專利名稱：電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及油田采油機械技術(shù)領域，尤其是一種電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置。
背景技術(shù)：
海洋油田也和陸地油田一樣有著豐富的稠油及高凝油儲量，僅中海油渤海油田已探明的稠油就占總儲量的80%，高凝油的結(jié)蠟現(xiàn)象普遍存在。如果不配套井筒降粘、防蠟措施就會嚴重影響原油生產(chǎn)，甚至不能產(chǎn)出。通過多年進化、對比、淘汰，優(yōu)選了性價比較高的熱降粘、熔蠟技術(shù)，常規(guī)的機抽和自噴采油井，通常使用空心桿伴熱技術(shù)或油管電熱技術(shù)就能很好地解決井筒伴熱問題。但在海上油田一、受平臺空間等限制，不能使用陸地常用的機抽及空心桿伴熱技術(shù)設備，基本都采用電潛泵采油工藝；二、由于電潛泵的供電鎧皮電纜要從井口通過油套管環(huán)空連接到泵，油管柱上的安全及其它措施工具也較陸地油井復雜很多，破壞了油管加熱技術(shù)油套管環(huán)空不能短路的運行環(huán)境而不能實施；三、化學藥劑等其它技術(shù)措施不能根本解決問題，陸地油田的常規(guī)技術(shù)無法在狹小的海上采油平臺施展，亟需一套適合于海洋平臺環(huán)境的井筒降粘、解蠟技術(shù)，在不需要大規(guī)模配套作業(yè)的前提下，就能實現(xiàn)簡單安裝，徹底解決海洋油井稠油、高凝油的井筒伴熱降粘、清蠟難題，確保原油采集生產(chǎn)正常順利進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對海洋油井的特殊環(huán)境及要求，其目的在于提供一種適用于海洋采油平臺電潛泵井的體積小巧、方便施工安裝的三相連續(xù)井筒電伴熱技術(shù)裝置，徹底解決海洋油田采油平臺稠油、高凝油井的井筒伴熱降粘、蠟阻、蠟堵問題，同時感知井下供液量是否充足，提供控制電潛泵排量調(diào)整信號，保持其舉升量與油層供液量平衡，起到節(jié)能、防止加熱棒局部過熱損壞的作用。一種電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，主要由調(diào)制波電源、三相連續(xù)加熱棒、防爆接線盒、加熱棒懸掛器、導線、出口溫度變送器構(gòu)成。安裝時由撬裝式電動滾筒將三相連續(xù)加熱棒由井口下入油管內(nèi)至加熱深度，將加熱棒懸掛器鎖緊加熱棒懸掛在井口密封器上，從防爆接線盒處將供電導線及過熱保護控制線連接到調(diào)制波電源，構(gòu)成三相Y型加熱回路。用于稠油井筒伴熱時，系統(tǒng)將按預設溫度自動調(diào)整伴熱功率恒溫運行；用于高凝油清蠟洗井時，系統(tǒng)將根據(jù)實際結(jié)蠟周期，按預設加熱周期、加熱時間及要求達到的溫度周期性自動開啟加熱運行和停止，也可以自檢結(jié)蠟狀況自動開啟經(jīng)行清蠟洗井運行。用物理法高效、節(jié)能、環(huán)保地徹底解決其它技術(shù)無法完成的電泵井尤其是海洋采油平臺電泵井的井筒伴熱問題。調(diào)制波電源主要由特種三相隔離變壓器、快速可控硅三相全橋換相逆變器、智能控制系統(tǒng)及專用軟件構(gòu)成；其特征在于該電源能將與電網(wǎng)隔離的次級工頻三相電，調(diào)制成三相調(diào)制波電流供給井下三相連續(xù)加熱棒進行電熱轉(zhuǎn)換做功，用于井筒伴熱。三相連續(xù)加熱棒，將兩根柔絲鋼繩平行排列在橢圓形不銹鋼鎧纜護套內(nèi)，由高溫絕緣層絕緣分隔呈相互電絕緣關系并在末端密封短接，以兩根柔絲鋼繩和不銹鋼鎧纜護套做為加熱電阻，構(gòu)成Y型三相加熱回路，提高三相連續(xù)加熱棒的抗拉強度和耐腐蝕性。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的
