组合加热举升装置及其加热举升方法与流程

本发明有关于一种原油加热举升的装置及方法，尤其有关于一种石油开采技术领域中的组合加热举升装置及其加热举升方法。

背景技术：

目前，国内外各大油田都存在着原油举升困难的问题，主流的原油举升方法包括电加热杆、水加热和搀兑稀油，但是上述方法的举升效果都不甚理想，而且能耗都非常大。相对于普通原油，稠油和超稠油的粘度大，凝固点低，在采油管柱中温度下降快。所以，稠油和超稠油的举升更为困难，成为困扰石油行业多年的一个技术难题。现有技术中还没有一种能有效解决能耗大和举升速度慢的装置和方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种组合加热举升装置，其加热举升速度快，能够有效防止稠油加热举升过程中的温度下降。

本发明的另一个目的在于提供一种组合加热举升装置的加热举升方法，该方法举升速度快，能够有效防止稠油加热举升过程中的温度下降。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种组合加热举升装置，包括：

采油管柱，其上间隔设有多个电热膜加热机构，所述电热膜加热机构具有电热管，所述电热管上缠绕有第一钨丝；

采油泵，其连接在所述采油管柱的下端；

电磁波热能发生器，其连接在所述采油泵的下端，所述电磁波热能发生器由串连组装的多个加热段组成，所述加热段包括磁力棒和分别连接在所述磁力棒两端的电阻棒，所述磁力棒上缠绕有铜丝，所述电阻棒上缠绕有第二钨丝；

封装电缆，其具有加热段电缆、电热膜电缆和超导脉冲电缆，所述封装电缆设置在所述采油管柱和套管组成的环形空间中，所述电热膜电缆与多个所述电热膜加热机构的第一钨丝相连，所述加热段电缆与所述第二钨丝相连，所述超导脉冲电缆与所述铜丝相连。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述第一钨丝的外部和所述第二钨丝的外部均涂覆有隔热涂层。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述采油管柱上设有多个扶正器，两两相邻的所述电热膜加热机构之间设有一个所述扶正器。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述采油管柱上设有四个电热膜加热机构，从所述采油管柱的下方至所述采油管柱的上方依次设有第一电热膜加热机构、第二电热膜加热机构、第三电热膜加热机构和第四电热膜加热机构；所述第一电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为10m～30m；所述第二电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为100m～200m；所述第三电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为300m～400m；所述第四电热膜加热机构与地面之间的距离为100m～200m。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述加热段电缆的外部、所述电热膜电缆的外部和所述超导脉冲电缆的外部均设有绝缘层。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述绝缘层为抗高温玻璃棉绝缘层。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述加热段的长度为1m，所述磁力棒的长度为50cm，所述电阻棒的长度为25cm，所述磁力棒和所述电阻棒之间通过丝扣连接。

如上所述的组合加热举升装置，其中，所述电热膜加热机构的长度为5m～10m，所述第一钨丝的两端各设有一接头，所述第一钨丝通过所述接头与所述电热膜电缆相连。

本发明还提供一种组合加热举升装置的加热举升方法，采用如上所述的组合加热举升装置，其中，所述组合加热举升装置的加热举升方法包括如下步骤：

步骤A：启动所述电磁波热能发生器，加热井下稠油；

步骤B：待井下稠油变为低粘度的原油后，启动所述采油泵和多个所述电热膜加热机构，所述采油泵将所述低粘度的原油从所述采油管柱中抽到地面。

如上所述的组合加热举升装置的加热举升方法，其中，所述电磁波热能发生器的加热温度为200℃～300℃。

如上所述的组合加热举升装置的加热举升方法，其中，所述采油管柱上设有四个电热膜加热机构，从所述采油管柱的下方至所述采油管柱的上方依次设有第一电热膜加热机构、第二电热膜加热机构、第三电热膜加热机构和第四电热膜加热机构；所述第一电热膜加热机构的加热温度为160℃～180℃，所述第二电热膜加热机构的加热温度为180℃～200℃，所述第三电热膜加热机构的加热温度为200℃～220℃，所述第四电热膜加热机构的加热温度为220℃，所述低粘度的原油在经过所述第一电热膜加热机构、所述第二电热膜加热机构、所述第三电热膜加热机构和所述第四电热膜加热机构时，能被阶梯式加热。

如上所述的组合加热举升装置的加热举升方法，其中，所述第一电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为10m～30m；所述第二电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为100m～200m；所述第三电热膜加热机构与所述采油泵之间的距离为300m～400m；所述第四电热膜加热机构与地面之间的距离为100m～200m。

