专利名称：低频油井电加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于油井使油层更易流动的低频油井电加热装置。
背景技术：
在石油开采过程中，由于油层的压力随着采出油量的增加而逐渐下降，使许多油井在无足够的油层压力驱油到地面时，须采用人工提升方法将油抽上地面。最常用的采油提升设备是在地面上用马达和“游梁”来带动井底下的油泵，并借助于这些相互配合的设备实现通常所称的二次采油。但在井喷的生产后期，随着油层的下降而变为粘稠态，此时油不易流动，故给泵抽操作带来一定困难，如操作不善还会造成泵轴损坏，以至于整个油井报废。
为此，在石油的二次开采过程中，通常采用加热油层的方式提高油的流动性以利于泵抽。传统加热油层主要采用高压蒸汽和电加热这两种方式。所说的高压蒸汽加热油层即是往井口内注入高压蒸汽，利用蒸汽的热能熔化油层。在通常情况下，一口油井需要20天左右时间连续注入热蒸汽，才能将其熔化，即要想继续开采该井内的石油至少需要20天以上的时间，可见，蒸汽加热油层的方式操作时间较长，所需的费用也较高。
而电加热油层包括直流电加热和交流电直接加热，以及中频电源加热等多种方式。在采用直流电加热油层过程中，由于油中存在大量的电解质，直流电易将这些电解质电解成游离态的离子，而抽油管件通常由金属管件构成，故这些游离态离子极易将抽油管件侵蚀，而侵蚀严重时会使整个油井报废。采用交流工频电源直接对油层加热，通常是将工频电源变成单项的大功率电源，同时还采用与电网隔离等措施。如CN2203354Y公告的“井下电加热装置”采用的就是利用工频电直接对油层加热的方案。虽然该种加热方式对油层来说较为均匀，但它必须采用大功率和静电电压控制器件，而这些器件在工频的频率作用下受环境温度和湿度影响相当大，致使其使用寿命缩短。
另外一种电加热油层的方式是采用中频电源，比如CN2475221Y公告的“一种用于电热采油中频电源”，该种中频电源采用整流和滤波等部件将工频交电先转换成直流电，再将直流电转换成单项的中频电输出给设置在油井内的负载，即被加热的电缆。将工频电转换成中频电本身就具有相对复杂的结构，致使产生较高的制作成本；同时，中频电的频率相对较高，其所产生的电流还没来得及伸入到油层内就开始发生转换，使用中频电对油层加热，电流只能在油层的表面区域流动，这样会直接造成油层的表面温度较高，而越往其深层温度越低的现象，所以，就电加热油层而言，对油层是否能够被均匀地加热，直接取决于电源频率的高低。
除此之外，由于油井绝大部分设置在远离电站的场合，通常是无遮盖的宽阔地带。上述的无论是利用直流电或者是交流电或者是中高频交流电源对油层加热的电加热设备，由于其选用的器件及各器件间的连接方式等方面因素，使其在无遮盖的宽阔地带极易受到自然界中雷电的侵蚀，会直接造成这些设备损毁。
发明内容
本实用新型的任务是提供一种将工频电变成单项低频电的方式对油层实现均匀加热且具有低成本和环境适应性强的低频油井电加热装置。
本实用新型所提出的低频油井电加热装置，该加热装置具有一个箱体和设置在该箱体内的电源组件，该电源组件包括输入端与三相工频电源电连接，输出端与设置在油井内的负载电连接并将工频电压变成低频电压的变频组件，以及安装在变频组件输入端用于控制该变频组件输出工况的控制组件。
所述变频组件可由大功率可控硅或者场效应管或者晶闸管所构成的两组反并联全桥整流组件构成，或由大功率变频集成模块构成。
所述控制组件具有与输入的三相工频电源或者通过变压器再与输入的三相工频电源相连接的低频自激振荡器，和一个用于接收自激振荡器输出的振荡信号并将其变成脉冲信号的整形组件，所述控制组件还包括与所述低频自激振荡器的输出端电连接的用于接收负载反馈信号的电流环和电压环，且在电压环或电流环的输出端设置有一个灭环流整形组件。
本实用新型所提出的低频油井电加热装置采用一个将输入的三项工频电压转换成单项低频电压的变频组件和控制该变频组件导通或阻断的控制组件，它可产生20赫兹以下的极易穿透油层的低频电压，所以，该装置对油层加热非常均匀，不会出现电热不均匀和电化电解等现象；同时，该装置还采用单项低频电源对油井加热，使加热负载的线路电感降低，减少了无功损耗，从而提高了整个装置的热效率；另外，由于变频组件采用了稳定性很高的大功率的晶闸管等部件，使该装置具有耐自然界中雷电侵蚀和耐潮湿等方面性能，非常适合于野外工作环境，且温度适应范围也相对较宽。
