專利名稱：低頻油井電加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油井使油層更易流動(dòng)的低頻油井電加熱裝置。
背景技術(shù)：
在石油開(kāi)采過(guò)程中，由于油層的壓力隨著采出油量的增加而逐漸下降，使許多油井在無(wú)足夠的油層壓力驅(qū)油到地面時(shí)，須采用人工提升方法將油抽上地面。最常用的采油提升設(shè)備是在地面上用馬達(dá)和“游梁”來(lái)帶動(dòng)井底下的油泵，并借助于這些相互配合的設(shè)備實(shí)現(xiàn)通常所稱的二次采油。但在井噴的生產(chǎn)后期，隨著油層的下降而變?yōu)檎吵響B(tài)，此時(shí)油不易流動(dòng)，故給泵抽操作帶來(lái)一定困難，如操作不善還會(huì)造成泵軸損壞，以至于整個(gè)油井報(bào)廢。
為此，在石油的二次開(kāi)采過(guò)程中，通常采用加熱油層的方式提高油的流動(dòng)性以利于泵抽。傳統(tǒng)加熱油層主要采用高壓蒸汽和電加熱這兩種方式。所說(shuō)的高壓蒸汽加熱油層即是往井口內(nèi)注入高壓蒸汽，利用蒸汽的熱能熔化油層。在通常情況下，一口油井需要20天左右時(shí)間連續(xù)注入熱蒸汽，才能將其熔化，即要想繼續(xù)開(kāi)采該井內(nèi)的石油至少需要20天以上的時(shí)間，可見(jiàn)，蒸汽加熱油層的方式操作時(shí)間較長(zhǎng)，所需的費(fèi)用也較高。
而電加熱油層包括直流電加熱和交流電直接加熱，以及中頻電源加熱等多種方式。在采用直流電加熱油層過(guò)程中，由于油中存在大量的電解質(zhì)，直流電易將這些電解質(zhì)電解成游離態(tài)的離子，而抽油管件通常由金屬管件構(gòu)成，故這些游離態(tài)離子極易將抽油管件侵蝕，而侵蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)使整個(gè)油井報(bào)廢。采用交流工頻電源直接對(duì)油層加熱，通常是將工頻電源變成單項(xiàng)的大功率電源，同時(shí)還采用與電網(wǎng)隔離等措施。如CN2203354Y公告的“井下電加熱裝置”采用的就是利用工頻電直接對(duì)油層加熱的方案。雖然該種加熱方式對(duì)油層來(lái)說(shuō)較為均勻，但它必須采用大功率和靜電電壓控制器件，而這些器件在工頻的頻率作用下受環(huán)境溫度和濕度影響相當(dāng)大，致使其使用壽命縮短。
另外一種電加熱油層的方式是采用中頻電源，比如CN2475221Y公告的“一種用于電熱采油中頻電源”，該種中頻電源采用整流和濾波等部件將工頻交電先轉(zhuǎn)換成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)換成單項(xiàng)的中頻電輸出給設(shè)置在油井內(nèi)的負(fù)載，即被加熱的電纜。將工頻電轉(zhuǎn)換成中頻電本身就具有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，致使產(chǎn)生較高的制作成本；同時(shí)，中頻電的頻率相對(duì)較高，其所產(chǎn)生的電流還沒(méi)來(lái)得及伸入到油層內(nèi)就開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)換，使用中頻電對(duì)油層加熱，電流只能在油層的表面區(qū)域流動(dòng)，這樣會(huì)直接造成油層的表面溫度較高，而越往其深層溫度越低的現(xiàn)象，所以，就電加熱油層而言，對(duì)油層是否能夠被均勻地加熱，直接取決于電源頻率的高低。
除此之外，由于油井絕大部分設(shè)置在遠(yuǎn)離電站的場(chǎng)合，通常是無(wú)遮蓋的寬闊地帶。上述的無(wú)論是利用直流電或者是交流電或者是中高頻交流電源對(duì)油層加熱的電加熱設(shè)備，由于其選用的器件及各器件間的連接方式等方面因素，使其在無(wú)遮蓋的寬闊地帶極易受到自然界中雷電的侵蝕，會(huì)直接造成這些設(shè)備損毀。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種將工頻電變成單項(xiàng)低頻電的方式對(duì)油層實(shí)現(xiàn)均勻加熱且具有低成本和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的低頻油井電加熱裝置。