本发明的特点及优点是：

本发明的组合加热举升装置，通过在采油管柱底部设置的电磁波热能发生器，能够实现对井下稠油的快速加热；另外，通过在采油管柱上间隔设置的多个电热膜加热机构，多个电热膜加热机构分段加热，阶梯式升温，有效解决了稠油在举升过程中的温度下降、粘度上升的问题，降低了采油成本。

本发明的组合加热举升装置的加热举升方法，能够实现稠油的快速加热举升，防止稠油在加热举升过程中的温度下降、粘度上升，降低了采油成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的组合加热举升装置的结构示意图；

图2为本发明的组合加热举升装置的电磁波热能发生器的结构示意图；

图3为本发明的组合加热举升装置的电热膜加热机构的结构示意图；

图4为本发明的组合加热举升装置的加热举升方法的流程图。

附图标号说明：1、电控装置；2、超导脉冲装置；3、加热段电缆；4、扶正器；41、第一扶正器；42、第二扶正器；43、第三扶正器；5、采油泵；51、抽油杆；6、电热膜电缆；7、电热膜加热机构；71、第一电热膜加热机构；710、电热管；711、接头；712、第一钨丝；72、第二电热膜加热机构；73、第三电热膜加热机构；74、第四电热膜加热机构；8、采油管柱；9、超导脉冲电缆；10、套管；11、电磁波热能发生器；1100、加热段；110、磁力棒；1101、铜丝；1102、接线端；111、电阻棒；1111、第二钨丝；1112、接线端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

如图1至图3所示，本发明提供一种组合加热举升装置，包括：采油管柱8，其上间隔设有多个电热膜加热机构7，所述电热膜加热机构7具有电热管710，所述电热管710上缠绕有第一钨丝712；采油泵5，其连接在所述采油管柱8的下端；电磁波热能发生器11，其连接在所述采油泵5的下端，所述电磁波热能发生器11由串连组装的多个加热段1100组成，所述加热段1100包括磁力棒110和分别连接在所述磁力棒110两端的电阻棒111，所述磁力棒110上缠绕有铜丝1101，所述电阻棒111上缠绕有第二钨丝1111；封装电缆，其具有加热段电缆3、电热膜电缆6和超导脉冲电缆9，所述封装电缆设置在所述采油管柱8和套管10组成的环形空间中，所述电热膜电缆6与多个所述电热膜加热机构7的第一钨丝712相连，所述加热段电缆3与所述第二钨丝1111相连，所述超导脉冲电缆9与所述铜丝1101相连。本发明的组合加热举升装置，通过在采油管柱8底部设置的电磁波热能发生器11，能够实现对井下稠油的快速加热；另外，本发明的组合加热举升装置，通过在采油管柱8上间隔设置的多个电热膜加热机构7，多个电热膜加热机构7分段加热，阶梯式升温，有效解决了稠油在举升过程中的温度下降、粘度上升的问题，降低了采油成本。

具体地，在本实施方式中，如图1和图3所示，采油管柱8上间隔地连接有四段电热膜加热机构7，包括第一电热膜加热机构71、第二电热膜加热机构72、第三电热膜加热机构73和第四电热膜加热机构74。各个电热膜加热机构的结构相同，第一电热膜加热机构71安装至采油泵5上方10m～30m处，设计温度为160℃～180℃；第二电热膜加热机构72安装至采油泵5上方100m～200m处，设计温度为180℃～200℃；第三电热膜加热机构73安装至采油泵5上方300m～400m处，设计温度为200℃～220℃；第四电热膜加热机构74安装至距地面100m～200m处，设计温度为220℃。各个电热膜加热机构的结构都相同，以第一电热膜加热机构71为例，其具有电热管710，电热管710外侧缠绕第一钨丝712，第一钨丝712两端各设有接头711，接头711与电热膜电缆6相连，多个电热膜加热机构通过电热膜电缆6串连，电热膜电缆6的外部设有绝缘层，该绝缘层可为抗高温玻璃棉绝缘层或由玻璃纤维材料制成的绝缘套管，其使用温度的范围为600℃到1000℃。第一钨丝712外侧包裹有隔热涂层，可以防止热量向外散失，使热量只能向电热管710内部传递，该隔热涂层可为陶瓷隔热涂料。各个电热膜加热机构7都具有电热管710，各个电热管710都具有丝扣(图中未标出)，电热管710与采油管柱8之间通过丝扣连接。

