述第三段远离所述第二段的一端与所述电气控制柜连接。
11.根据权利要求10所述的电热系统，其特征在于，所述电热系统还包括防爆接线箱和铠装动力电缆，所述第三段远离所述第二段的一端经所述防爆接线箱与所述铠装动力电缆的一端连接，所述铠装动力电缆的另一端与所述电气控制柜连接。
12.根据权利要求8所述的电热系统，其特征在于，所述井口密封装置包括井口悬挂密封组件、液压井口密封装置和用于控制所述液压井口密封装置启闭的液压站，其中，所述井口悬挂密封组件悬挂在所述采油树的采油井的井口的上方，所述液压井口密封装置悬挂安装在所述井口悬挂密封组件的底部，并且所述液压井口密封装置的底部密封所述采油树的采油井的井口；
所述发热段的一部分收容于所述液压井口密封装置内，所述发热段的另一部分伸入所述采油树的采油井内。
13.根据权利要求12所述的电热系统，其特征在于，所述电热系统还包括压力检测装置，与所述电气控制柜连接，所述压力检测 装置设于所述液压井口密封装置内，用于监测所述采油井内的液压值；
所述电气控制柜用于在所述液压值大于预设启动压力值且持续时长大于预设时长时，控制所述液压站将所述液压井口密封装置关闭。
14.根据权利要求12所述的电热系统，其特征在于，所述电热系统还包括温度传感器，与所述电气控制柜连接，所述井口密封装置靠近所述采油井的井口处设有分支，所述分支与所述井口密封装置连通，所述温度传感器设于所述分支，用于检测所述采油井的井口处的出液温度值；
所述电气控制柜用于根据所述出液温度值，调节所述入油管式加热电缆结构的加热功率，以使得所述井口的出液温度维持在预设温度范围内。
15.根据权利要求14所述的电热系统，其特征在于，所述电气控制柜包括可控硅电路，用于调节所述入油管式加热电缆结构的加热功率大小。
16.一种用于安装如权利要求8-15任一项的电热系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述电热系统的井口悬挂密封组件立式放置在所述采油树的采油井的井口的上方；
将所述电热系统的加热电缆结构的入井导引头吊起并悬空在所述采油树的正上方；
控制所述入井导引头下降，带动所述加热电缆结构下降，使得所述入井导引头穿过所述井口密封装置并进入所述采油井内，其中，所述加热电缆结构每下降预设长度进行一次绝缘及线芯电阻检测；
至所述加热电缆结构下降预设深度后，安装所述井口密封装置，使得所述井口密封装置密封所述井口；
将所述入油管式加热电缆结构与电气控制柜连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在完成所述加热电缆的密封悬挂操作之后，安装电加热井口防喷器、检测加热电缆绝缘及线芯电阻。
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2022
- 2022-11-02 CN CN202211360273.8A patent/CN115474300B/zh active Active
Patent Citations (10)
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
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|---|---|
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Legal Events
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Denomination of invention: Structure, device, and heating method of an oil tube type heating cable Effective date of registration: 20230922 Granted publication date: 20230131 Pledgee: South Taihu New Area sub branch of Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: TEC ELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058277 |
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