專利名稱:石油紅外加熱保溫裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及到油田井口采油樹上的一種紅外加熱保溫裝置，尤其是在北方冬季采油時(shí)，該裝置是必備的專用設(shè)備。除此之外該裝置還可以用于油田水井和露天自來水井管口處。
在油田作業(yè)時(shí)，特別是冬季采油，原油易結(jié)臘，并堵塞出油管道，影響原油的正常生產(chǎn)。為了解決這一經(jīng)常性的堵塞現(xiàn)象，保障油田的正常生產(chǎn)，就需要對油田井口加熱保溫。目前國內(nèi)油田大都采用水套爐和盤管爐。水套爐用煤或天然氣燒水蒸汽供給井口熱量；盤管爐則直接用火給出油管加熱，有的還采用鍋爐集中供熱以防止原油在低溫下凝結(jié)。上述加熱裝置的保溫設(shè)施大都采用水泥或磚結(jié)構(gòu)的小屋。但是這些裝置都存在耗能大，造價(jià)高，管理不便的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的是為了克服上述裝置的缺點(diǎn)，提供一種熱效率高，耗能低，造價(jià)便宜，管理方便，安全可靠的自動控溫石油紅外加熱保溫裝置。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，在油井采油樹出油管(5)上安裝一紅外加熱爐(7)，用可控硅自動控溫儀(18)通過負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器(12)反饋信號來自動控制紅外加熱爐的溫度，使出油管(5)外壁溫度不超過300℃。并用一種特制的保溫罩罩合在采油樹上，以實(shí)現(xiàn)加熱保溫的目的。為了選擇一種理想的加熱材料作本裝置的發(fā)熱體，本裝置采用了碳化硅材料。這種石油紅外加熱保溫裝置，主要由保溫罩(6)、碳化硅材料作發(fā)熱體的紅外加熱爐(7)、可控硅自動控溫儀(18)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器(12)構(gòu)成。
本裝置的保溫罩有內(nèi)外兩層殼，可用鐵皮制成，也可以采用其它金屬材料，還可以用非金屬材料，如玻璃鋼、紙精板等材料制成。在內(nèi)外殼之間用聚苯乙烯泡沫板和巖棉作保溫材料組合填封。為了縮小保溫空間，以提高保溫效果和裝拆方便，保溫罩可以是多塊組合而成。本裝置的保溫罩將罩體分為兩半，安裝時(shí)將兩個(gè)半體罩結(jié)合處用密封橡皮條填封，然后用螺絲緊固對合成一整體罩。為使采油樹抽油管(4)、采樣管、清臘管(11)從保溫罩穿過，在保溫罩頂部開有一個(gè)U形孔(3)，罩的右側(cè)面開一個(gè)清臘管通孔(10)，左側(cè)面開一個(gè)采樣管通孔(1)。在保溫罩正面安裝有兩扇門(2)，以便操作和觀察采油樹上的閥門和儀表。門的四周邊緣用橡皮條密封。
本裝置紅外加熱爐爐殼設(shè)計(jì)了四種型式(圖2、圖3、圖4、圖5)，它們的發(fā)熱體(24)都采用碳化硅材料，并排列在耐高溫的絕緣體支架(23)上。這種耐高溫的發(fā)熱體支架可根據(jù)不同爐型制作成一整體，U形體或?qū)ΨQ的兩半。現(xiàn)對紅外加熱爐具體分述。
筒形防爆外熱式紅外加熱爐(圖2)，這種紅外加熱爐的爐殼用金屬材料制成圓筒形(20)，將它套焊在采油樹出油管(5)上，爐殼軸線與出油管軸線相重合。在爐殼一端部圓面上有一半圓口(22)，該口可將排列在半圓形耐高溫支架(23)上的圓柱形碳化硅紅外加熱體(24)放入爐內(nèi)，并將其旋轉(zhuǎn)180°與爐殼一部分緊合，然后再將另一半紅外加熱體放入爐殼內(nèi)緊合，最后將一個(gè)與半圓口相對應(yīng)的封閉蓋(25)蓋合密封。此外在爐殼一側(cè)的端面上有兩個(gè)與爐殼絕緣的接線柱(8)，該接線柱通過導(dǎo)線(14)將加熱爐與可控硅自動控溫儀(18)連接。
馬蹄形防爆外熱式紅外加熱爐(圖3)，這種紅外加熱爐爐殼用金屬材料制成馬蹄形筒，將它套焊在采油樹出油管(5)上，爐殼軸線與出油管軸線相重合。爐殼上部有一長方形缺口(30)，該缺口可將排列在U形耐高溫支架(23)上的圓柱形碳化硅紅外加熱體(24)放入爐殼內(nèi)。爐殼上部缺口截面上焊有一長方形法蘭(29)，與長方形法蘭相對應(yīng)的長方形石棉板(27)和金屬蓋板(26)可與其蓋合并用螺絲緊固將爐殼密封。在爐殼的一側(cè)面有一與爐殼絕緣的接線柱(8)，該接線柱通過導(dǎo)線(14)將加熱爐與可控硅自動控溫儀(18)連接。
