專利名稱：一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原油開采遇到超稠、超高凝原油時，為了實現(xiàn)能夠采集或 提高采收率所使用的采油裝置，尤其是 一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置。
背景技術(shù)：
目前在開采原油的過程中，當(dāng)原油開采遇到超稠、超高凝原油時， 為了實現(xiàn)能夠采集或提高采收率的目的，經(jīng)常會在采油過程中使用化學(xué)方 法和物理方法利、弊的基礎(chǔ)上，考慮到電熱采油技術(shù)效果突出，使各類電 熱采油技術(shù)得到廣泛應(yīng)用；隨科技的進步和發(fā)展，采油工藝不斷更新，針 對特種超稠油開發(fā)的特點，新的真空隔熱管注采一體化采油工藝，已得到 業(yè)界認(rèn)可并已經(jīng)形成規(guī)模，正在全球同行業(yè)之中迅速鋪開使用；受其特殊 性限制，目前與之配套使用的電熱采油技術(shù)，只有空心桿中頻(工頻已被 淘汰)電熱采油技術(shù)，該工藝技術(shù)伴熱效果突出，為特種超稠油的開發(fā)起 到了至關(guān)重要的作用；但在長期使用中發(fā)現(xiàn)，受原理限制，存在的缺點是 必須使用與伴熱井段同長度的耐高溫專用伴熱電纜、必須使用空心抽油桿、 中頻電源自身無功電損耗大、中頻電流在運行過程中將在真空隔熱管外壁 感生熱量而大部分損失、頻衰、頻容效應(yīng)嚴(yán)重，在理論上就會出現(xiàn)電熱轉(zhuǎn) 換功率遞減現(xiàn)象、故障率高、維護費用大、增大了抽油機的負(fù)荷；對電網(wǎng) 的諧波污染嚴(yán)重。如專利號為ZL94230220. 6實用新型專利記載的"空心抽 油桿越泵電熱釆油裝置"，空心抽油桿穿越泵，下端連接泵下加熱器，該電 熱采油裝置盡管可以對泵上、泵下稠油或高凝油同時加熱，但受原理限制 越泵的末梢加熱能力微不足道；這些加熱裝置中，使用工、中頻交流供電， 電能不能最大限度地在抽油桿上轉(zhuǎn)化為熱能，使很大一部分電能由于電磁 感應(yīng)作用在真空隔熱管外壁上轉(zhuǎn)化為熱能而散失，系統(tǒng)無功消耗大，不利 于節(jié)能；如采用直流供電，將出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕作用，嚴(yán)重腐蝕井下工具， 同時受空心桿內(nèi)徑對井下高溫電纜截面積的限制，而無法提高電的載流量 而限制了伴熱功率；由于在電路回路中都采用空心抽油桿作為電熱轉(zhuǎn)換體， 因此成本高、可靠性差、事故率高，原理上和技術(shù)手段上都埋伏著高損耗 的弊端，如果啟用越泵伴熱功能，必須使用低排量的空心泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供了一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，該采 油裝置利用兩組智能控制的三相全波整流元件交替工作，將特種隔離變壓器次級輸出的三相工頻交流電，智能地調(diào)制成頻率為0 20Hz可調(diào)的調(diào)制 波電流輸出；其輸出電壓、電流的大小按井身結(jié)構(gòu)而定；調(diào)制波電源的兩 個輸出電極分別由穿過空心光桿的入戶電纜和連接在井口上的出戶電纜連 接，將電壓加在抽油桿串的上下端構(gòu)成電回路；通過滑動接觸器，來實現(xiàn) 抽油桿和真空隔熱管的電導(dǎo)通，真空隔熱管與井口之間實為一體，在這里 只起導(dǎo)線作用；該采油裝置適用于真空隔熱管注、采一體化特種超高凝油、 超稠油油井電伴熱采油工藝裝置，本裝置利用調(diào)制波電源供電，不偏載、 對電網(wǎng)綜合污染小，能使電熱轉(zhuǎn)化在理想的載體抽油桿上，消耗同樣的電 能可以使原油得到更高更理想的溫升；最大限度地避免了真空隔熱管外皮 