一種電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，主要由調(diào)制波電源、三相連續(xù)加熱棒、防爆接 線盒、加熱棒懸掛器、導線、出口溫度變送器構(gòu)成；調(diào)制波電源特種變壓器能將現(xiàn)場的電網(wǎng) 電壓隔離轉(zhuǎn)換成否和加熱需要的工頻三相電，通過智能控制系統(tǒng)及專用軟件控制兩組快速 可控硅三相全橋換相逆變器，調(diào)制成三相調(diào)制波電流供給井下三相連續(xù)加熱棒進行恒溫運 行電熱轉(zhuǎn)換做功。三相連續(xù)加熱棒，由不銹鋼鎧纜護套、兩根柔絲鋼繩和高溫絕緣層構(gòu)成； 兩根柔絲鋼繩由高溫絕緣層絕緣分隔，平行排列在橢圓形不銹鋼鎧纜護套內(nèi)，三者呈相互 電絕緣關系。使用時在三相連續(xù)加熱棒的下端進行密封短接，將上端的不銹鋼鎧纜護套和 兩根柔絲鋼繩分別接于三相調(diào)制波電源的輸出的a、b、c端上，構(gòu)成以不銹鋼鎧纜護套和兩 根柔絲鋼繩為電阻的三相星型加熱回路；在加熱棒內(nèi)每IOm埋設一個過熱保護開關，用一 根導線貫串上下，利用其過熱保護開關信號，可獲知井下供液量是否充足，提供控制電潛泵 排量調(diào)整信號，起到節(jié)能、防止加熱棒局部過熱損壞的作用。
安裝時，將規(guī)定長度的三相連續(xù)加熱棒用撬裝式滾筒自井口采油樹小四通的上閘 閥處置入井內(nèi)，下至預定深度后用密封器將三相連續(xù)加熱棒與井口密封，以加熱棒懸掛器 將三相連續(xù)加熱棒卡住并懸掛在密封器上，自三相連續(xù)加熱棒首端的防爆接線盒用導線與 調(diào)制波電源連接構(gòu)成電回路。工作時，該設備將通過出口溫度變送器構(gòu)成的閉環(huán)控制回路， 按預設溫度值通過智能控制系統(tǒng)及專用軟件，自動調(diào)整加熱功率恒溫運行進行井筒伴熱。 利用三相連續(xù)加熱棒中的過熱保護開關信號，利用三相連續(xù)加熱棒中的過熱保護開關信 號，可獲知井下供液量是否充足，提供控制電潛泵排量調(diào)整信號，保持其舉升量與油層供液 量平衡，防止加熱棒局部過熱損壞。
本發(fā)明所提供的電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
調(diào)制波電源采用智能控制的快速可控硅兩組三相全橋交替換相逆變技術(shù)屬于并 聯(lián)方式，較先整流后逆變技術(shù)的串聯(lián)方式減少元件自耗電50% ;采用橢圓形三相連續(xù)加熱 方式，比單相供電的變壓器功率因數(shù)高、保持電網(wǎng)平衡、加熱效率高，上下發(fā)熱功率均勻；橢 圓形三相連續(xù)加熱棒采用柔絲鋼繩和不銹鋼鎧纜護套做電阻，防腐和抗拉強度高，加熱深 度不受限制；利用三相連續(xù)加熱棒中的過熱保護開關信號，可獲知井下供液量是否充足，提 供控制電潛泵排量調(diào)整信號，保持其舉升量與油層供液量平衡，防止加熱棒局部過熱損壞。 具有很高的電氣性能及防過熱和防爆性能，適合安全級別要求較高的環(huán)境；橢圓形三相連 續(xù)加熱棒有利于彎曲，便于撬裝滾筒起下作業(yè)，在不起管作業(yè)的前提下利用撬裝滾筒在諸 如海洋采油平臺等狹小空間直接將橢圓形三相連續(xù)加熱棒入井，解決現(xiàn)有井筒電伴熱技術(shù) 無法完成的海上油田井筒伴熱難題；設備整體智能控制、結(jié)構(gòu)簡單、安全防爆級別高、井下 部分免維護運行，專門為安防級別要求較高的海洋平臺等海陸電潛泵油井、自噴井設計，解 決其井筒伴熱難題。


附圖1為本發(fā)明具體實施例結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明具體實施例三相連續(xù)加熱棒結(jié)構(gòu)示意附圖3為本發(fā)明具體實施例原理流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1、附圖2、附圖3詳細介紹