防爆內(nèi)熱式紅外加熱爐(圖4)，該爐爐殼用兩節(jié)直徑不同的無縫鋼管(32)、(33)制作，其中大直徑無縫鋼管(33)壁上開兩個(gè)孔(36)，分別與斷開的出油管(5)兩端焊接，使?fàn)t殼與出油管成一夾角。然后將小直徑無縫鋼管套入大無縫鋼管內(nèi)，使兩管的軸線相重合，套合后，在一端面處用一對應(yīng)大直徑無縫鋼管的圓形鋼板焊蓋。用兩個(gè)圓環(huán)形鋼板穿過小直徑無縫鋼管與大直徑無縫鋼管兩端扣合焊接成一整體。這樣，在大直徑無縫鋼管和小直徑無縫鋼管之間形成一閉合的環(huán)形空間(34)，原油可從出油管一端通過這個(gè)環(huán)形空間流向出油管另一端。排列在圓形耐高溫絕緣支架(23)上的碳化硅圓柱形紅外發(fā)熱體(24)可直接插入小直徑無縫鋼管內(nèi)，此端頭用圓形鋼板(25)蓋合后用螺絲緊固密封。此外在密封蓋(25)上有兩個(gè)與爐殼絕緣的接線柱(8)，接線柱通過導(dǎo)線(14)將加熱爐與自動控溫儀(18)相連接。
普通外熱式紅外加熱爐(圖5)，該爐爐殼用金屬材料可制成正多邊形或圓形殼(39)，并沿軸線分為兩個(gè)半體。排列在半圓形耐高溫絕緣支架(23)上的圓柱形碳化硅紅外加熱體(24)分別裝入兩個(gè)半體爐殼內(nèi)，兩半體爐殼可用合頁(38)連接。使用時(shí)將加熱爐扣合在采油樹出油管(5)上。此外在爐殼端面裝有兩個(gè)與爐殼絕緣的接線柱(8)，接線柱通過導(dǎo)線(14)將加熱爐與自動控溫儀(18)相連接。
本實(shí)用新型的溫度自動控制是這樣實(shí)現(xiàn)的(見圖6)，220V單相電壓通過可控硅交流調(diào)壓供給紅外加熱爐電源。通過改變電位器W1大小控制可控硅導(dǎo)通角，從而達(dá)到0－160V電壓連續(xù)可調(diào)。紅外加熱爐碳化硅發(fā)熱體R1常溫電阻為24－28Ω，在1000℃時(shí)，約為15－17Ω。當(dāng)自動控溫儀最大輸出電壓為160V時(shí)，加熱爐最大加熱功率為1700W，此時(shí)用熱電隅測得碳化硅發(fā)熱體表面溫度低于1000℃，該種發(fā)熱體在1000℃以下工作，其壽命可視為半永久性的。
由于許多油井出油是間斷式的，為保證不出油時(shí)出油管外壁溫度不超過300℃，必須要有超溫保護(hù)措施。為此，在采油樹出油立管外壁上設(shè)置了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器Rt，控溫點(diǎn)設(shè)置為50℃。當(dāng)油井正常出油時(shí)，出油立管(9)溫度為環(huán)境溫度，若油井不出油時(shí)，出油立管溫度很快上升，當(dāng)超過50℃時(shí)，便引起負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt值下降，從而改變T1T2晶體管基極電壓，加長了由T1、R6、W1、C1組成的充電時(shí)間，改變了可控硅導(dǎo)通角，自動控制了負(fù)載R1上所加電壓，達(dá)到了超溫保護(hù)的目的。自動控溫儀上裝有電流表(16)使用時(shí)人工調(diào)節(jié)W1(17)(稱功率調(diào)節(jié))，然后用萬用表測出輸出電壓，用P＝I×V式求出加熱爐功率，以便適應(yīng)不同環(huán)境溫度下的加熱需要。
本實(shí)用新型的防爆外熱式紅外加熱爐和防爆內(nèi)熱式紅外加熱爐的防爆是這樣實(shí)現(xiàn)的，爐殼采用密封式，天然氣無法進(jìn)入爐內(nèi)；設(shè)計(jì)并采用了絕緣性能好，耐高溫的安全型接線柱(見圖7)，這樣便杜絕了打火引起的天然氣燃燒。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)紅外加熱爐最高加熱功率不超過1500W時(shí)，加熱爐爐殼溫度不會超過300℃，而天然氣燃點(diǎn)是460℃，所以紅外加熱爐爐殼外壁溫度是不會引起天然氣燃燒的。