本實(shí)用新型所提出的低頻油井電加熱裝置，該加熱裝置具有一個(gè)箱體和設(shè)置在該箱體內(nèi)的電源組件，該電源組件包括輸入端與三相工頻電源電連接，輸出端與設(shè)置在油井內(nèi)的負(fù)載電連接并將工頻電壓變成低頻電壓的變頻組件，以及安裝在變頻組件輸入端用于控制該變頻組件輸出工況的控制組件。
所述變頻組件可由大功率可控硅或者場(chǎng)效應(yīng)管或者晶閘管所構(gòu)成的兩組反并聯(lián)全橋整流組件構(gòu)成，或由大功率變頻集成模塊構(gòu)成。
所述控制組件具有與輸入的三相工頻電源或者通過(guò)變壓器再與輸入的三相工頻電源相連接的低頻自激振蕩器，和一個(gè)用于接收自激振蕩器輸出的振蕩信號(hào)并將其變成脈沖信號(hào)的整形組件，所述控制組件還包括與所述低頻自激振蕩器的輸出端電連接的用于接收負(fù)載反饋信號(hào)的電流環(huán)和電壓環(huán)，且在電壓環(huán)或電流環(huán)的輸出端設(shè)置有一個(gè)滅環(huán)流整形組件。
本實(shí)用新型所提出的低頻油井電加熱裝置采用一個(gè)將輸入的三項(xiàng)工頻電壓轉(zhuǎn)換成單項(xiàng)低頻電壓的變頻組件和控制該變頻組件導(dǎo)通或阻斷的控制組件，它可產(chǎn)生20赫茲以下的極易穿透油層的低頻電壓，所以，該裝置對(duì)油層加熱非常均勻，不會(huì)出現(xiàn)電熱不均勻和電化電解等現(xiàn)象；同時(shí)，該裝置還采用單項(xiàng)低頻電源對(duì)油井加熱，使加熱負(fù)載的線路電感降低，減少了無(wú)功損耗，從而提高了整個(gè)裝置的熱效率；另外，由于變頻組件采用了穩(wěn)定性很高的大功率的晶閘管等部件，使該裝置具有耐自然界中雷電侵蝕和耐潮濕等方面性能，非常適合于野外工作環(huán)境，且溫度適應(yīng)范圍也相對(duì)較寬。


附圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的原理框圖；附圖2是圖1中變頻組件一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；附圖3是圖1中所述自激振蕩器和整形組件一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；附圖4是圖1中所述電壓環(huán)和電流環(huán)一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖；附圖5是圖1中所述滅環(huán)流控制組件一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖。
參見(jiàn)圖1和圖2，它給出本實(shí)用新型所提出的低頻油井電加熱裝置一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。該裝置具有一個(gè)箱體(附圖中沒(méi)有給出箱體的具體結(jié)構(gòu))，該箱體可是一個(gè)矩形體，且在其內(nèi)安裝有輸入端通過(guò)變壓組件與三相工頻電源相連接，輸出端與設(shè)置在油井內(nèi)的負(fù)載相連接的電源組件。所述電源組件基本上由變頻組件和控制組件這兩部分組成。其中，控制組件基本上由低頻自激振蕩器1和可用于接收負(fù)載反饋信號(hào)的電流環(huán)3和電壓環(huán)2，以及滅環(huán)流控制組件4這三部分構(gòu)成；而變頻組件包括變壓器B1和由大功率晶閘管D構(gòu)成的兩組三相反并聯(lián)全橋整流組件(7，8)，當(dāng)每一相的晶閘管D的控制極外加觸發(fā)電脈沖時(shí)，該相晶閘管即被導(dǎo)通且對(duì)負(fù)載9加熱。根據(jù)上述原理，變頻組件還可采用場(chǎng)效應(yīng)管或者絕緣柵雙極晶體管或者由大功率變頻集成模塊制成兩組三相反并聯(lián)全橋整流組件，同樣可完成本實(shí)用新型的任務(wù)，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