具體實施例方式防爆接線盒I安裝在三相連續(xù)加熱棒4的首端，自此用三相導線5將三相連續(xù)加熱棒4與調(diào)制波電源6的輸出端連接；懸掛器2鎖裝在三相連續(xù)加熱棒4的本體上，位于防爆接線盒I下面，并懸掛在井口密封器3的上面，井口密封器3與井口采油樹小四通密封連接，三相連續(xù)加熱棒4自井口采油樹小四通密封器3的內(nèi)孔進入井筒，構(gòu)成井筒伴熱流程。調(diào)制波電源6主要由特種隔離變壓器11、逆變系統(tǒng)12、智能控制系統(tǒng)13、出口溫度變送器14和三相連續(xù)加熱棒過熱保護系統(tǒng)15等構(gòu)成；特種隔離變壓器11能將現(xiàn)場的電網(wǎng)電壓隔離變換成要求的工頻電壓輸出，供給逆變系統(tǒng)12在智能控制系統(tǒng)13及專用軟件的指令下，實時自動調(diào)整轉(zhuǎn)換成符合井筒中三相連續(xù)加熱棒4供熱要求的三相調(diào)制波電流，出口溫度變送器14用于感知原油的出口溫度變化信號，提供給智能控制系統(tǒng)13，用于控制調(diào)整逆變系統(tǒng)12做功率調(diào)整，改變?nèi)噙B續(xù)加熱棒4的加熱功率，讓原油的出口溫度保持恒定；依據(jù)三相連續(xù)加熱棒過熱保護系統(tǒng)15的輸出信號，一方面用于控制電潛油泵的變頻調(diào)速配電系統(tǒng)的輸出頻率，調(diào)節(jié)電潛油泵的排量，保持其舉升量與油層供液量平衡，另一方面用于防止三相連續(xù)加熱棒4產(chǎn)生局部過熱損壞。三相連續(xù)加熱棒4主要由柔絲鋼繩7、柔絲鋼繩8、高溫絕緣層9、不銹鋼鎧纜護套10和過熱保護系統(tǒng)15構(gòu)成；三相連續(xù)加熱棒4，是以不銹鋼鎧纜護套10和平行鋪設在不銹鋼鎧纜護套10內(nèi)的柔絲鋼繩7和柔絲鋼繩8做三相發(fā)熱電阻，在三相連續(xù)加熱棒4的末端進行密封短接，將其首端的不銹鋼鎧纜護套10、柔絲鋼繩7和柔絲鋼繩8分別接于調(diào)制波電源6的a、b、c輸出端，構(gòu)成以三相連續(xù)加熱棒4末端為中性點的三相Y型加熱回路；不銹鋼鎧纜護套10、柔絲鋼繩7、柔絲鋼繩8及過熱保護系統(tǒng)15之間充填高溫絕緣層9，使其相互之間呈良好的電絕緣性。不銹鋼鎧纜護套10是由耐腐蝕性高、剛性低、抗拉強度高的不銹鋼材料制成，與由柔絲鋼繩7、柔絲鋼繩8構(gòu)成的三相連續(xù)加熱棒4的長度按需要加熱深度制定，其截面形狀呈橢圓狀，增強其彎曲性，有利于纏繞在滾筒上便于運輸和起下。所述的過熱保護系統(tǒng)15是由和柔絲鋼繩7、柔絲鋼繩8 一樣敷設在不銹鋼鎧纜護套10內(nèi)的，每10米一個用導線串聯(lián)的感溫元件構(gòu)成，用于感知井下供液情況，提供控制電潛泵排量調(diào)整信號，保持其舉升量與油層供液量平衡，防止三相連續(xù)加熱棒4局部過熱損壞。
權(quán)利要求
1.一種電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，主要由防爆接線盒(I)、懸掛器(2)、井口密封器(3)、三相連續(xù)加熱棒(4)、三相導線(5)、調(diào)制波電源(6)、柔絲鋼繩(7)、柔絲鋼繩(8)、 高溫絕緣層(9)、不銹鋼鎧纜護套(10)、特種隔離變壓器(11)、逆變系統(tǒng)(12)、智能控制系統(tǒng)(13)、出口溫度變送器(14)和三相連續(xù)加熱棒過熱保護系統(tǒng)(15)構(gòu)成，其特征在于防爆接線盒(I)安裝在三相連續(xù)加熱棒(4)的首端，用三相導線(5)將三相連續(xù)加熱棒(4) 