CN2309418Y

CN2309418Y - 一种油井电加热装置

Info

Publication number: CN2309418Y
Application number: CN 97230821
Authority: CN
Inventors: 侯富强; 王卫萍; 李江伟; 张琳
Original assignee: 侯富强
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2007-12-26

Abstract

本实用新型属于原油开采领域,涉及一种电加热装置。它主要由电源、自动控制装置和油管套管相连接,油管中间安装有加热器构成。电源由三相输入、单相输出的变电装置构成,加热器可安装在油管的任何位置上。通过自动控制装置可随时监测有关参数。利用该装置,可以使电网均衡供电,避免发生三相供电不均的现象,可自动控制油温,减少电能损失,提高电热效率。安全措施齐全,自动化程度高。适合于开采凝固点高、粘度大的油井原油。

Description

一种油井电加热装置

本实用新型属于原油开采领域，涉及一种油井电加热装置。

当开采凝固点高，粘度大的原油时，由于其流动性差，往往采用提高原油温度降低粘度的办法，来提高其流动性，达到提高产量的目的。为了提高原油温度有采用电加热的办法，如CN94219738.0号专利提出的井下电加热装置。采用这种加热装置，它和地面供电变压器的输出端一相电压相连接，由于其耗电量较大，多在50-150千瓦，因此往往会使电网供电产生不平衡，严重时可能影响电网正常工作。在这种装置中，由于没有自动控制装置，不能根据井下的具体情况，改变供电电压和电流，即不能达到最佳的加热状态和加热温度。

本实用新型的目的是为了提供一种能使电网平衡供电，可以自动控制的油井电加热装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的，一种由电源装置、绝缘油管挂、油管，加热器、油管扶正器、套管构成的油井电加热装置，油管通过绝缘油管挂悬挂在井口装置上，电源装置通过电缆分别与油管、套管相连接，在油管与套管之间安装有油管扶正器，加热器安装在油管中间，其特殊之处是：

(1)在电源装置与油管之间的电缆上连接有自动控制装置，自动控制装置由采样电路、显示电路、程序输入和交换电路、执行机构分别与控制电路相连接，执行机构还和供电电源相连接。

(2)电源装置是由三相输入、单相输出的变电装置构成。

在上述技术解决方案中，加热器由连接管及其外表面上的绝缘层、发热层、导热绝缘层、散热保护层和接线座构成，接线座和发热层的两端相连接，在连接管的内表面上涂有绝缘层。

在上述技术解决方案中，加热器还可由铸铁材料制成的油管短接构成。

在上述技术解决方案中，电源装置还可由三相桥式可控硅整流电路构成。

本实用新型的优点是：(1)由于采用了三相输入、单相输出的变电电源装置，可以使电网均衡供电，避免发生使电网三相供电不均的现象。(2)由于采用自动控制器，可以自动控制油温，使油井达到最佳加热状态，减少电能损失，提高电热效率。(3)由于该结构的电加热器可以使用不同材料制成，因此可以方便地调整加热温度，由于该加热器的连接管为钢质管材强度较大，可以根据需要，连接在油管的任何部位，可以实现对油井加热的最佳状态。(4)安全措施齐全，自动化程度高，不会发生人身事故和设备事故。

图1是本实用新型在油井中安装结构示意图。

图2是本实用新型的加热器结构示意图。

图3是特殊变压器的接线示意图。

图4是直流电源装置接线示意图。

图5是自动控制装置的电路结构图。

下面结合附图做进一步说明：

电源装置1可由特殊的变压器构成(如图3)，即在铁芯的一边有三组线圈组成，作为本变压器的输入端，而在铁芯的另一边有一组线圈构成，作为本变压器的输出端。在输入端的三组线圈中间的一个线圈与其它的两个线圈缠绕方向相反，三个线圈分别与电源的三相电相连接。在输出端的一组线圈中有多个抽头，可以输出不同的单相电压。

电源装置1也可以采用三相桥式可控硅整流电路(如图4)构成的直流电源。利用该装置，有利于实现自动控制，并且设备简单，成本低，安全可靠。

自动控制装置是由单片机IC7(可选用PIC16CX系列，如PIC16C64)和外围电路构成(如图5所示)，按其作用分成四个部分：

1、采样电路

原油温度采样电路T，由温度传感器T把井口原油温度状态信号输入到IC7的脚17。

工作电压采样电路V，通过分压器RV1、RV2把工作电压状态信号输入到IC7的脚2。

工作电流采样电路I，通过电流互感器TA、RI、CI、D7把工作电流状态信号输入到IC7的脚1。

漏电电流采样电路LD，通过漏电电流监测电路把漏电电流状态信号输入到IC7的脚18。

以上采样电路把加热器的几个主要工作状态参效通过单片机的数模转换口送入单片机IC7，经过处理后，一方面成为调整控制的依据，同时又进行实时显示。

2、程序输入和交换电路

主要由按钮AN1、AN2、AN3和IC8(可选用24LC02B)构成，通过IC7的脚9--13的5个输入输出口，来进行编程、存贮和PC机通信。

3、显示电路

为了可靠，显示电路由机械表(如图5中的电流表、电压表等)和电子显示器两部分构成。而电子显示器由IC1--IC6(可选用74LS164)六块集成电路和六个数码管组成串入并出显示器。其显示方式和显示内容完成由程序控制并由IC7的脚3和脚6输出。除此之外，IC9的脚9--12设有4个发光二级管，分别显示温度过高、电压过高、电流过大、漏电电流过大的告警状态或正常状态。