如图1和图2所示，电磁波热能发生器11连接在采油泵5下部，电磁波热能发生器11为分段串连结构，每个加热段1100为一米，各个加热段1100之间通过丝扣(图中未标出)连接起来。加热段1100的中间一段为50cm的磁力棒110，磁力棒110上缠绕有铜丝1101，铜丝1101的接线端1102与超导脉冲电缆9的一端连接，超导脉冲电缆9的另一端与地面的超导脉冲装置2连接，超导脉冲装置2为超导脉冲电缆9提供超导脉冲电流；磁力棒110的两端各连接有一电阻棒111，电阻棒111上缠绕第二钨丝1111，加热段电缆3的一端与第二钨丝1111的接线端1112连接，加热段电缆3的另一端与地面电控装置1连接，电控装置1为加热段电缆3提供控制电流。第二钨丝的外部涂覆有隔热涂层，该隔热涂层的材料可为陶瓷隔热涂料。在本实施例中，加热段电缆3的外部和超导脉冲电缆9的外部均设有绝缘层，以保护电缆免受侵蚀，该绝缘层的材料例如可为抗高温玻璃棉或由玻璃纤维材料制成的绝缘套管，其使用温度范围为600℃到1000℃。

采油管柱8穿设在套管10内，采油管柱8的最下端连接采油泵5，在本实施例中，采油泵5上设有抽油杆51，即该采油泵5为有杆式采油泵，由抽油杆51提供动力。该采油泵5为现有技术已知的采油泵，其具体结构在此不再赘述。

进一步地，多个电热膜加热机构7和套管10之间设有多个扶正器4，起到支撑采油管柱8的目的，防止采油管柱8和套管10之间的接触摩擦造成损坏。具体地，在第一电热膜加热机构71和第二电热膜加热机构72之间设有第一扶正器41；在第二电热膜加热机构72和第三电热膜加热机构73之间设有第二扶正器42；在第三电热膜加热机构73和第四电热膜加热机构74之间设有第三扶正器43。上述三个扶正器可以有效避免采油管柱8和四个电热膜加热机构7与套管10之间的碰撞和摩擦。

本发明的组合加热举升装置的工作过程如下：首先，将本发明的组合加热举升装置下入到井下，使电磁波热能发生器11位于井下油层中部，启动地面电控装置1和超导脉冲装置2，四个电热膜加热机构7和电磁波热能发生器11开始工作，井下粘稠的原油在电磁波热能发生器11的加热下粘度降低，变成低粘度的原油，流动性增强。然后，采油泵5开始工作，将低粘度的原油向上举升，在举升过程中经过采油管柱8上的多个电热膜加热机构7被进一步阶梯式加热，从而被顺利地举升到地面。

本发明的组合加热举升装置，通过在采油管柱8底部设置的电磁波热能发生器11，能够实现稠油的快速加热；另外，本发明的组合加热举升装置，通过在采油管柱8上间隔设置的多个电热膜加热机构7，多个电热膜加热机构7分段加热，阶梯式升温，有效解决了稠油在举升过程中的温度下降、粘度上升的问题，降低了采油成本。

实施方式二

本发明还提供一种组合加热举升装置的加热举升方法，该方法利用实施方式一中的组合加热举升装置，其中，组合加热举升装置的结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，再次不再赘述。该组合加热举升装置的加热举升方法包括如下步骤：

如图4所示，步骤A：启动所述电磁波热能发生器11，加热井下稠油；

具体地，电磁波热能发生器11的加热温度为200℃～300℃，井下油层的稠油在高温作用下粘度下降，变成稀油，流动性大大提高。

步骤B：待井下稠油变为低粘度的原油后，启动所述采油泵5和多个所述电热膜加热机构7，所述采油泵5将低粘度的原油从所述采油管柱8中抽到地面；

具体地，所述采油管柱8上设有四个电热膜加热机构7，从所述采油管柱8的下方至所述采油管柱8的上方依次设有第一电热膜加热机构71、第二电热膜加热机构72、第三电热膜加热机构73和第四电热膜加热机构74；其中，所述第一电热膜加热机构71的加热温度为160℃～180℃，所述第一电热膜加热机构71与所述采油泵5之间的距离为10m～30m；所述第二电热膜加热机构72的加热温度为180℃～200℃，所述第二电热膜加热机构72与所述采油泵5之间的距离为100m～200m；所述第三电热膜加热机构73的加热温度为200℃～220℃，所述第三电热膜加热机构73与所述采油泵5之间的距离为300m～400m；所述第四电热膜加热机构74的加热温度为220℃；所述第四电热膜加热机构74与地面之间的距离为100m～200m；当所述低粘度的原油在经过所述第一电热膜加热机构71、所述第二电热膜加热机构72、所述第三电热膜加热机构73和所述第四电热膜加热机构74时，能被阶梯式加热。

本发明的加热举升方法，能够实现稠油的快速加热举升，防止稠油在加热举升过程中的温度下降、粘度上升，降低了采油成本。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。