石油天然气防爆电磁加热器的制作方法

本实用新型属于石油开采设备技术领域中一种石油天然气开采油井的电加热设备。

背景技术：

随着石油天然气开采业的不断发展和技术进步，尤其是高天然气含量混合井大量的开采，对其开采高天然气含量混合开采油气井的电加热设备包括安全防爆、节能降耗的技术要求也越来越高。在公知技术中，现有的油气混合井电加热设备主要是电加热器主体、电磁加热器棒等组连制成，它主要是针对并为液态的原油油水混合工液介质实施物理加热而设计的一种液相加热结构特性的电加热器，用这种液相加热结构特性的电加热器对高天然气含量混合井集输管线中的石油天然气介质实施加热，因液态与气态两种受热介质的加热与换热原理以及热传导换热系数等物理类别属性的不同，用原液态加热属性的加热器加热集输油气管线中高油气比混合矿物介质和天然气介质时其加热效果非常相当的差，有的根本不能实施加热，使电加热器长期处于频繁的过热干烧状态，因散热换热效果差致电加热器棒积温过高从而损坏和烧毁的现象时有发生，严重影响油田的正常生产，使用受到限制，也给油田生产和管理造成不便。

因此，很有必要进一步改进和研发新型的石油天然气防爆加热设备和器械，以适应石油天然气开采业发展的需要。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，解决现有油气混合井电加热设备结构设计不合理，加热油气效果较差的问题。本实用新型之目的是提供一种结构新型实用，防爆性能好，加热效率高，使用安全方便，适于高油气比的开采油气井的油气集输管线对石油天然气介质实施加热输送的液、气两相流通用的新式电加热设备。

本实用新型解决上述所采用的技术方案是：

一种石油天然气防爆电磁加热器，它包括：防爆电磁加热器主体、电磁加热器棒，防爆电磁加热器主体是一端部制有筒体管封头、另一端筒体管口部装有连接法兰的圆柱筒型防爆电磁加热器主体，在圆柱筒型防爆电磁加热器主体上分别装连有过热保护防爆继电器盒、石油天然气的输入管接头和输出管接头，所述电磁加热器棒是由电磁发热棒钢制翅片护套管的护套管体套装电磁加热棒芯，电磁加热棒芯连接防爆密封接线盒所组成的翅片管式防爆电磁加热器棒总成，电磁加热棒芯是由铁磁性钢管芯的外周管壁上绕置有组成为电磁感应绕组线圈的耐高温绝缘导线所组成，铁磁性钢管芯管口部连接着防爆密封接线盒，在防爆密封接线盒内装包括2～9个带防爆绝缘密封垫的导电密封接线柱，各导电密封接线柱一端连接耐高温绝缘电磁导线、另一端连接电源线，防爆接线盒连接法兰与翅片护套管连接法兰之间装设密封垫并由连接螺丝紧固连接组成；防爆电磁加热器发热棒总成配合插连于圆柱筒型防爆电磁加热器主体内并由翅片管护套连接法兰与筒体连接法兰之间夹装密封垫通过螺丝紧固密封连接。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，所述电磁发热棒钢制翅片护套管和防爆密封接线盒的内腔体与所装连的铁磁性钢管芯、耐高温绝缘电磁导线之间的封闭腔体中装注有热媒传导介质，在电磁棒钢制翅片护套管的通连管壁上制有热媒传导介质注入管接头，并在铁磁性钢管芯的管壁上制有热媒传导介质的导流对流孔。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，电磁发热棒钢制翅片管护套是套体外壁制有螺旋状金属翅片的换热管护套，还在电磁发热棒钢制翅片管护套的外周壁与防爆电磁加热器主体筒腔内壁之间配合结构连接有数块介质换热折流板。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，所述铁磁性钢管芯外周管壁上耐高温绝缘电磁导线绕置组成的电磁感应绕组线圈为单相、三相电磁感应绕组线圈的任一种电磁感应绕组线圈。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，所述圆柱筒型防爆电磁加热器主体的输出管接头和防爆密封接线盒内分别装连有油气出口介质温度传感器和电磁发热棒热媒介质温度传感器。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，所述圆柱筒型防爆电磁加热器主体内腔中装连有1支防爆电磁加热器发热棒总成或2-9支防爆电磁加热器发热棒总成的单棒或多棒组合式石油天然气防爆电磁加热器。

上述的石油天然气防爆电磁加热器，所述防爆密封接线盒为每支棒单包括一个防爆密封接线盒、多支棒共同包括一个防爆密封接线盒的任一种。

本实用新型使用时，根据设计要求和实际需要，将本新型的石油天然气防爆电磁加热器的油气流体介质的输入管接头和输出管接头分别串接安装连接在开采油气井输送油气管线的进、出管路中，防爆密封接线盒中的导电密封接线柱外接供电电源如工频电源或变频电源或中高频电源，便能对油气集输管线中的油气介质实施电磁加热输送。通电后当电磁感应绕组线圈电流通过时便产生较强的电磁感应态势，使铁磁性钢管芯的钢管壁迅速产生强烈的交变励磁磁场，强磁场经铁磁性棒芯钢管壁体与电磁发热棒钢制翅片管护套管壁体形成闭合的磁场循环流通回路，在磁场能量交变特性的作用下致铁磁性棒芯钢管壁体与电磁发热棒钢制翅片管护套管壁体上产生强烈且有序的磁场循环流，而强烈的磁场流循环运动在铁磁性棒芯钢管壁体与电磁发热棒钢制翅片管护套管壁体的闭合回路中，从而致钢管壁体质量产生较强的磁滞涡流热及磁阻热以及圆环效应热，其热能直接加热腔体中的油气介质，同时铁磁性棒芯钢管壁体产生的热能，以热媒介质为载体迅速将其热量传导至电磁发热棒钢制翅片管护套的管壁及翅片壁上，直接与管腔通路中折返流动的油气介质进行换热交换，与此同时，电磁发热棒体交变励磁而消耗的无功电能所释放的等效交换热量和电感杂散磁场与漏抗所产生的圆环屏蔽热效应的热量一并被电磁发热棒钢制翅片护套管壁体屏蔽吸收叠加，则相对又提升了钢制翅片护套管壁体的温度，并直接作用于管腔中流动的油气介质，因此进一步增强和提高了设备的热能利用率和加热效率。