4、执行机构

是对加热器电源的控制和调整的电路，主要由译码器IC9(可选用74HC239)和三级管T1、T2、T3(可选用3DX203A)构成的继电器推动电路及三级管T4、T5可控硅触发脉冲产生电路组成。当原油温度过高，T1导通J1吸合，J1的常闭接点断开，KM失电，KM触头接点断开，切断加热器电源，如果原油温度过低或正常，则T1截止，J1释放，为KM供电提供条件。同理，电流过大或电压过高、漏电电流过大，均会使J2、J3吸合，切断KM线圈电源，以保护加热器不致损坏，或防止事故的发生。

井口原油温度的高低，是通过调整加在加热器上的电源电压来实现的。也就是通过调整单向可控硅D1、D2(可选用KP300-10D)的导通角来实现的。因此只要改变D1、D2触发脉冲占空比即可实现。而T5构成的触发脉冲形成电路所产生的脉冲是由IC9的脚7而来，完全受单片机IC7中程序控制。

以上各部分电路能够有条不紊，按步就序，智能和谐的工作，完全是IC7控制电路自动执行内存程序的结果。

总之，自动控制装置可将油井温度、回路电阻、工作电压、绝缘电阻、实时时间、工作电流、漏电电流等系统的状态参数通过仪表检测后，输入到单片机进行处理，若各参数均符合设定值，执行机构即可开机供电或连续工作，如果不符合设定值，将通过告警装置进行告警。通过工况显示仪表可显示出油井温度、电阻、电流、电压等数值，以便随时了解。若通过告警或工况显示，发现有不符合规定的参数可进行调整，如通过改变电压，从而改变电流和油井温度。或者通过更换加热器改变电阻值，从而改变油井温度。

加热器9或11的连接管22由钢质管材制成，两端做成油管螺纹。内外绝缘层20、23由耐高温、耐腐蚀的绝缘层材料如玻璃釉涂覆而成。发热层24可由金属膜如镍铬铜合金膜而构成，或者用碳膜、有机膜如电致发热有机膜，电阻丝或电阻条而构成，其两端与接线座相连接，接线座由片状导体和螺栓构成。导热绝缘层25可由云母构成，散热保护层26可由不锈钢或铜质材料构成。在连接管22的两端安装接箍19、28，接箍28上有接线座29，接箍19的上端安装绝缘短接18及具有接线座16的接箍17，通过绝缘导线将接线座16、21及27、29连接在一起构成加热管总成。

加热器还可由铸铁材料或高阻值的合金材料如镶铬合金等制成的油管短接，通过两端的油管螺纹，直接联接到油管柱中，利用铸铁或合金电阻较大而产生热量加热油管。

将丝堵(喇叭口)15与筛警14(或砂漏)通过油管短接连接在一起，筛管14(或砂漏)与油管13相联结，油管13与套管5之间安装有导电扶正器12，油管13上端联接加热器11，加热器11通过油管和抽油泵10相联接，抽油泵10上端联接加热器9，根据原油粘度、井深等因素，可在抽油泵10以上或其以下安装多个加热器。在加热器9上安装油管6，在油管6和套管5之间安装绝缘扶正器8，根据情况，一般每根油管上可安装2--3个绝缘扶正器。在距井口较近的一段距离内(如50米以内)可安装带有绝缘内衬的油管。在井口装置与地面输油管之间安装绝缘卡箍，抽油杆与井口装置接触部分应采用绝缘抽油杆。油管6的上端悬挂在绝缘油管挂4上。电源装置1的一端通过电线和自动控制器2相连接，另一端和井口法兰相连接，自动控制器2通过电缆和油管6相连接。通过油管6、加热器9、抽油泵10、加热器11、油管13、导电扶正器12、套管5形成电路，由于加热器上的电阻作用，产生热量加热原油，为主加热器。另外，在油管上通电，由于电流、电阻、涡流，集肤效应，也能产生一定的热量，加热原油，称付加热器。

开机前，需测量油温、回路电阻、工作电压、绝缘电阻、实时时间，经控制电路对信号处理后，确定各参数是否适合开机，若条件全部具备，即可开机，若不具备，应进行调整。开机后在生产过程中，需监测工作电流、工作电压、漏电电流、油温、实时时间等，将测得的以上参数信号通过控制电路与规定值进行比较，若告警装置发出告警，就需进行调整，如温度低于规定值，应改变电压，使其所产生的热量可以达到预定的温度，以保持正常的生产，如漏电电流超过规定值，则自动发出告警信号并切断电源。

Claims

1．一种由电源装置(1)、绝缘油管挂(4)、油管(6、13)、加热器(9、11)、油管扶正器(8)、套管(5)构成的油井电加热装置，油管(6)通过绝缘油管挂(4)悬挂在井口装置上，电源装置(1)通过电缆分别与油管(6)、套管(5)相连接，在油管(6)与套管(5)之间有油管扶正器(8)，加热器(9、11)安装在油管(6、13)中间，其特征是：

(1)在电源装置(1)与油管(6)之间的电缆上连接有自动控制装置(2)，自动控制装置(2)由采样电路(T、V、I、LD)、显示电路(IC1--IC6、S1--S6)、程序输入和交换电路(IC8)、执行机构(IC9、T1、T2、T3等)分别与控制电路(IC7)相连接，执行机构还和供电电源相连接。

(2)电源装置(1)是由三相输入，单相输出的变电装置构成。

2．根据权利要求1所述的油井电加热装置，其特征是：加热器由连接管(22)，及其外表面上的绝缘层(23)、发热层(24)、导热绝缘层(25)、散热保护层(26)和接线座(21、27)构成，接线座(21、27)和发热层(24)两端相连接，在连接管(22)的内表面上涂有绝缘层(20)。

3．根据权利要求1所述的油井电加热装置，其特征是加热器由铸铁材料制成的油管短接构成。

4．根据权利要求1或2所述的油井电加热装置，其特征是电源装置是由三相桥式可控硅整流电路构成。