參見(jiàn)圖3，它給出自激振蕩器1一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖，圖3中，IC1的輸出腳3可輸出自激振蕩信號(hào)并由端子D1傳送給輸入端是D2的整形組件，該整形組件主要包括兩個(gè)運(yùn)算放大器IC2，通過(guò)兩個(gè)運(yùn)算放大器IC2將輸入的振蕩信號(hào)變成正負(fù)方波或者正負(fù)脈沖信號(hào)，且可通過(guò)電位調(diào)節(jié)器W1正負(fù)方波的對(duì)稱度，并通過(guò)電位調(diào)節(jié)器W2輸出。
參見(jiàn)圖4，它給出電壓環(huán)2和電流環(huán)3一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖。其中，負(fù)載9的電流反饋信號(hào)IF經(jīng)電位調(diào)節(jié)器W3進(jìn)入運(yùn)算放大器IC3的2腳，而電壓反饋信號(hào)UF經(jīng)電位調(diào)節(jié)器W4進(jìn)入運(yùn)算放大器IC3的6腳，并與輸入其內(nèi)的由IC2輸出的正負(fù)方波相疊加后變成正負(fù)對(duì)稱的梯形波，再經(jīng)它的第7腳輸出到滅環(huán)流控制組件4內(nèi)。
參見(jiàn)圖5，它給出滅環(huán)流控制組件4一個(gè)實(shí)施例的電路原理示意圖。滅環(huán)流控制組件4中的IC4的第13腳用來(lái)接收IC3的輸出信號(hào)，并經(jīng)兩個(gè)運(yùn)算放大器IC4后形成按一定規(guī)律的正組功放5和反組功放6(參見(jiàn)圖1)的變換，以形成用于觸發(fā)變頻組件電壓，且使相鄰兩次觸發(fā)電壓間隔有預(yù)定的時(shí)間，以避免電回路中產(chǎn)生環(huán)流。
權(quán)利要求1.低頻油井電加熱裝置，其特征在于該加熱裝置具有一個(gè)箱體和設(shè)置在該箱體內(nèi)的電源組件，該電源組件包括輸入端與三相工頻電源電連接，輸出端與設(shè)置在油井內(nèi)的負(fù)載電連接并將工頻電壓變成低頻電壓的變頻組件，以及安裝在變頻組件輸入端用于控制該變頻組件輸出的控制組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻油井電加熱裝置，其特征在于所述變頻組件可由大功率晶閘管或者場(chǎng)效應(yīng)管或者絕緣柵雙極晶體管所構(gòu)成的兩組反并聯(lián)全橋整流組件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻油井電加熱裝置，其特征在于所述變頻組件可由大功率變頻集成模塊構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻油井電加熱裝置，其特征在于所述控制組件具有與輸入的三相工頻電源或者通過(guò)變壓器再與輸入的三相工頻電源相連接的低頻自激振蕩器，和一個(gè)用于接收自激振蕩器輸出的振蕩信號(hào)并將其變成脈沖信號(hào)的整形組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的低頻油井電加熱裝置，其特征在于所述控制組件還包括與所述低頻自激振蕩器的輸出端電連接的用于接收負(fù)載反饋信號(hào)的電流環(huán)和電壓環(huán)，且在電壓環(huán)或電流環(huán)的輸出端設(shè)置有一個(gè)滅環(huán)流控制組件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種低頻油井電加熱裝置，具有一個(gè)箱體和設(shè)置在該箱體內(nèi)的電源組件，所述電源組件具有可將工頻電壓變成低頻電壓的變頻組件和用于控制該變頻組件輸出的控制組件。該電加熱裝置采用20赫茲的低頻電加熱，對(duì)油層加熱非常均勻，不會(huì)出現(xiàn)電熱不均勻和電化電解等現(xiàn)象；同時(shí)，該裝置還采用單項(xiàng)低頻電源對(duì)油井加熱，使加熱負(fù)載的線路電感降低，減少了無(wú)功損耗，從而提高了整個(gè)裝置的熱效率，且溫度適應(yīng)范圍也相對(duì)較寬。
文檔編號(hào)E21B43/16GK2780989SQ20042003010
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者羅乾顯, 楊維群, 魯明喜 申請(qǐng)人:本溪經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)博大電器設(shè)備有限公司