CN87209197U

CN87209197U - 石油红外加热保温装置

Info

Publication number: CN87209197U
Application number: CN 87209197
Authority: CN
Inventors: 裴风祥; 张玉柱; 郑应知
Original assignee: BUILDING DECORATIVE MATERIAL FACTORY WULUMUQI
Current assignee: Aletai science and technology consulting service center; Building Decorative Material Factory, Wulumuqi
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1988-08-24

Abstract

本实用新型提供了一种油田井口(也可用于露天自来水井管口)红外加热保温装置。它由保温罩、红外加热炉、可控硅自动控温仪、负温度系数热敏电阻传感器组成。该装置针对不同情况的油井设计了筒型防爆外热式、马蹄型防爆外热式、防爆内热式、普通外热式四种型式的红外加热炉。本实用新型与目前油田普通使用的水套炉、盘管炉等保温设施相比，具有耗能低、热效率高、自动控温、管理方便、安全可靠、经济效益显著等特点。

Description

石油红外加热保温装置

本实用新型涉及到油田井口采油树上的一种红外加热保温装置，尤其是在北方冬季采油时，该装置是必备的专用设备。除此之外该装置还可以用于油田水井和露天自来水井管口处。

在油田作业时，特别是冬季采油，原油易结腊，并堵塞出油管道，影响原油的正常生产。为了解决这一经常性的堵塞现象，保障油田的正常生产，就需要对油田井口加热保温。目前国内油田大都采用水套炉和盘管炉。水套炉用煤或天然气烧水蒸汽供给井口热量；盘管炉则直接用火给出油管加热，有的还采用锅炉集中供热以防止原油在低温下凝结。上述加热装置的保温设施大都采用水泥或砖结构的小屋。但是这些装置都存在耗能大，造价高，管理不便的缺点。

本实用新型的设计目的是为了克服上述装置的缺点，提供一种热效率高，耗能低，造价便宜，管理方便，安全可靠的自动控温石油红外加热保温装置。

本实用新型是这样实现的，在油井采油树出油管（5）上安装一红外加热炉（7），用可控硅自动控温仪（18）通过负温度系数热敏电阻传感器（12）反馈信号来自动控制红外加热炉的温度，使出油管（5）外壁温度不超过300℃。并用一种特制的保温罩罩合在采油树上，以实现加热保温的目的。为了选择一种理想的加热材料作本装置的发热体，本装置采用了碳化硅材料。这种石油红外加热保温装置，主要由保温罩（6）、碳化硅材料作发热体的红外加热炉（7）、可控硅自动控温仪（18），负温度系数热敏电阻传感器（12）构成。

本装置的保温罩有内外两层壳，可用铁皮制成，也可以采用其它金属材料，还可以用非金属材料，如玻璃钢、纸精板等材料制成。在内外壳之间用聚苯乙烯泡沫板和岩棉作保温材料组合填封。为了缩小保温空间，以提高保温效果和装拆方便，保温罩可以是多块组合而成。本装置的保温罩将罩体分为两半，安装时将两个半体罩结合处用密封橡皮条填封，然后用螺丝紧固对合成一整体罩。为使采油树抽油管（4）、采样管、清腊管（11）从保温罩穿过，在保温罩顶部开有一个U形孔（3），罩的右侧面开一个清腊管通孔（10），左侧面开一个采样管通孔（1）。在保温罩正面安装有两扇门（2），以便操作和观察采油树上的阀门和仪表。门的四周边缘用橡皮条密封。

本装置红外加热炉炉壳设计了四种型式（图2、图3、图4、图5），它们的发热体（24）都采用碳化硅材料，并排列在耐高温的绝缘体支架（23）上。这种耐高温的发热体支架可根据不同炉型制作成一整体，U形体或对称的两半。现对红外加热炉具体分述。

筒形防爆外热式红外加热炉（图2），这种红外加热炉的炉壳用金属材料制成圆筒形（20），将它套焊在采油树出油管（5）上，炉壳轴线与出油管轴线相重合。在炉壳一端部圆面上有一半圆口（22），该口可将排列在半圆形耐高温支架（23）上的圆柱形碳化硅红外加热体（24）放入炉内，并将其旋转180°与炉壳一部分紧合，然后再将另一半红外加热体放入炉壳内紧合，最后将一个与半圆口相对应的封闭盖（25）盖合密封。此外在炉壳一侧的端面上有两个与炉壳绝缘的接线柱（8），该接线柱通过导线（14）将加热炉与可控硅自动控温仪（18）连接。

马蹄形防爆外热式红外加热炉（图3），这种红外加热炉炉壳用金属材料制成马蹄形筒，将它套焊在采油树出油管（5）上，炉壳轴线与出油管轴线相重合。炉壳上部有一长方形缺口（30），该缺口可将排列在U形耐高温支架（23）上的圆柱形碳化硅红外加热体（24）放入炉壳内。炉壳上部缺口截面上焊有一长方形法兰（29），与长方形法兰相对应的长方形石棉板（27）和金属盖板（26）可与其盖合并用螺丝紧固将炉壳密封。在炉壳的一侧面有一与炉壳绝缘的接线柱（8），该接线柱通过导线（14）将加热炉与可控硅自动控温仪（18）连接。