由于本实用新型设计采用了上述技术方案，电磁发热棒的外护套钢管采用了钢制金属翅片散热管护套，钢护套管的有效散换热面积大大提高，同等条件下等效提高和增强了电磁发热棒整体的换热效率和散热能力，加之油气腔体通道间设制有数道换热折流板进行流动介质的强制折返换热，使其换热能力效果能够满足对高石油天然气混合介质实施液、气两相流共同相互加热输送运行的工艺技术要求，有效地解决了现有油气混合井电加热设备结构设计不合理，加热油气效果较差的问题。本新型的石油天然气防爆电磁加热器亦经在塔里木、吐哈、青海、吉林等油田经数次实际试验试用结果表明，它具有结构新型实用，液相、气相加热通用性好，电磁棒体承压强度高相比制造成本低、加热效率高，节能省电，防爆性能好，使用安全方便、使用寿命长等优点，适用于油田对油气混合采井及天然气采井对油气集输管线中的石油天然气混合介质进行电磁加热输送和伴热保温运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型实施例即单支防爆电磁加热器发热棒总成的石油天然气防爆电磁加热器的结构简图。

图2是本实用新型又一实施例即2支防爆电磁加热器发热棒总成的组合式石油天然气防爆电磁加热器的结构简图。

附图中各标号为：1电磁发热棒钢制翅片护套管；2铁磁性钢管芯；3 耐高温绝缘导线；4防爆密封接线盒；5热媒传导介质；6圆柱筒型防爆电磁加热器主体；7介质换热折流板；8导电密封接线柱；9导流对流孔；10 翅片护套管连接法兰；11筒体连接法兰；12输入管接头；13输出管接头； 14防爆温度继电器盒；15出口介质温度传感器；16电磁发热棒热媒介质温度传感器探孔；17筒体管封头；18防爆接线盒连接法兰；19翅片护套管连接法兰；20热媒传导介质注孔接头；21连接螺丝；22紧固螺丝；23带传热翅片的外套管。

具体实施方式

如附图1所示实施例，本实用新型包括：圆柱筒型防爆电磁加热器主体 6、防爆电磁加热器发热棒总成，圆柱筒型防爆电磁加热器主体6的一端部制有筒体管封头17、另一端筒体管口部装有连接法兰11，在圆柱筒型防爆电磁加热器主体6上分别装连有防爆温度继电器盒14、石油天然气的输入管接头12和输出管接头13，所述电磁加热器棒是由电磁发热棒钢制翅片护套管1的护套管体套装电磁加热棒芯，电磁加热棒芯连接防爆密封接线盒4 所组成的翅片管式防爆电磁加热器棒总成，电磁加热棒芯是由铁磁性钢管芯 2的外周管壁上绕置有组成为电磁感应绕组线圈的耐高温绝缘导线3所组成，铁磁性钢管芯2管口部连接着防爆密封接线盒4，在防爆密封接线盒4 内装包括5个带防爆绝缘密封垫的导电密封接线柱8，各导电密封接线柱8 一端连接耐高温绝缘电磁导线3、另一端连接电源线，防爆密封接线盒4所焊连的防爆接线盒连接法兰18与电磁发热棒连接法兰19之间装设密封垫并由连接螺丝21密封连接所组成，防爆电磁加热器发热棒总成配合插连于圆柱筒型防爆电磁加热器主体6内并由翅片护套管连接法兰10与筒体连接法兰11之间夹装密封垫通过紧固螺丝22密封连接；所述电磁发热棒钢制翅片护套管1和防爆密封接线盒4的内腔体与所装连的铁磁性钢管芯2、耐高温绝缘电磁导线3之间的腔体中装注有热媒传导介质5，在电磁发热棒钢制翅片护套管1通连的管壁上制有热媒传导介质注入管接头20，并在铁磁性钢管芯2的管壁上制有热媒传导介质的导流对流孔9；电磁发热棒钢制翅片护套管1是套管体外壁制有螺旋状金属翅片的换热护套管，还在电磁发热棒钢制翅片护套管1的外周壁与圆柱筒形防爆电磁加热器主体6内壁的腔体之间配合连接有多块C型换热折流板7；本实施例所述铁磁性钢管芯2外周管壁上耐高温绝缘电磁导线3绕置组成的电磁感应绕组线圈为三相电磁感应绕组线圈；所述圆柱筒型防爆电磁加热器主体6的输出管接头13和防爆密封接线盒4上分别装连有出口介质温度传感器15和电磁发热棒热媒介质温度传感器16。

参照附图2，本实施例的圆柱筒型防爆电磁加热器主体6内腔中装连有 2支翅片管式防爆电磁加热器发热棒总成是双棒组合式石油天然气防爆电磁加热器。