與調(diào)制波電源(6)的輸出端連接；懸掛器(2)鎖裝在三相連續(xù)加熱棒⑷的本體上，位于防爆接線盒(I)下面，并懸掛在井口密封器(3)的上面，井口密封器(3)與井口采油樹小四通密封連接，三相連續(xù)加熱棒(4)自井口采油樹小四通密封器(3)的內(nèi)孔進入井筒，構(gòu)成井筒伴熱流程的技術(shù)和方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，其特征在于調(diào)制波電源(6) 主要由特種隔離變壓器(11)、逆變系統(tǒng)(12)、智能控制系統(tǒng)(13)、出口溫度變送器(14)和三相連續(xù)加熱棒過熱保護系統(tǒng)(15)構(gòu)成；特種隔離變壓器(11)能將現(xiàn)場的電網(wǎng)電壓隔離變換成要求的工頻電壓輸出，供給逆變系統(tǒng)(12)在智能控制系統(tǒng)(13)及專用軟件的指令下，實時自動調(diào)整轉(zhuǎn)換成符合井筒中三相連續(xù)加熱棒(4)供熱要求的三相調(diào)制波電流，出口溫度變送器(14)用于感知原油的出口溫度變化信號，提供給智能控制系統(tǒng)(13)，用于控制調(diào)整逆變系統(tǒng)(12)做功率調(diào)整，改變?nèi)噙B續(xù)加熱棒(4)的加熱功率，讓原油的出口溫度保持恒定；依據(jù)三相連續(xù)加熱棒過熱保護系統(tǒng)(15)的輸出信號，一方面用于控制電潛油泵的變頻調(diào)速配電系統(tǒng)的輸出頻率，調(diào)節(jié)電潛油泵的排量，保持其舉升量與油層供液量平衡，另一方面用于防止三相連續(xù)加熱棒(4)產(chǎn)生局部過熱損壞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置，其特征在于三相連續(xù)加熱棒(4)主要由柔絲鋼繩(7)、柔絲鋼繩(8)、高溫絕緣層(9)、不銹鋼鎧纜護套(10)和過熱保護系統(tǒng)(15)構(gòu)成；三相連續(xù)加熱棒(4)，是以不銹鋼鎧纜護套(10)和平行鋪設在不銹鋼鎧纜護套(10)內(nèi)的柔絲鋼繩(7)和柔絲鋼繩(8)做三相發(fā)熱電阻，在三相連續(xù)加熱棒(4)的末端進行密封短接，將其首端的不銹鋼鎧纜護套(10)、柔絲鋼繩(7)和柔絲鋼繩(8) 分別接于調(diào)制波電源(6)的a、b、c輸出端，構(gòu)成以三相連續(xù)加熱棒(4)末端為中性點的三相Y型加熱回路；不銹鋼鎧纜護套(10)、柔絲鋼繩(7)、柔絲鋼繩(8)及過熱保護系統(tǒng)(15) 之間充填高溫絕緣層(9)，使其相互之間呈良好的電絕緣性，三相連續(xù)加熱棒(4)的長度按需要加熱深度制定，其截面形狀呈橢圓狀，增強其彎曲性，有利于纏繞在滾筒上便于運輸和起下，過熱保護系統(tǒng)(15)是由和柔絲鋼繩(7)、柔絲鋼繩(8) —樣敷設在不銹鋼鎧纜護套 (10)內(nèi)的，每10米一個用導線串聯(lián)的感溫元件構(gòu)成，用于感知提供井下供液情況信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電泵井三相連續(xù)井筒伴熱裝置。其技術(shù)方案為防爆接線盒(1)安裝在三相連續(xù)加熱棒(4)的首端，用三相導線(5)將三相連續(xù)加熱棒(4)與調(diào)制波電源(6)的輸出端連接；懸掛器(2)鎖裝在三相連續(xù)加熱棒(4)的本體上，位于防爆接線盒(1)下面，并懸掛在井口密封器(3)的上面，井口密封器(3)與井口采油樹小四通密封連接，三相連續(xù)加熱棒(4)自井口采油樹小四通密封器(3)的內(nèi)孔進入井筒，構(gòu)成井筒伴熱流程的技術(shù)和方法。本發(fā)明加熱效率高，上下發(fā)熱功率均勻，防腐和抗拉強度高，加熱深度不受限制，解決了現(xiàn)有井筒電伴熱技術(shù)無法完成的海上油田井筒伴熱難題。
文檔編號E21B36/04GK102996097SQ20121045020
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者李載敏, 藺愛國, 孫洪濤, 王震鵬, 王作啟, 王?；?申請人:中國石油大學(華東)