一種基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清蠟防蠟裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清蠟防蠟裝置，屬于油氣田開發(fā)設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在采油過程中，由于地層溫度、壓力的降低以及原油中輕烴的逸出，原油中的蠟會(huì)以晶體的形式析出并吸附在油管壁上。井筒中的石蠟沉積會(huì)造成油井油流通道變窄，阻礙原油流動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐捎途灴?，影響原油的采出速度，甚至?dǎo)致油井停產(chǎn)。為了消除油井結(jié)蠟的影響，需要定期關(guān)井清除油井管壁上沉積的蠟，影響油井正常生產(chǎn)，同時(shí)增加了原油的開采成本。
[0003]目前，油井清防蠟工藝種類繁多，如機(jī)械法、熱力法、化學(xué)法或微生物法等，其中，熱力清蠟工藝由于操作簡(jiǎn)單、見效快速而廣泛應(yīng)用于各油田的井筒清防蠟工作中。常見的熱力清蠟工藝包括向井筒中注入熱流體的熱洗法清蠟、基于集膚效應(yīng)的電加熱法清防蠟等。電加熱法通常采用抽油桿、油管等作為電路中的發(fā)熱元件，依靠集膚效應(yīng)原理，在生產(chǎn)過程中持續(xù)的對(duì)油管內(nèi)的原油進(jìn)行加熱，不需要關(guān)井停產(chǎn)即可進(jìn)行清防蠟，且效果良好。電加熱法通常采用地面電網(wǎng)供電，其主要問題是耗電量大，會(huì)顯著增加電網(wǎng)負(fù)荷。對(duì)于井口附近沒有電源的氣舉井、自噴井，以及電網(wǎng)負(fù)荷有限的油井，這種方法的應(yīng)用會(huì)受到限制。同時(shí)，對(duì)于常規(guī)抽油桿或空心抽油桿加熱，由于接箍的存在，下入過程中不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)下入，增加了安裝過程中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清蠟防蠟裝置。
[0005]本實(shí)用新型采用油井伴生天然氣發(fā)電提供電源，通過工頻電熱控制柜調(diào)節(jié)電流頻率并控制加熱功率，采用連續(xù)鋼鎧電纜加熱，電纜芯線與鋼鎧形成回路，通以交流電，利用集膚效應(yīng)在鋼鎧外壁上產(chǎn)生熱能，清除或防止原油在油管中結(jié)蠟。該方法投資少，安裝速度快，可實(shí)現(xiàn)鋼鎧電纜的連續(xù)下入以及采油過程中的電加熱清蠟和防蠟，保證了油井的正常生產(chǎn)和安裝作業(yè)過程中的安全性。
[0006]術(shù)語解釋:
[0007]集膚效應(yīng)伴熱的熱量產(chǎn)生原理:由于絕緣導(dǎo)線和鐵磁性碳鋼“熱管”中的往返電流產(chǎn)生交互感應(yīng)作用，導(dǎo)致“熱管”中的返回電流聚集在其內(nèi)壁表面，并產(chǎn)生熱量的一種物理現(xiàn)象。也就是將電流的集膚現(xiàn)象集中在“熱管”的內(nèi)壁流動(dòng)，使熱管產(chǎn)生熱量，而熱管的外壁表面沒有可測(cè)的電流。
[0008]集膚效應(yīng)伴熱的熱量產(chǎn)生來源于三部分:
[0009]1.電流在鐵磁性碳鋼“熱管”內(nèi)壁返回過程中，由“熱管”阻抗產(chǎn)生的熱量；
[0010]2.由于絕緣導(dǎo)線與“熱管”之間產(chǎn)生的交互磁場(chǎng)而導(dǎo)致磁滯現(xiàn)象和渦電流而產(chǎn)生的熱量；
[0011]3.由于絕緣導(dǎo)線I2R的阻抗而產(chǎn)生的熱量。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0013]—種基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清蠟防蠟裝置，其特征在于，該裝置包括天然氣收集部、天然氣發(fā)電部和由天然氣發(fā)電部供電的電加熱清蠟防蠟裝置；
[0014]所述天然氣收集部用于收集和分離井筒內(nèi)排出的天然氣；
[0015]所述天然氣發(fā)電部利用天然氣進(jìn)行發(fā)電。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的天然氣收集部包括與井筒依次相連通的油氣計(jì)量站、聯(lián)合處理站和天然氣凈化站。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，與所述聯(lián)合處理站相連設(shè)置有儲(chǔ)油罐。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，與所述天然氣凈化站相連設(shè)置有儲(chǔ)氣罐。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，天然氣發(fā)電部包括相連的天然氣發(fā)電機(jī)組和工頻電熱控制柜；所述工頻電熱控制柜用于控制電加熱清蠟防蠟裝置。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，電加熱清蠟防蠟裝置包括通過采油樹密封延伸至井筒內(nèi)的鋼鎧電纜，所述鋼鎧電纜與所述工頻電熱控制柜相連。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述鋼鎧電纜包括由外而內(nèi)依次設(shè)置的鋼鎧護(hù)套、絕緣材料層、聚四氟乙烯層和電纜芯線。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型引用聚四氟乙烯層的作用是用于給電纜芯線密封和耐溫，密封是用于防止外界流體與電纜芯線接觸引發(fā)短路，耐溫是提高電纜芯線的耐溫程度。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述鋼鎧護(hù)套為連續(xù)無縫鋼管。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)所述鋼鎧電纜被變頻供電時(shí)，利用集膚效應(yīng)在所述鋼鎧護(hù)套的外壁上產(chǎn)生熱能，同時(shí)保證電纜密封和拉伸強(qiáng)度。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述電加熱清蠟防蠟裝置還包括在所述采油樹頂部設(shè)置的井口高壓密封系統(tǒng)；所述井口高壓密封系統(tǒng)包括所述鋼鎧電纜依次穿過的壓帽、密封盤根、彈簧、閘板和電纜夾持夾板。