及套管感生熱量，降低了熱損失，同時又杜絕了電化學(xué)腐蝕副作用對井下 工具的破壞，杜絕了電能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，設(shè)備自身無功損耗低，具有 良好的節(jié)能效果和抗過載能力，以適應(yīng)不同環(huán)境的需要、低壓運行使安全 用電得到保障；為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝 置是這樣實現(xiàn)的 一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，包括0 20Hz調(diào)制波 電源、空心光桿、空心桿絕緣短節(jié)、抽油桿、抽油桿接箍絕緣扶正器、入 出戶電纜和滑動接觸器；其中空心光桿下端連接一個空心桿絕緣短節(jié)， 該絕緣短節(jié)由灌注在外管和內(nèi)桿之間的絕緣質(zhì)及交錯設(shè)置的多層內(nèi)外承壓 環(huán)及絕緣環(huán)所組成；外承壓環(huán)與外管以絲扣連接，內(nèi)乘壓環(huán)與內(nèi)桿同樣用 絲扣連接；在內(nèi)外承壓環(huán)之間設(shè)置有絕緣環(huán)，在內(nèi)桿和外管、內(nèi)外承壓環(huán) 和絕緣環(huán)所共同形成的組合空間里，灌注了特種絕緣膠質(zhì)；其特征在于 在空心光桿的下端連接一個空心桿絕緣短節(jié)，其下端直接連接抽油桿，該 短節(jié)的上下端呈良好的絕緣狀態(tài)，以確保空心光桿與井口和大地同電位， 確保安全用電空心桿絕緣短節(jié)既具有可靠的抗拉強度又使其上下端具備良 好的電絕緣性；同時，內(nèi)桿設(shè)有與入戶電纜的連接口，用于連接穿過空心 光桿的入戶電纜；抽油桿接箍絕緣扶正器用于防止抽油桿與真空隔熱管在 中途接觸短路，確保調(diào)制波電流按著設(shè)計路徑使抽油桿串導(dǎo)通；穿過空心 光桿內(nèi)孔的電纜與該短節(jié)的下端呈良好的電連接，該電纜的另一端與調(diào)制 波電源的輸出極連接；電流將順抽油桿而下，通過連接在抽油桿下端的滑 動接觸器，沿真空隔熱管將電流導(dǎo)出井口，再用出戶電纜把井口和調(diào)制波 電源的另一輸出極相連接；這樣就構(gòu)成了由調(diào)制波電源、空心桿絕緣短節(jié)、 抽油桿、真空隔熱管滑動接觸器、真空隔熱管和調(diào)制波電源的電回路，徹 底取締井下高溫電纜，取締了空心桿，依據(jù)W二fR調(diào)制波電流將在抽油桿 上轉(zhuǎn)化為熱能，用于特種超高凝油或超稠油伴熱降粘，抵消地層熱損失； 為了防止抽油桿在中途與真空隔熱管的內(nèi)壁接觸而導(dǎo)致短路現(xiàn)象，在每根
5抽油桿的接頭處都安裝了抽油桿接箍絕緣扶正器，該扶正器同時解決了抽
油桿的偏磨問題；滑動接觸器的作用是構(gòu)成抽油桿與真空隔熱管之間的 電導(dǎo)通，該接觸器以上井段為電伴熱段，它的安裝位置決定了電伴熱井段 的下截止點。本發(fā)明一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置的優(yōu)點在于采用兩 組智能控制的三相全波整流元件交替工作，將特種隔離變壓器次級輸出的 三相工頻交流電，智能地調(diào)制成頻率為0 20Hz可調(diào)的調(diào)制波電流輸出； 供給抽油桿串，使電能最大限度地在抽油桿串上轉(zhuǎn)換成熱能；盡量減小交 變電流在真空隔熱管外壁上感生電熱損耗，同時又避免了電解作用對井下 工具的腐蝕，杜絕了電能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的不良損耗，調(diào)制波電源降低 了設(shè)備自身的無功電損耗，不偏載、極大地減小了對電網(wǎng)的污染；根據(jù)井 下液體礦化度大小，在0 20Hz的范圍內(nèi)選擇合適的頻率運行；原則上在 