本實(shí)用新型提供的石油紅外加熱保溫裝置，與現(xiàn)采用的傳統(tǒng)加熱保溫設(shè)施相比其優(yōu)點(diǎn)是加熱爐加熱保溫自動化，管理方便，清潔衛(wèi)生，減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)約大量人力；加熱功率調(diào)節(jié)方便，過熱自動保護(hù)，應(yīng)用范圍廣，特別適合于我國北方寒冷地區(qū)使用；一次性投資是水套爐的1／3，而且不用埋設(shè)地下輸熱管線，節(jié)約大量鋼材，經(jīng)濟(jì)效益顯著；用1500W加熱功率其保溫效果與水套爐保溫效果相當(dāng)，節(jié)能在78％以上。
圖1是石油紅外加熱保溫裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是筒形防爆外熱式紅外加熱爐結(jié)構(gòu)圖；圖3是馬蹄形防爆外熱式紅外加熱爐結(jié)構(gòu)圖；圖4是防爆內(nèi)熱式紅外加熱爐結(jié)構(gòu)圖；圖5是普通外熱式紅外加熱爐結(jié)構(gòu)圖；圖6是紅外加熱爐電源接線柱結(jié)構(gòu)圖；圖7是石油紅外加熱保溫裝置自動控溫電路圖。
(1)采樣管通孔、(2)保溫罩門、(3)抽油管U形通孔、(4)采油樹抽油管、(5)出油管、(6)保溫罩、(7)紅外加熱爐、(8)接線柱、(9)出油立管、(10)清臘管通孔、(11)清臘管、(12)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器、(13)傳感器導(dǎo)線、(14)紅外加熱爐電源導(dǎo)線、(15)控溫儀接線柱、(16)電流表、(17)手動功率調(diào)節(jié)旋鈕、(18)可控硅自動控溫儀、(19)自動控溫儀電源導(dǎo)線、(20)筒形防爆外熱式紅外加熱爐爐殼、(21)圓筒形防爆外熱式紅外加熱爐、(22)半圓口、(23)耐高溫絕緣支架、(24)碳化硅發(fā)熱體、(25)加熱爐封閉蓋、(26)長方形金屬蓋板、(27)長方形石棉板、(28)馬蹄形防爆外熱式紅外加熱爐、(29)長方形法蘭、(30)長方形缺口、(31)馬蹄形防爆外熱式紅外加熱爐爐殼、(32)小直徑無縫鋼管、(33)大直徑無縫鋼管、(34)環(huán)形空間、(35)圓孔、(36)焊接出油管圓孔、(37)防爆內(nèi)熱式紅外加熱爐、(38)合頁、(39)普通外熱式紅外加熱爐爐殼、(40)普通外熱式紅外加熱爐、(41)單蕊鋁導(dǎo)線、(42)壓帽、(43)接線盒蓋、(44)鋼墊圈、(45)石棉繩填料、(46)六角螺栓、(47)螺母、(48)鋼墊片、(49)瓷絕緣墊片、(50)電源線接線盒座、(51)端板。
實(shí)施例1.按圖1將一對合式保溫罩安裝在一井下壓力大于50Kg／cm2的新開油井的采油樹上，將防爆外熱式紅外加熱爐安裝在出油管上，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器安裝在出油立管上，可控硅自動控溫儀放置在保溫罩內(nèi)適當(dāng)位置，并將它們用導(dǎo)線相連接，接通控溫儀電源，測得環(huán)境大氣溫度為－15℃。手動調(diào)節(jié)自動控溫儀上功率調(diào)節(jié)旋鈕，讀出電流表示值7安培，用萬用表測得自動控溫儀輸出電壓為143V，按公式P＝I×V求出加熱功率為1000W。在24小時(shí)內(nèi)測得保溫罩內(nèi)平均溫度15.8℃，原油平均溫度為20℃，保溫效果良好，原油生產(chǎn)正常。
2.將防爆內(nèi)熱式紅外加熱爐安裝在一井下壓力小于50Kg／cm2油井出油管高壓側(cè)，其它設(shè)備安裝同例1。測得環(huán)境大氣溫度為－20℃手動調(diào)節(jié)自動控溫儀上功率調(diào)節(jié)旋鈕，讀出電流表示值7.5安培，用萬用表測得自動控溫儀輸出電壓為160V，按P＝I×V公式計(jì)算出加熱功率為1200W。24小時(shí)測得保溫罩內(nèi)平均溫度15.5℃，原油平均溫度19.5℃，保溫效果良好，原油生產(chǎn)正常。
3.將普通外熱式紅外加熱爐安裝在地下無氣出口油井上，其它設(shè)備安裝同例1。測得環(huán)境大氣溫度為－20℃。手動調(diào)節(jié)自動控溫儀上的功率調(diào)節(jié)旋鈕，讀出電流表示值為6.5安培，用萬用表測得自動控溫儀輸出電壓為154V，按P＝I×V公式計(jì)算出加熱功率為1000W24小時(shí)內(nèi)測得保溫罩內(nèi)平均溫度為14℃，原油平均溫度為18℃，保溫效果良好，原油生產(chǎn)正常。