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型根據(jù)鋼鎧電纜的結(jié)構(gòu)和原理，采用壓帽、密封盤根、彈簧、閘板和電纜夾持夾板構(gòu)成高壓密封系統(tǒng)，與所述鋼鎧電纜組合應(yīng)用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)鋼鎧電纜意外落井和帶壓起出鋼鎧電纜作業(yè)時(shí)的井口密封:其中鋼鎧電纜與壓帽、密封盤根、彈簧和閘板組成了井口高壓密封，實(shí)現(xiàn)在鋼鎧電纜起下過程以及加熱過程中高壓密封作用；所述電纜夾持夾板用于控制鋼鎧電纜在井筒中的位置。當(dāng)鋼鎧電纜下入井筒時(shí)，所述彈簧將閘板打開；當(dāng)鋼鎧電纜起出時(shí)，所述彈簧復(fù)位使閘板關(guān)閉，防止油氣液沿井口噴出。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，在所述壓帽的上部還設(shè)置有懸接器。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述電加熱清蠟防蠟裝置還包括在所述鋼鎧電纜伸入井下的尾端上設(shè)置有集中加熱器，所述集中加熱器包括與所述鋼鎧電纜相連的電阻絲，在所述電阻絲外部設(shè)置有絕緣導(dǎo)熱層。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述鋼鎧電纜通過雙卡套式接頭分別與電阻絲和絕緣導(dǎo)熱層相連。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述絕緣導(dǎo)熱層為導(dǎo)熱硅膠層。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，為了適應(yīng)井下的復(fù)雜井身結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型將導(dǎo)熱硅膠層于鋼鎧電纜和電阻絲相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電纜在地層能夠按需彎曲。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述天然氣發(fā)電部包括相連的天然氣發(fā)電機(jī)組和多組工頻電熱控制柜；所述多組工頻電熱控制柜用于分別對(duì)應(yīng)控制在多個(gè)井筒安裝的電加熱清蠟防蠟裝置。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)將天然氣發(fā)電機(jī)組輸出的電能依據(jù)不同油井結(jié)蠟情況分別調(diào)節(jié)工頻電熱控制柜的工頻參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)天然氣發(fā)電機(jī)組同時(shí)為多個(gè)井筒進(jìn)行互不干擾式清防蠟作業(yè)。
[0029]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0030](I)本實(shí)用新型鋼鎧電纜的電加熱所需電源來自于天然氣發(fā)電部，該天然氣發(fā)電部所需氣源可直接從油井中的采出的伴生氣獲得，既可以利用伴生氣，又避免了電加熱法清蠟防蠟技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的依賴。
[0031](2)本實(shí)用新型利用鋼鎧電纜對(duì)井筒內(nèi)的蠟質(zhì)堆積物進(jìn)行融化，利用電纜芯線與鋼鎧形成回路，基于集膚效應(yīng)在鋼鎧電纜外壁上產(chǎn)生熱能，可實(shí)現(xiàn)鋼鎧電纜的連續(xù)下入以及采油過程中的電加熱清蠟和防蠟，保證了油井的正常生產(chǎn)和安裝作業(yè)過程中的安全性。
[0032](3)本實(shí)用新型配備了井口高壓密封系統(tǒng)，與所述鋼鎧電纜配合，解決了鋼鎧電纜的動(dòng)密封與井內(nèi)的高壓噴涌問題。
[0033](4)本實(shí)用新型采用彈簧密封式開關(guān)，加載下入電纜時(shí)壓縮彈簧將密封閘板打開；電纜起出時(shí)彈簧復(fù)位使閘板關(guān)閉，防止油氣液噴出；實(shí)現(xiàn)電纜意外落井和帶壓起出電纜作業(yè)時(shí)的井口密封。
[0034](5)本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)將天然氣發(fā)電機(jī)組輸出的電能依據(jù)不同油井結(jié)蠟情況分別調(diào)節(jié)工頻電熱控制柜的工頻參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)天然氣發(fā)電機(jī)組同時(shí)為多個(gè)井筒進(jìn)行互不干擾式清防蠟作業(yè)。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型所述基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清防蠟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本實(shí)用新型中所述鋼鎧電纜的剖視示意圖；
[0037]圖3為本實(shí)用新型中所述集中加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例十的所述基于集膚效應(yīng)的天然氣發(fā)電電加熱清防蠟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]在圖1-4中，I一輸電線路；2—懸接器；3—壓帽；4一密封盤根；5—彈黃；6—丨同板；7 —電纜夾持夾板；8—法蘭；9—米油樹；10 —固井水泥壁；11—套管；12—井筒；13—鋼銷電纜；14一油氣混輸管線；15—油氣計(jì)量站；16—油氣混輸管線；17—聯(lián)合處理站；18—輸油管線；19一儲(chǔ)油罐；20—天然氣輸送管線；21—天然氣凈化站；22—天然氣輸送管線；23—儲(chǔ)氣罐；24—天然氣輸送管線；25—天然氣發(fā)電機(jī)組；26—輸電線路；27—工頻電熱控制柜；28—鋼銷護(hù)套；29—絕緣材料層；30—聚四氣乙稀層；31—電纜芯線；32—集中加熱器；33—雙卡套式接頭；34—絕緣導(dǎo)熱層；35—電阻絲。
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