確保不發(fā)生電化學(xué)化學(xué)腐蝕反應(yīng)的前提下，盡可能選用低頻運行，減小感 生熱損，同時增強了電源的承載能力；利用調(diào)制波電源供電，不偏載、對 電網(wǎng)綜合污染小，能使電熱轉(zhuǎn)化在理想的載體抽油桿上，消耗同樣的電能 可以使原油得到更高更理想的溫升；最大限度地避免了真空隔熱管外皮及 套管感生熱量，降低了熱損失，同時又杜絕了電化學(xué)腐蝕副作用對井下工 具的破壞，杜絕了電能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，設(shè)備自身無功損耗低，具有良 好的節(jié)能效果和抗過載能力，以適應(yīng)不同環(huán)境的需要。低壓運行使安全用 電得到保障，取締了昂貴的井下高溫專用電纜和空心桿(空心桿也可以使 用)，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低了整體成本、簡化了施工程序、方便安裝、避 免了多種井下故障，可靠性和安全性得到了很大提高，確保生產(chǎn)順利進行， 還可以帶桿注汽(不需要檢泵的情況下)，節(jié)省作業(yè)費用該裝置可與任何類 型泵和井口配合使用、結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、實用性和安全性能可靠、使 用壽命長、管理維護費用低。


附圖1為一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置中空心桿絕緣短節(jié)結(jié)構(gòu)示意
附圖3為一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置中抽油桿接箍絕緣扶正器結(jié) 構(gòu)示意圖。
入戶電纜l、空心光桿2、出戶電纜3、井口4、空心桿絕緣短節(jié)5、抽油 桿6及、抽油桿接箍絕緣扶正器7、真空隔熱管8、滑動接觸器9、套管10、 調(diào)制波電源ll、空心光桿公扣12、外管13、內(nèi)桿14、入戶電纜接口15、 內(nèi)承壓環(huán)16、絕緣環(huán)17、外承壓環(huán)18、特種絕緣膠19、抽油桿母扣20、絕緣扶正體21、變扣接頭22。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖(如圖l、圖2、圖3所示)對本發(fā)明做進一步的說明 一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，包括0 20Hz調(diào)制波電源、空心光桿、 空心桿絕緣短節(jié)、抽油桿、抽油桿接箍絕緣扶正器、入出盧電纜和滑動接 觸器；其中空心光桿2的下端連接有空心桿絕緣短節(jié)5，其上下端呈良 好的電絕緣狀態(tài)，穿過空心光桿2的入戶電纜1的下端，與空心桿絕緣短 節(jié)5的內(nèi)桿呈良好電連接，空心桿絕緣短節(jié)5的下端直接連接抽油桿6; 在每根抽油桿6的接箍處安裝有抽油桿接箍絕緣扶正器7，用于防止抽油 桿6和真空隔熱管8中途接觸短路；抽油桿6的下端也就是需要電伴熱段 的底部，連接一個滑動接觸器9，用于實現(xiàn)抽油桿6與真空隔熱管8的電 導(dǎo)通；調(diào)制波電流將沿著真空隔熱管8和套管10導(dǎo)出井口4，并由出戶電 纜3接入調(diào)制波電源11;將三相工頻交流電調(diào)制成0 20Hz可變頻輸出的 調(diào)制波電流，加到抽油桿串的兩端，構(gòu)成由調(diào)制波電源ll、入戶電纜l、 空心桿絕緣短節(jié)5的下端、抽油桿6、滑動接觸器9、真空隔熱管8、井口 4、出戶電纜3的電回路；調(diào)制波電流在抽油桿6上轉(zhuǎn)化為熱能給原油伴熱； 為使空心光桿2與井口4及大地同電位，確保安全用電，在空心光桿2與 抽油桿6之間安裝了空心桿絕緣短節(jié)5;該絕緣短節(jié)由外管2及以絲扣連 