權(quán)利要求
1.一種用于油田井口的紅外加熱保溫裝置，它由保溫罩(6)、碳化硅材料作發(fā)熱體的紅外加熱爐(7)、可控硅自動控溫儀(18)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器(12)所組成，其特征在于罩合在采油樹上的保溫罩(6)正面有二扇觀察門(2)，罩體頂部設(shè)有抽油管U形通孔(3)、左側(cè)面設(shè)有采樣管通孔(1)、右側(cè)面設(shè)有清蠟管通孔(10)，套合在出油管上的紅外加熱爐內(nèi)裝有耐高溫絕緣支架(23)，碳化硅材料制成的發(fā)熱體(24)按爐殼形式排列在耐高溫絕緣支架上，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器(12)安裝在出油立管(9)外壁上。
2.按權(quán)利要求
1所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于保溫罩可以是多塊組合而成。
3.按權(quán)利要求
1、2所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于保溫罩可以用金屬材料制成，也可以用非金屬材料制成。
4.按權(quán)利要求
1所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于紅外加熱爐可制成筒形防爆外熱式(21)，爐殼用金屬材料制成圓筒(20)并套焊接在出油管(5)外壁上，爐殼軸線與出油管軸線相重合，在爐殼一側(cè)的端面上有一個(gè)可裝入碳化硅發(fā)熱體的半圓口(22)，與半圓口對應(yīng)的封閉蓋(29)可與其蓋合密封。
5.按權(quán)利要求
1所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于紅外加熱爐可制成馬蹄形防爆外熱式(28)，爐殼用金屬材料制成馬蹄形筒(31)并套焊在出油管(5)外壁上，爐殼軸線與出油管軸線相重合，爐殼上部有一可裝入碳化硅發(fā)熱體的長方形缺口(30)，缺口截面上焊有一長方形法蘭(29)，與長方形法蘭相對應(yīng)的長方形石棉板(27)和金屬蓋板(26)可與其蓋合密封。
6.按權(quán)利要求
1所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于紅外加熱爐可制成防爆內(nèi)熱式(37)，將兩節(jié)不同直徑的無縫鋼管(32)、(33)套合焊接成具有環(huán)形空間(34)的爐殼，小直徑無縫鋼管內(nèi)裝入園形碳化硅發(fā)熱體(24)，大直徑無縫鋼管壁上有兩個(gè)圓孔(36)，分別與一個(gè)被斷開的出油管(5)端頭焊接成一體，爐殼軸線與爐殼兩側(cè)的出油管軸線成一夾角。
7.按權(quán)利要求
1所述的紅外加熱保溫裝置，其特征在于紅外加熱爐可制成普通外熱式(40)，爐殼用金屬材料制成兩個(gè)半體(39)，兩半體爐殼內(nèi)裝入半圓形碳化硅發(fā)熱體(24)，爐殼與出油管不焊為一體，而是扣合在出油管外壁上。
專利摘要
本實(shí)用新型提供了一種油田井口(也可用于露天自來水井管口)紅外加熱保溫裝置。它由保溫罩、紅外加熱爐、可控硅自動控溫儀、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器組成。該裝置針對不同情況的油井設(shè)計(jì)了筒型防爆外熱式、馬蹄型防爆外熱式、防爆內(nèi)熱式、普通外熱式四種型式的紅外加熱爐。本實(shí)用新型與目前油田普通使用的水套爐、盤管爐等保溫設(shè)施相比，具有耗能低、熱效率高、自動控溫、管理方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。
文檔編號E21B36/00GK87209197SQ87209197
公開日1988年8月24日 申請日期1987年6月10日
發(fā)明者裴風(fēng)祥, 張玉柱, 鄭應(yīng)知 申請人:烏魯木齊市建筑裝飾材料廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan