EA046511B1

EA046511B1 - HEATING SLEEVE FOR OIL FIELD Gathering PIPELINE

Info

Publication number: EA046511B1
Application number: EA202192622
Authority: EA
Inventors: Аньпин Чжао
Original assignee: Аньпин Чжао
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2024-03-21

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к нагревательному и теплосохраняющему устройству для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода и, в частности, к теплосохраняющему рукаву, нагреваемому с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, который снижает потребление энергии, облегчает сборку и разборку и может эффективно нагревать нефтепромысловый нефтесборный трубопровод для предотвращения замерзания.The present invention relates to a heating and heat-storing device for an oil field oil recovery pipeline, and in particular, to a graphene-heated heat-storing sleeve for an oil field oil recovery pipeline, which reduces energy consumption, facilitates assembly and disassembly, and can effectively heat the oil field oil recovery pipeline to prevent freezing. .

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention

В настоящее время известный метод предотвращения замерзания нефтепромысловых нефтесборных трубопроводов заключается в использовании высокочастотного нагревательного оборудования для нагрева нефтепромысловых нефтесборных трубопроводов. Высокочастотный нагрев, т.е. индукционный нагрев, представляет собой метод нагрева электрического проводника с помощью электромагнитной индукции, которая создает вихревой ток в металле, вызывая джоулев нагрев металла за счет сопротивления. Высокочастотный нагрев осуществляется с использованием принципа нагрева сопротивлением, поэтому эффективность нагрева низкая, а потери энергии очень высокие, что приводит к очень высокой себестоимости производства.Currently, a known method for preventing oilfield oil gathering pipelines from freezing is to use high-frequency heating equipment to heat oilfield oil gathering pipelines. High frequency heating, i.e. Induction heating is a method of heating an electrical conductor using electromagnetic induction, which creates an eddy current in the metal, causing Joule heating of the metal due to resistance. High frequency heating is carried out using the principle of resistance heating, so the heating efficiency is low and the energy loss is very high, resulting in very high production costs.

После проверки соответствующей информации в стране и за рубежом выяснилось, что большинство соответствующего нагревательного оборудования и технологий для предотвращения замерзания нефтепромыслового нефтесборного трубопровода используют принцип нагрева сопротивлением для нагрева, например высокочастотное нагревательное оборудование используется в больших масштабах, что приводит к огромным потерям энергии. Кроме того, небольшое количество методов нагрева, использующих сжигание ископаемого топлива для обеспечения тепловой энергии для нагрева, также приводит к потере энергии из-за сложных решений и низкой эффективности нагрева.After checking the relevant information at home and abroad, it is found that most of the relevant heating equipment and technology for oil field oil gathering pipeline freezing prevention use the principle of resistance heating to heat, such as high-frequency heating equipment is used on a large scale, resulting in huge energy loss. In addition, the small number of heating methods that use fossil fuel combustion to provide thermal energy for heating also result in energy wastage due to complex solutions and low heating efficiency.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Для того чтобы преодолеть недостатки в виде серьезных потерь энергии и т.п., вызванные низкой эффективностью нагрева нагревательного оборудования, использующего принцип нагрева сопротивлением при замерзании нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, в настоящем изобретении предлагается нагревательный и теплосохраняющий рукав для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода с графеном в качестве источника нагрева, который решает проблему замерзания нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, используя принцип, согласно которому графен производит дальнее инфракрасное излучение под действием электрического поля.In order to overcome the disadvantages of serious energy loss and the like caused by the low heating efficiency of heating equipment using the principle of resistance heating when oil field oil gathering pipeline freezes, the present invention proposes a heating and heat storage sleeve for oil field oil gathering pipeline with graphene as a source heating, which solves the problem of oil field oil recovery pipeline freezing, using the principle that graphene produces far-infrared radiation when exposed to an electric field.

Техническое решение настоящего изобретения заключается в предоставлении теплосохраняющего рукава, нагреваемого с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, содержащего стойкий к воздействию высоких температур изоляционный слой вблизи внешней стенки нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, графеновый слой и электродные слои, стойкий к воздействию высоких температур керамический слой, водонепроницаемый и антистатический теплосохраняющий слой и оболочка, которые плотно прикреплены друг к другу последовательно. Теплосохраняющий рукав, нагреваемый с помощью графена, содержит две полуцилиндрические части; две полуцилиндрические части теплосохраняющего рукава, нагреваемого с помощью графена, соединены друг с другом так, что нефтесборный трубопровод обернут в теплосохраняющий рукав, нагреваемый с помощью графена. Когда электричество подается на электродные слои, расположенные на двух концах графенового слоя, под действием электрического поля тепловая энергия, генерируемая в результате интенсивного трения и столкновения между атомами углерода в графене, излучается в плоскости в виде дальних инфракрасных лучей с длиной волны от 5 до 14 мкм, что может обеспечить сбалансированный нагрев и контролировать температуру с помощью регулятора температуры. Общий коэффициент преобразования эффективной электрической тепловой энергии достигает более 99%, эффективно удовлетворяются требования нагрева и сохранения тепла нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, и достигается эффект снижения потребления энергии.The technical solution of the present invention is to provide a graphene-heated heat retaining sleeve for an oil field oil gathering pipeline, comprising a high temperature resistant insulating layer near the outer wall of the oil field oil gathering pipeline, a graphene layer and electrode layers, a high temperature resistant ceramic layer, waterproof and an antistatic heat retaining layer and shell, which are tightly attached to each other in series. The heat-saving sleeve, heated by graphene, contains two semi-cylindrical parts; two semi-cylindrical parts of the graphene-heated heat-conserving sleeve are connected to each other so that the oil collection pipeline is wrapped in the graphene-heated heat-conserving sleeve. When electricity is applied to the electrode layers located at the two ends of the graphene layer, under the influence of an electric field, thermal energy generated as a result of intense friction and collision between carbon atoms in graphene is emitted in the plane in the form of far-infrared rays with a wavelength of 5 to 14 μm , which can provide balanced heating and control the temperature with the temperature controller. The overall effective electrical thermal energy conversion ratio reaches more than 99%, effectively meeting the heating and heat preservation requirements of the oil field oil gathering pipeline, and achieving the effect of reducing energy consumption.

Некоторые варианты осуществления имеют следующие преимущества: применяется способ нагрева, использующий принцип нагрева, отличающийся от нагрева сопротивлением, который эффективно отвечает требованиям нагрева и сохранения тепла нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, снижается потребление энергии, облегчается сборка и разборка и снижается стоимость технического обслуживания.Some embodiments have the following advantages: a heating method using a heating principle different from resistance heating is adopted, which effectively meets the heating and heat preservation requirements of an oil field oil gathering pipeline, reduces energy consumption, facilitates assembly and disassembly, and reduces maintenance cost.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фиг. 1 показана общая схема одного из вариантов осуществления настоящего изобретения;In fig. 1 is a general diagram of one embodiment of the present invention;

на фиг. 2 показана принципиальная схема взаимного расположения материалов для формирования теплосохраняющего рукава, нагреваемого с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 2 is a schematic diagram of the arrangement of materials for forming a graphene-heated heat-storing sleeve for an oil field oil gathering pipeline in accordance with an embodiment of the present invention;

на фиг. 3 показана принципиальная схема уплотнительной фиксирующей канавки согласно варианту осуществления настоящего изобретения, причем нефтепромысловый нефтесборный трубопровод 10 и скоба 8 не показаны на виде в направлении А; и на фиг. 4 показана принципиальная схема относительных положений графенового слоя и электродных слоев в варианте осуществления настоящего изобретения, где оболочка 6, водонепроницаемый иin fig. 3 is a schematic diagram of a sealing retaining groove according to an embodiment of the present invention, wherein the oil field oil collection line 10 and bracket 8 are not shown in the view in direction A; and in fig. 4 shows a schematic diagram of the relative positions of the graphene layer and the electrode layers in an embodiment of the present invention, where the shell 6 is waterproof and

- 1 046511 антистатический теплосохраняющий слой 5, уплотнительная крышка 7 и нефтепромысловый нефтесборный трубопровод 10 опущены на виде в направлении В.- 1 046511 the antistatic heat retaining layer 5, the sealing cover 7 and the oil field oil collection pipeline 10 are omitted in the view in direction B.

Позиционные обозначения на графических материалах: 1 - стойкий к воздействию высоких температур изоляционный слой, 2 - графеновый слой, 3 -электродный слой, 4 - стойкий к воздействию высоких температур керамический слой, 5 водонепроницаемый и антистатический теплосохраняющий слой, 6 - оболочка, 7 - уплотнительная крышка, 8 - скоба, 9 - уплотнительная фиксирующая канавка, 10 - нефтепромысловый нефтесборный трубопровод, 11 - провод, 12 - взрывозащищенный разъем, 13 - взрывозащищенный регулятор температуры, 14 - датчик температуры и 15 - источник питания.Positional designations on graphic materials: 1 - high temperature resistant insulating layer, 2 - graphene layer, 3 - electrode layer, 4 - high temperature resistant ceramic layer, 5 waterproof and antistatic heat retaining layer, 6 - shell, 7 - sealing cover, 8 - bracket, 9 - sealing fixing groove, 10 - oil field oil collection pipeline, 11 - wire, 12 - explosion-proof connector, 13 - explosion-proof temperature controller, 14 - temperature sensor and 15 - power supply.

Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments

Настоящее изобретение подробно описано в сочетании с прилагаемыми графическими материалами и вариантами осуществления настоящего изобретения.The present invention is described in detail in connection with the accompanying drawings and embodiments of the present invention.

Варианты осуществленияEmbodiments

Как показано на фиг. 2, две полуцилиндрические части, образующие теплосохраняющий рукав, нагреваемый с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, соединены друг с другом. Провода 11, выходящие из электродных слоев 3, которые расположены на двух концах графенового слоя 2, соединены с взрывозащищенным регулятором 13 температуры. Провод 11, выходящий из взрывозащищенного регулятора температуры, подключен к источнику 15 питания. Датчик 14 температуры, соединенный с взрывозащищенным регулятором температуры, вставляется в теплосохраняющий рукав, нагреваемый с помощью графена, и плотно прилегает к внешней поверхности нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10. Провод 11 соединен с датчиком 14 температуры.As shown in FIG. 2, two semi-cylindrical parts forming a graphene-heated heat-storing sleeve for an oilfield oil gathering pipeline are connected to each other. Wires 11 coming out of the electrode layers 3, which are located at the two ends of the graphene layer 2, are connected to an explosion-proof temperature controller 13. Wire 11 coming out of the explosion-proof temperature controller is connected to power source 15. The temperature sensor 14, connected to an explosion-proof temperature controller, is inserted into a heat-saving sleeve heated by graphene, and fits tightly to the outer surface of the oil field oil collection pipeline 10. Wire 11 is connected to the temperature sensor 14.

Как показано на фиг. 2 и 3, стойкий к воздействию высоких температур изоляционный слой 1, графеновый слой 2, электродные слои 3, стойкий к воздействию высоких температур керамический слой 4, водонепроницаемый и антистатический теплосохраняющий слой 5 и оболочка 6, образующие теплосохраняющий рукав, нагреваемый с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода, прикреплены друг к другу последовательно изнутри наружу.As shown in FIG. 2 and 3, high-temperature-resistant insulating layer 1, graphene layer 2, electrode layers 3, high-temperature-resistant ceramic layer 4, waterproof and antistatic heat-preserving layer 5 and shell 6, forming a heat-preserving sleeve heated by graphene, for oil field oil collection pipeline, attached to each other in series from the inside to the outside.

Как показано на фиг. 4, графеновый слой 2 плотно прикреплен к стойкому к воздействию высоких температур керамическому слою 4. Что касается электродных слоев 3 на двух концах графенового слоя 2, часть каждого электродного слоя плотно прижимает графеновый слой 2, а другая часть электродного слоя 3 плотно прикреплена к стойкому к воздействию высоких температур керамическому слою 4.As shown in FIG. 4, the graphene layer 2 is tightly attached to the high temperature resistant ceramic layer 4. As for the electrode layers 3 at the two ends of the graphene layer 2, a part of each electrode layer presses the graphene layer 2 tightly, and another part of the electrode layer 3 is tightly attached to the high temperature resistant ceramic layer 4. exposure to high temperatures of the ceramic layer 4.

На фиг. 1 показано относительное положение уплотнительной крышки 7 на теплосохраняющем рукаве, нагреваемом с помощью графена, для нефтепромыслового нефтесборного трубопровода.In fig. 1 shows the relative position of the sealing cap 7 on a heat-storing sleeve heated by graphene for an oil field oil collection pipeline.

На фиг. 3 показана двухкомпонентная структура уплотнительной фиксирующей канавки 9.In fig. Figure 3 shows the two-piece structure of the sealing fixing groove 9.

Когда электродные слои 3, расположенные на двух концах графенового слоя 2, электрически подключены к источнику 15 питания, под действием электрического поля тепловая энергия непрерывно генерируется вследствие интенсивного трения и столкновения между атомами углерода в графеновом слое 2 и равномерно излучается в плоскости в виде дальних инфракрасных лучей с длиной волны от 5 до 14 мкм, которые непосредственно передают тепло на внешнюю поверхность нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10, вследствие чего температура нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10 непрерывно повышается снаружи внутрь. Эффект сохранения тепла, достигаемый водонепроницаемым и антистатическим теплосохраняющим слоем 5 и оболочкой 6, обернутой снаружи стойкого к воздействию высоких температур керамического слоя 4, может уменьшить потери тепла из-за рассеивания тепла наружу. Температура внешней поверхности нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10 непрерывно передается на взрывозащищенный регулятор 13 температуры с помощью датчика 14 температуры. Когда температура внешней поверхности нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10 достигает заданного диапазона температуры взрывозащищенного регулятора 13 температуры, взрывозащищенный регулятор 13 температуры автоматически электрически отключает электродные слои 3 от источника 15 питания. В это время графеновый слой 2 перестает излучать дальние инфракрасные лучи. Температура внешней поверхности нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10 начинает снижаться. Когда взрывозащищенный регулятор 13 температуры обнаруживает, что температура внешней поверхности нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10 ниже заданного диапазона температуры взрывозащищенного регулятора 13 температуры посредством датчика 14 температуры, взрывозащищенный регулятор 13 температуры автоматически электрически подключает электродные слои 3 к источнику 15 питания. Графеновый слой 2 под действием электрического поля начинает излучать дальние инфракрасные лучи для нагрева нефтепромыслового нефтесборного трубопровода 10. Вышеописанный процесс протекает циклично и работает непрерывно, что эффективно удовлетворяет требованиям нагрева и сохранения тепла нефтепромыслового нефтесборного трубопровода и достигает эффекта экономии энергии.When the electrode layers 3 located at the two ends of the graphene layer 2 are electrically connected to the power supply 15, under the influence of the electric field, thermal energy is continuously generated due to intense friction and collision between carbon atoms in the graphene layer 2 and is uniformly emitted in the plane in the form of far-infrared rays with a wavelength of 5 to 14 μm, which directly transfer heat to the outer surface of the oil field oil gathering pipeline 10, as a result of which the temperature of the oil field oil gathering pipeline 10 continuously increases from the outside to the inside. The heat preservation effect achieved by the waterproof and antistatic heat retaining layer 5 and the shell 6 wrapped on the outside of the high temperature resistant ceramic layer 4 can reduce heat loss due to heat dissipation to the outside. The temperature of the outer surface of the oil field oil collection pipeline 10 is continuously transmitted to the explosion-proof temperature controller 13 using a temperature sensor 14. When the temperature of the outer surface of the oil field oil gathering pipeline 10 reaches the predetermined temperature range of the explosion-proof temperature controller 13, the explosion-proof temperature controller 13 automatically electrically disconnects the electrode layers 3 from the power source 15. At this time, graphene layer 2 stops emitting far-infrared rays. The temperature of the outer surface of the oil field oil gathering pipeline 10 begins to decrease. When the explosion-proof temperature controller 13 detects that the temperature of the outer surface of the oil field oil gathering pipeline 10 is below a predetermined temperature range of the explosion-proof temperature controller 13 through the temperature sensor 14, the explosion-proof temperature controller 13 automatically electrically connects the electrode layers 3 to the power source 15. The graphene layer 2, under the influence of the electric field, begins to emit far-infrared rays to heat the oil field oil gathering pipeline 10. The above process is cyclical and runs continuously, which effectively meets the heating and heat preservation requirements of the oil field oil gathering pipeline and achieves the effect of energy saving.

Claims

A heating hose for an oil field oil recovery pipeline comprising a high-temperature-resistant insulating layer, a graphene layer, electrode layers, a high-temperature-resistant ceramic layer, a waterproof and antistatic heat-retaining layer and a shell, characterized in that the high-temperature-resistant insulating layer, One-piece block of graphene layer and electrode layers, high-temperature resistant ceramic layer, waterproof and antistatic heat-preserving layer and shell are attached to each other in series; the heating sleeve contains two semi-cylindrical parts connected to each other so that the oil collection pipeline is wrapped in the heating sleeve; each of the two ends of each semi-cylindrical part is equipped with a semicircular sealing cap perpendicular to the axis of the semi-cylindrical part; a semi-cylindrical hole is formed in the center of the circumference of the semicircular sealing cap; the inner side of the semicircular sealing cover is covered with a waterproof and antistatic heat-retaining layer; Longitudinal sealing locking grooves are formed in the contacting surfaces of the two semi-cylindrical parts, while the two semi-cylindrical parts of the heating sleeve are connected in the circumferential direction using two or more staples.