接在其內(nèi)的外承壓環(huán)7、內(nèi)桿3和用絲扣連接在其外的內(nèi)承壓環(huán)5，以及安 裝在內(nèi)承壓環(huán)16和外承壓環(huán)18之間的絕緣環(huán)17所組成，在外管13、內(nèi) 桿14、內(nèi)承壓環(huán)16、外承壓環(huán)18和絕緣環(huán)17所形成的空間里，灌注有特 種絕緣膠19;該絕緣短節(jié)的上端是連接空心光桿公扣12，下端是連接抽油 桿母扣20;絕緣短節(jié)能夠?qū)⒗D(zhuǎn)換成多層壓力結(jié)構(gòu)，內(nèi)桿和外管由特種 高強度金屬制成，絕緣環(huán)17由氧化鋁、氧化鋯極其混合物制成；上下端呈 良好的絕緣狀態(tài)；抽油桿接箍絕緣扶正器7，由內(nèi)桿14、絕緣扶正體21、 變扣接頭22組成；內(nèi)桿14的一端設(shè)置有抽油桿母扣20，用于對接抽油桿 5，另一端設(shè)置有公扣，用于配接變扣接頭22;絕緣扶正體21套裝在內(nèi)桿 14上，并可以自由轉(zhuǎn)動；變扣接頭22的下端設(shè)置有空心光桿公扣12，用 于對接抽油桿5;絕緣扶正體21設(shè)置有對稱四個翼，用以確保它和真空隔 熱管8所形成的環(huán)空空間足夠大；該抽油桿接箍絕緣扶正器7的內(nèi)桿14 和變扣接頭22，是由石油行業(yè)專用的特種高強度金屬制成，絕緣扶正體21 由氧化鋁、氧化鋯極其混合物制成。
權(quán)利要求
1、一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，包括0～20Hz調(diào)制波電源、空心光桿、空心桿絕緣短節(jié)、抽油桿、抽油桿接箍絕緣扶正器、入出戶電纜和滑動接觸器；其特征在于空心光桿下端連接一個空心桿絕緣短節(jié)，該絕緣短節(jié)由灌注在外管和內(nèi)桿之間的絕緣質(zhì)及交錯設(shè)置的多層內(nèi)外承壓環(huán)及絕緣環(huán)所組成；外承壓環(huán)與外管以絲扣連接，內(nèi)乘壓環(huán)與內(nèi)桿同樣用絲扣連接；在內(nèi)外承壓環(huán)之間設(shè)置有絕緣環(huán)，在內(nèi)桿和外管、內(nèi)外承壓環(huán)和絕緣環(huán)所共同形成的組合空間里，灌注了特種絕緣膠質(zhì)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于 在空心光桿的下端連接一個空心桿絕緣短節(jié)，其下端直接連接抽油桿，該 短節(jié)的上下端呈良好的絕緣狀態(tài)，以確保空心光桿與井口和大地同電位， 確保安全用電；空心桿絕緣短節(jié)既具有可靠的抗拉強度又使其上下端具備 良好的電絕緣性；內(nèi)桿設(shè)有與入戶龜纜的連接口，用于連接穿過空心光桿 的入戶電纜以達到良好的導(dǎo)電目的；抽油桿接箍絕緣扶正器用于防止抽油 桿與真空隔熱管在中途接觸短路，確保調(diào)制波電流按著設(shè)計路徑抽油桿串 導(dǎo)通；穿過空心光桿內(nèi)孔的電纜與空心桿絕緣短節(jié)的下端連接，該電纜的 另一端與調(diào)制波電源的輸出極連接；電流將順抽油桿而下，通過連接在抽 油桿下端的滑動接觸器，沿真空隔熱管將電流導(dǎo)出井口，再用出戶電纜把 井口和調(diào)制波電源的另一輸出極相連接；這樣就構(gòu)成了由調(diào)制波電源、空 心桿絕緣短節(jié)、抽油桿、真空隔熱管滑動接觸器、真空隔熱管和調(diào)制波電 源的電回路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于 在每根抽油桿的接頭處都安裝了抽油桿接箍絕緣扶正器，該扶正器同時解 決了抽油桿的偏磨問題。