防爆内热式红外加热炉（图4），该炉炉壳用两节直径不同的无缝钢管（32）、（33）制作，其中大直径无缝钢管（33）壁上开两个孔（36），分别与断开的出油管（5）两端焊接，使炉壳与出油管成一夹角。然后将小直径无缝钢管套入大无缝钢管内，使两管的轴线相重合，套合后，在一端面处用一对应大直径无缝钢管的圆形钢板焊盖。用两个圆环形钢板穿过小直径无缝钢管与大直径无缝钢管两端扣合焊接成一整体。这样，在大直径无缝钢管和小直径无缝钢管之间形成一闭合的环形空间（34），原油可从出油管一端通过这个环形空间流向出油管另一端。排列在圆形耐高温绝缘支架（23）上的碳化硅圆柱形红外发热体（24）可直接插入小直径无缝钢管内，此端头用圆形钢板（25）盖合后用螺丝紧固密封。此外在密封盖（25）上有两个与炉壳绝缘的接线柱（8），接线柱通过导线（14）将加热炉与自动控温仪（18）相连接。

普通外热式红外加热炉（图5），该炉炉壳用金属材料可制成正多边形或圆形壳（39），并沿轴线分为两个半体。排列在半圆形耐高温绝缘支架（23）上的圆柱形碳化硅红外加热体（24）分别装入两个半体炉壳内，两半体炉壳可用合页（38）连接。使用时将加热炉扣合在采油树出油管（5）上。此外在炉壳端面装有两个与炉壳绝缘的接线柱（8），接线柱通过导线（14）将加热炉与自动控温仪（18）相连接。

本实用新型的温度自动控制是这样实现的（见图6），220V单相电压通过可控硅交流调压供给红外加热炉电源。通过改变电位器W₁大小控制可控硅导通角，从而达到0－160V电压连续可调。红外加热炉碳化硅发热体R₁常温电阻为24－28Ω，在1000℃时，约为15－17Ω。当自动控温仪最大输出电压为160V时，加热炉最大加热功率为1700W，此时用热电隅测得碳化硅发热体表面温度低于1000℃，该种发热体在1000℃以下工作，其寿命可视为半永久性的。

由于许多油井出油是间断式的，为保证不出油时出油管外壁温度不超过300℃，必须要有超温保护措施。为此，在采油树出油立管外壁上设置了一个负温度系数热敏电阻传感器R_t，控温点设置为50℃。当油井正常出油时，出油立管（9）温度为环境温度，若油井不出油时，出油立管温度很快上升，当超过50℃时，便引起负温度系数热敏电阻R_t值下降，从而改变T₁T₂晶体管基极电压，加长了由T₁、R₆、W₁、C₁组成的充电时间，改变了可控硅导通角，自动控制了负载R₁上所加电压，达到了超温保护的目的。自动控温仪上装有电流表（16）使用时人工调节W₁（17）（称功率调节），然后用万用表测出输出电压，用P＝I×V式求出加热炉功率，以便适应不同环境温度下的加热需要。

本实用新型的防爆外热式红外加热炉和防爆内热式红外加热炉的防爆是这样实现的，炉壳采用密封式，天然气无法进入炉内；设计并采用了绝缘性能好，耐高温的安全型接线柱（见图7），这样便杜绝了打火引起的天然气燃烧。实验证明，当红外加热炉最高加热功率不超过1500W时，加热炉炉壳温度不会超过300℃，而天然气燃点是460℃，所以红外加热炉炉壳外壁温度是不会引起天然气燃烧的。

本实用新型提供的石油红外加热保温装置，与现采用的传统加热保温设施相比其优点是：加热炉加热保温自动化，管理方便，清洁卫生，减轻劳动强度，节约大量人力；加热功率调节方便，过热自动保护，应用范围广，特别适合于我国北方寒冷地区使用；一次性投资是水套炉的1／3，而且不用埋设地下输热管线，节约大量钢材，经济效益显著；用1500W加热功率其保温效果与水套炉保温效果相当，节能在78％以上。

附图说明：图1是石油红外加热保温装置结构图；

图2是筒形防爆外热式红外加热炉结构图；

图3是马蹄形防爆外热式红外加热炉结构图；

图4是防爆内热式红外加热炉结构图；

图5是普通外热式红外加热炉结构图；

图6是红外加热炉电源接线柱结构图；

图7是石油红外加热保温装置自动控温电路图。

（1）采样管通孔、（2）保温罩门、（3）抽油管U形通孔、（4）采油树抽油管、（5）出油管、（6）保温罩、（7）红外加热炉、（8）接线柱、（9）出油立管、（10）清腊管通孔、（11）清腊管、（12）负温度系数热敏电阻传感器、（13）传感器导线、（14）红外加热炉电源导线、（15）控温仪接线柱、（16）电流表、（17）手动功率调节旋钮、（18）可控硅自动控温仪、（19）自动控温仪电源导线、（20）筒形防爆外热式红外加热炉炉壳、（21）圆筒形防爆外热式红外加热炉、（22）半圆口、（23）耐高温绝缘支架、（24）碳化硅发热体、（25）加热炉封闭盖、（26）长方形金属盖板、（27）长方形石棉板、（28）马蹄形防爆外热式红外加热炉、（29）长方形法兰、（30）长方形缺口、（31）马蹄形防爆外热式红外加热炉炉壳、（32）小直径无缝钢管、（33）大直径无缝钢管、（34）环形空间、（35）圆孔、（36）焊接出油管圆孔、（37）防爆内热式红外加热炉、（38）合页、（39）普通外热式红外加热炉炉壳、（40）普通外热式红外加热炉、（41）单蕊铝导线、（42）压帽、（43）接线盒盖、（44）钢垫圈、（45）石棉绳填料、（46）六角螺栓、（47）螺母、（48）钢垫片、（49）瓷绝缘垫片、（50）电源线接线盒座、（51）端板。

实施例：

1.按图1将一对合式保温罩安装在一井下压力大于50Kg／cm²的新开油井的采油树上，将防爆外热式红外加热炉安装在出油管上，负温度系数热敏电阻传感器安装在出油立管上，可控硅自动控温仪放置在保温罩内适当位置，并将它们用导线相连接，接通控温仪电源，测得环境大气温度为－15℃。手动调节自动控温仪上功率调节旋钮，读出电流表示值7安培，用万用表测得自动控温仪输出电压为143V，按公式P＝I×V求出加热功率为1000W。在24小时内测得保温罩内平均温度15.8℃，原油平均温度为20℃，保温效果良好，原油生产正常。

2.将防爆内热式红外加热炉安装在一井下压力小于50Kg／cm²油井出油管高压侧，其它设备安装同例1。测得环境大气温度为－20℃手动调节自动控温仪上功率调节旋钮，读出电流表示值7.5安培，用万用表测得自动控温仪输出电压为160V，按P＝I×V公式计算出加热功率为1200W。24小时测得保温罩内平均温度15.5℃，原油平均温度19.5℃，保温效果良好，原油生产正常。

3.将普通外热式红外加热炉安装在地下无气出口油井上，其它设备安装同例1。测得环境大气温度为－20℃。手动调节自动控温仪上的功率调节旋钮，读出电流表示值为6.5安培，用万用表测得自动控温仪输出电压为154V，按P＝I×V公式计算出加热功率为1000W24小时内测得保温罩内平均温度为14℃，原油平均温度为18℃，保温效果良好，原油生产正常。

Claims

1、一种用于油田井口的红外加热保温装置，它由保温罩(6)、碳化硅材料作发热体的红外加热炉(7)、可控硅自动控温仪(18)，负温度系数热敏电阻传感器(12)所组成，其特征在于罩合在采油树上的保温罩(6)正面有二扇观察门(2)，罩体顶部设有抽油管U形通孔(3)、左侧面设有采样管通孔(1)、右侧面设有清蜡管通孔(10)，套合在出油管上的红外加热炉内装有耐高温绝缘支架(23)，碳化硅材料制成的发热体(24)按炉壳形式排列在耐高温绝缘支架上，负温度系数热敏电阻传感器(12)安装在出油立管(9)外壁上。

2、按权利要求1所述的红外加热保温装置，其特征在于保温罩可以是多块组合而成。

3、按权利要求1、2所述的红外加热保温装置，其特征在于保温罩可以用金属材料制成，也可以用非金属材料制成。

4、按权利要求1所述的红外加热保温装置，其特征在于红外加热炉可制成筒形防爆外热式（21），炉壳用金属材料制成圆筒（20）并套焊接在出油管（5）外壁上，炉壳轴线与出油管轴线相重合，在炉壳一侧的端面上有一个可装入碳化硅发热体的半圆口（22），与半圆口对应的封闭盖（29）可与其盖合密封。

5、按权利要求1所述的红外加热保温装置，其特征在于红外加热炉可制成马蹄形防爆外热式（28），炉壳用金属材料制成马蹄形筒（31）并套焊在出油管（5）外壁上，炉壳轴线与出油管轴线相重合，炉壳上部有一可装入碳化硅发热体的长方形缺口（30），缺口截面上焊有一长方形法兰（29），与长方形法兰相对应的长方形石棉板（27）和金属盖板（26）可与其盖合密封。

6、按权利要求1所述的红外加热保温装置，其特征在于红外加热炉可制成防爆内热式（37），将两节不同直径的无缝钢管（32）、（33）套合焊接成具有环形空间（34）的炉壳，小直径无缝钢管内装入园形碳化硅发热体（24），大直径无缝钢管壁上有两个圆孔（36），分别与一个被断开的出油管（5）端头焊接成一体，炉壳轴线与炉壳两侧的出油管轴线成一夹角。

7、按权利要求1所述的红外加热保温装置，其特征在于红外加热炉可制成普通外热式（40），炉壳用金属材料制成两个半体（39），两半体炉壳内装入半圆形碳化硅发热体（24），炉壳与出油管不焊为一体，而是扣合在出油管外壁上。