附图1是本实用新型一个实施例的原理框图；附图2是图1中变频组件一个实施例的电路原理示意图；附图3是图1中所述自激振荡器和整形组件一个实施例的电路原理示意图；附图4是图1中所述电压环和电流环一个实施例的电路原理示意图；附图5是图1中所述灭环流控制组件一个实施例的电路原理示意图。
参见图1和图2，它给出本实用新型所提出的低频油井电加热装置一个实施例的原理框图。该装置具有一个箱体(附图中没有给出箱体的具体结构)，该箱体可是一个矩形体，且在其内安装有输入端通过变压组件与三相工频电源相连接，输出端与设置在油井内的负载相连接的电源组件。所述电源组件基本上由变频组件和控制组件这两部分组成。其中，控制组件基本上由低频自激振荡器1和可用于接收负载反馈信号的电流环3和电压环2，以及灭环流控制组件4这三部分构成；而变频组件包括变压器B1和由大功率晶闸管D构成的两组三相反并联全桥整流组件(7，8)，当每一相的晶闸管D的控制极外加触发电脉冲时，该相晶闸管即被导通且对负载9加热。根据上述原理，变频组件还可采用场效应管或者绝缘栅双极晶体管或者由大功率变频集成模块制成两组三相反并联全桥整流组件，同样可完成本实用新型的任务，也在本实用新型的保护范围之内。
参见图3，它给出自激振荡器1一个实施例的电路原理示意图，图3中，IC1的输出脚3可输出自激振荡信号并由端子D1传送给输入端是D2的整形组件，该整形组件主要包括两个运算放大器IC2，通过两个运算放大器IC2将输入的振荡信号变成正负方波或者正负脉冲信号，且可通过电位调节器W1正负方波的对称度，并通过电位调节器W2输出。
参见图4，它给出电压环2和电流环3一个实施例的电路原理示意图。其中，负载9的电流反馈信号IF经电位调节器W3进入运算放大器IC3的2脚，而电压反馈信号UF经电位调节器W4进入运算放大器IC3的6脚，并与输入其内的由IC2输出的正负方波相叠加后变成正负对称的梯形波，再经它的第7脚输出到灭环流控制组件4内。
参见图5，它给出灭环流控制组件4一个实施例的电路原理示意图。灭环流控制组件4中的IC4的第13脚用来接收IC3的输出信号，并经两个运算放大器IC4后形成按一定规律的正组功放5和反组功放6(参见图1)的变换，以形成用于触发变频组件电压，且使相邻两次触发电压间隔有预定的时间，以避免电回路中产生环流。
权利要求1.低频油井电加热装置，其特征在于该加热装置具有一个箱体和设置在该箱体内的电源组件，该电源组件包括输入端与三相工频电源电连接，输出端与设置在油井内的负载电连接并将工频电压变成低频电压的变频组件，以及安装在变频组件输入端用于控制该变频组件输出的控制组件。
2.根据权利要求1所述的低频油井电加热装置，其特征在于所述变频组件可由大功率晶闸管或者场效应管或者绝缘栅双极晶体管所构成的两组反并联全桥整流组件构成。
3.根据权利要求1所述的低频油井电加热装置，其特征在于所述变频组件可由大功率变频集成模块构成。
4.根据权利要求1所述的低频油井电加热装置，其特征在于所述控制组件具有与输入的三相工频电源或者通过变压器再与输入的三相工频电源相连接的低频自激振荡器，和一个用于接收自激振荡器输出的振荡信号并将其变成脉冲信号的整形组件。
5.根据权利要求1或4所述的低频油井电加热装置，其特征在于所述控制组件还包括与所述低频自激振荡器的输出端电连接的用于接收负载反馈信号的电流环和电压环，且在电压环或电流环的输出端设置有一个灭环流控制组件。
专利摘要本实用新型涉及一种低频油井电加热装置，具有一个箱体和设置在该箱体内的电源组件，所述电源组件具有可将工频电压变成低频电压的变频组件和用于控制该变频组件输出的控制组件。该电加热装置采用20赫兹的低频电加热，对油层加热非常均匀，不会出现电热不均匀和电化电解等现象；同时，该装置还采用单项低频电源对油井加热，使加热负载的线路电感降低，减少了无功损耗，从而提高了整个装置的热效率，且温度适应范围也相对较宽。
文档编号E21B43/16GK2780989SQ20042003010
公开日2006年5月17日 申请日期2004年1月13日 优先权日2004年1月13日
发明者罗乾显, 杨维群, 鲁明喜 申请人:本溪经济开发区博大电器设备有限公司