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于: 抽油桿的下端連接一個滑動接觸器9，用于實現(xiàn)抽油桿與真空隔熱管的電 導(dǎo)通，調(diào)制波電流將沿著真空隔熱管和套管導(dǎo)出井口，并由出戶電纜接入 調(diào)制波電源。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于: 將三相工頻交流電調(diào)制成0 20Hz可變頻輸出的調(diào)制波電流，加到抽油桿 串的兩端，構(gòu)成由調(diào)制波電源、入戶電纜、空心桿絕緣短節(jié)的下端、抽油 桿、滑動接觸器、真空隔熱管、井口、出戶電纜的電回路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于: 在空心光桿與抽油桿之間安裝了空心桿絕緣短節(jié)；該絕緣短節(jié)由外及以絲 扣連接在其內(nèi)的外承壓環(huán)、內(nèi)桿和用絲扣連接在其外的內(nèi)承壓環(huán)，以及安裝在內(nèi)承壓環(huán)和外承壓環(huán)之間的絕緣環(huán)所組成，其中；在外管、內(nèi)桿、內(nèi) 承壓環(huán)、外承壓環(huán)和絕緣環(huán)所形成的空間里，灌注有特種絕緣膠。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于 在絕緣短節(jié)的上端是連接空心光桿的公扣，下端是連接抽油桿的母扣；絕 緣短節(jié)能夠?qū)⒗D(zhuǎn)換成多層壓力結(jié)構(gòu)，內(nèi)桿和外管由特種高強度金屬制 成，絕緣環(huán)由氧化鋁、氧化鋯極其混合物制成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于 抽油桿接箍絕緣扶正器是由內(nèi)桿、絕緣扶正體、變扣接頭組成；其中 內(nèi)桿的一端設(shè)置有抽油桿母扣，用于對接抽油桿，另一端設(shè)置有公扣，用 于配接變扣接頭。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制波抽確油桿電熱采油裝置，其特征在于 絕緣扶正體套裝在內(nèi)桿上，并可以自由轉(zhuǎn)動；變扣接頭的下端設(shè)置有抽油 桿公扣，用于對接抽油桿；絕緣扶正體、設(shè)置有對稱四個翼，用以確保它和真空隔熱管所形成的環(huán)空空間足夠大。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置，其特征在于 該抽油桿接箍絕緣扶正器的內(nèi)桿和變扣接頭，是由石油行業(yè)專用的特種 高強度金屬制成，絕緣扶正體由氧化鋁、氧化鋯極其混合物制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及原油開采遇到超稠、超高凝原油時，為了實現(xiàn)能夠采集或提高采收率所使用的采油裝置，尤其是一種調(diào)制波抽油桿電熱采油裝置；該裝置，包括0～20Hz調(diào)制波電源、空心光桿、空心桿絕緣短節(jié)、抽油桿、抽油桿接箍絕緣扶正器、入出戶電纜和滑動接觸器；其特征在于空心光桿下端連接一個空心桿絕緣短節(jié)，該絕緣短節(jié)由灌注在外管和內(nèi)桿之間的絕緣質(zhì)及交錯設(shè)置的多層內(nèi)外承壓環(huán)及絕緣環(huán)所組成；本裝置利用調(diào)制波電源供電，不偏載、對電網(wǎng)綜合污染小，能使電熱轉(zhuǎn)化在理想的載體抽油桿上，消耗同樣的電能可以使原油得到更高更理想的溫升；該裝置自身無功損耗低，具有良好的節(jié)能效果和抗過載能力，以適應(yīng)不同環(huán)境的需要。
文檔編號E21B43/00GK101629482SQ20091001227
公開日2010年1月20日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者健 曲, 李寅東, 李載敏, 帆 陳 申請人:健 曲