一种多热源联动油井流体降粘设备的制作方法

本发明涉及采油井加热领域，尤其涉及一种多热源联动油井流体降粘设备。

背景技术：

在油田开采过程中，原油具有黏度大、凝固点高等特点，当原油温度低于原油凝固点温度时，在油管壁和抽油杆上易出现结蜡现象，从而影响采油效率，严重时甚至会导致油井堵塞。

为了解决结蜡现象的出现，一般情况下会采用纯热水循环、空心杆掺水伴热、电加热、化学方法等方式对油井进行清蜡降粘处理。其中，掺水伴热工艺由于存在掺入水易出现产量计量不准确、回压高、掺不进水的问题；电加热则成本高、耗能大、经济效益相对较低；利用化学方法则容易对地层造成损伤，严重时可能会导致安全隐患，且工作效率相对较低。

与其他方法相比，同轴双空心杆热水循环工艺则具有实施方便等特点而被油田普遍采用，然而，同轴双空心杆热水循环工艺对注入水的温度稳定要求较高，否则会影响工作效率，并且现有为同轴双空心杆热水循环工艺提供热源的设备也存在能耗大，成本高的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种多热源联动油井流体降粘设备，采用同轴双空心杆热水循环单元，并能够为同轴双空心杆热水循环单元提供稳定、可持续的热源，从而实现油田井下流体降粘，提高油田工作效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种多热源联动油井流体降粘设备，包括：

一级热泵单元，包括一级热泵；

二级热泵单元，包括二级热泵，所述一级热泵的出水口与所述二级热泵的入水口连接，所述二级热泵的出水口与所述一级热泵的入水口连接；

太阳能电池板组单元，与所述一级热泵电性连接，所述太阳能电池板组单元包括多个并联连接的太阳能电池板，所述太阳能电池板的下表面均设有降温管，多个所述太阳能电池板底部的降温管并联形成降温管组，所述降温管道组的入水口与所述二级热泵的出水口连接；

井下热水循环单元，所述井下热水循环单元为同轴双空心杆热水循环单元，所述井下热水循环单元的入水口与所述二级热泵的出水口连接，所述井下热水循环单元的出水口与所述二级热泵入水口连接；及

控制单元，与所述太阳能电池板组单元连接，用于控制所述太阳能电池板组单元的启闭；

其中，所述一级热泵的入水口和出水口、所述二级热泵的入水口和出水口、所述降温管组的入水口和出水口均设有电磁阀，所有电磁阀均与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制所述对应电磁阀的启闭。

优选地，所述太阳能电池板组单元还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述降温管组的出水口，所述温度传感器与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述温度传感器传递的信号控制所述太阳能电池板组单元的启闭。

优选地，所述一级热泵的出水口与所述二级热泵的入水口之间的管路上设有低温相变蓄能罐单元；

所述低温相变蓄能罐单元包括低温相变蓄能罐，所述低温相变蓄能罐的入水口分别与所述一级热泵的出水口和所述降温管组的出水口连接，所述低温相变蓄能罐的出水口与所述二级热泵的入水口连接；

优选地，所述二级热泵的出水口与所述井下热水循环单元的入水口之间的管路上设有蓄热式电水炉单元；

所述蓄热式电水炉单元包括蓄热式电水炉，所述蓄热式电水炉的入水口与所述二级热泵的出水口连接，所述蓄热式电水炉的出水口与所述井下热水循环单元的入水口连接。

优选地，所述井下热水循环单元包括油管、空心杆、隔热连续管和抽油泵；

所述隔热连续管设置于所述空心杆内，空心杆设置于所述油管内，所述油管与所述抽油泵连通，所述隔热连续管的底端与所述空心杆连通，所述隔热连续管的顶端为所述井下热水循环单元的入水口，所述空心杆的顶端为所述井下热水循环单元的出水口。

优选地，所述低温相变蓄能罐包括罐体、多个隔板和多根细管，多个所述隔板设置于所述罐体内，并将所述罐体分隔为多个腔室，所述罐体上对应第一个腔室和最后一个腔室分别设有入水口和出水口，所述隔板上设有多个供所述细管穿过的通孔，多个所述细管穿过所述隔板上的通孔设置于所述罐体内，所述细管内均设有相变储能材料和核剂的混合物，所述隔板上还设有一个用于供水流通的通口。

优选地，相邻两个所述隔板上的通口分别靠近所述罐体上相对的两个侧壁，使水能够在从所述罐体的入水口逐渐迂回至所述罐体的出水口。

优选地，所述细管的外壁上设有若干个球形颗粒。

优选地，多个所述降温管的入水口和出水口均分别设有电磁阀。

本发明的有益效果：

1)本发明采用两级热泵依次给注入水加热，从而使得进入井下热水循环单元的水温稳定，保证油田的工作效率，同时，从井下热水循环单元流出的冷却水又二级热泵加热，然后二级热泵自身产生的冷却回水一部分回流至太阳能电池板组单元加热，节省了能耗。

2)本发明还设置了低温相变蓄能罐，使得经过一级热泵和太阳能电池板组单元加热后的水通过低温相变蓄能罐的放热蓄能特性进行恒温加热，弥补太阳光照不稳定的缺陷。

3)本发明还设置了蓄热式电水炉单元，在二级热泵出现故障进维修时，蓄热式电水炉单元替代二级热泵对水进行加热，从而保证进入井下热水循环单元的水温稳定。

4)本发明的太阳能电池板组单元内还设有温度传感器，用于测量从所述降温管组流出的水温，控制单元根据温度传感器传递的温度信号控制太阳能电池板单元的启闭，从而实现自动控制是否启用太阳能电池板组单元，以此保证进入低温相变蓄能罐的水的温度。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种多热源联动油井流体降粘设备的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的太阳能电池板结构示意图；

图3为根据本发明实施例的太阳能电池板底面管道排布结构示意图；

图4为根据本发明实施例相变蓄能罐剖面图；

图5为根据本发明实施例相变蓄能罐隔板剖面图；

图6为根据本发明实施例相变蓄能罐细管的示意图；

图7为根据本发明实施例相变蓄能罐内部细管中心剖面图。

附图标记：

100、一级热泵单元，101、一级热泵，102、第一电磁阀，103、第二电磁阀，104、第三电磁阀，105、第四电磁阀；

200、二级热泵单元，201、二级热泵，202、第五电磁阀，203、第六电磁阀，204、第七电磁阀，205、第八电磁阀；

300、太阳能电池板组单元，301、第一太阳能电池板，302、第二太阳能电池板，303、第三太阳能电池板，304、第四太阳能电池板，305、第九电磁阀，306、第十电磁阀，307、第十一电磁阀，308、第十二电磁阀，309、第十三电磁阀，310、第十四电磁阀，311、第十五电磁阀，312、第十六电磁阀，313、第十七电磁阀，314、第十八电磁阀，315、温度传感器；

400、低温相变蓄能罐单元，401、低温相变蓄能罐，500、蓄热式电水炉单元，502第十九电磁阀，600、井下热水循环单元，601、油管，602、空心杆，603、隔热连续管，604、抽油泵，605、第二十电磁阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种多热源联动油井流体降粘设备。

请参阅图1至图7，根据本发明实施的一种多热源联动油井流体降粘设备，包括一级热泵单元100、二级热泵单元200、太阳能电池板组单元300、低温相变蓄能罐单元400、蓄热式电水炉单元500、井下热水循环单元600和控制单元。

具体的，一级热泵单元100包括：一级热泵101、第一电磁阀102、第二电磁阀103、第三电磁阀104和第四电磁阀105。其中，第一电磁阀102和第四电磁阀105分别位于一级热泵101两个入水口前，第二电磁阀103和第三电磁阀104分别位于一级热泵的两个出水口前。

二级热泵单元200包括：二级热泵201、第五电磁阀202、第六电磁阀203、第七电磁阀204和第八电磁阀205。其中，第六电磁阀203和第八电磁阀205分别位于二级热泵两个入水口前，第五电磁阀202和第七电磁阀204分别位于二级热泵的两个出水口前，第八电磁阀205的另一端通向油井回水端，

太阳能电池板组单元300包括第一太阳能电池板301、第二太阳能电池板302、第三太阳能电池板303与第四太阳能电池板304，四块电池板通过并联的形势连接在一起形成，产生的电能通过导线输送给一级热泵101，如图3所示，太阳能电池板的下表面均设有降温管，第一太阳能电池板301的降温管进水端和出水端分别与第九电磁阀305和第十电磁阀306连接；第二太阳能电池板302的降温管进水端和出水端分别与第十一电磁阀307和第十二电磁阀308连接；第三太阳能电池板303的降温管进水端和出水端分别与第十三电磁阀309和第十四电磁阀310连接；第四太阳能电池板304的降温管进水端和出水端分别与第十五电磁阀311和第十六电磁阀312连接，第九电磁阀305、第十一电磁阀307、第十三电磁阀309和第十五电磁阀311这四个电磁阀的另一端通过管汇连接在一起，第十电磁阀306、第十二电磁阀308、第十四电磁阀310和第十六电磁阀312这四个电磁阀的另一端通过管汇连接在一起，形成降温管组，降温管组的入水口设有第十七电磁阀313，降温管组的出水口设有第十八电磁阀314。在各个降温管的入水口和出水口设置电磁阀可以根据实际需要选择具体使用哪几块太阳能电池板工作。第十八电磁阀314附近设有温度传感器315，用于测量从降温管组流出水的水温。

第四电磁阀105、第五电磁阀202、第十七电磁阀313通过管道和三通管连接，使得二级热泵201加热水后自身产生的冷却水一部分回流至一级热泵101，另一部分回流至太阳能电池板组单元300，由一级热泵101和太阳能电池板组单元300加热。

低温相变蓄能罐单元400包括：低温相变蓄能罐401，第三电磁阀104和第三十八电磁阀314通过管汇合并在一起通入低温相变蓄能罐401的入水口，使得经一级热泵101和太阳能电池板组单元300加热后水流入至低温相变蓄能罐401，由于低温相变蓄能罐401中的材料的相变放热，对注入水进行恒温加热，低温相变蓄能罐401的出水口通向第六电磁阀203的另一端，使得经过低温相变蓄能罐401加热后的水流入至二级热泵201，由二级热泵201加热。

如图4所示，根据本实施例的低温相变蓄能罐401，包括罐体、多个隔板和多根细管，多个所述隔板设置于所述罐体内，并将所述罐体分隔为多个腔室，所述罐体上对应第一个腔室和最后一个腔室分别设有入水口和出水口，所述隔板上设有多个供所述细管穿过的通孔，多个所述细管穿过所述隔板上的通孔平行设置于所述罐体内，如图6所示，所述细管内均设有相变储能材料naso4·10h2o和核剂硼砂的混合物。如图5所示，所述隔板上还设有一个用于供水流通的通口，使得腔室依次连通，相邻两个所述隔板上的通口分别靠近所述罐体上相对的两个侧壁，使由罐体入水口注入的水能够从第一个腔室逐渐迂回至最后一个腔室，并且由罐体的出水口流出，通过使用隔板控制水流流向，能够增加水流与细管的接触时间，流入的水充分流经多管程，提高换热蓄能效果。

进一步地，如图7所示，细管的外壁上设有若干个球形颗粒，球形颗粒的半径约为细管半径的1/25，该球形小颗粒一定程度上增大了换热面积，同时在换热介质水流经细管表面时产生的涡流可以促使换热蓄能更为充分。

蓄热式电水炉单元500包括：蓄热式电水炉501和第十九电磁阀502，蓄热式电水炉501的进水端连接第七电磁阀204，蓄热式电水炉501的出水端连接第十九电磁阀502，第十九电磁阀502的另一端通入，油井注入管道。

井下热水循环单元600包括：油管601、空心杆602、隔热连续管603、抽油泵604和第二十电磁阀605，所述隔热连续管603设置于所述空心杆602内，空心杆602设置于所述油管601内，所述油管601与所述抽油泵604连通，所述隔热连续管603的底端与所述空心杆602连通，所述隔热连续管603的顶端为所述井下热水循环单元600的入水口，所述空心杆602的顶端为所述井下热水循环单元600的出水口。其中第二十电磁阀605与出油管线相连接，隔热连续管603的顶端与第十九电磁阀502相连，空心杆602的顶端与第八电磁阀205相连。

控制单元与所述太阳能电池板组单元300、温度传感器305以及所有的电磁阀连接，用于控制所述太阳能电池板组单元300的启闭，并控制对应电磁阀的启闭。

根据本发明实施的一种多热源联动油井流体降粘设备可以根据太阳光辐射的强弱，自行选择是否启用太阳能电池板，以此来降低能耗，提高制热效率，其具体运行和控制过程如下：

当温度传感器315测得温度t≥30℃时，控制单元开启太阳能电池板组单元300，实现一级热泵单元100与太阳能电池板组单元300同时工作，为注入水提供低温热源。

具体工作过程为：注水管路将20℃-25℃的水注入一级热泵101，经过一级热泵101的初步加热后经过第三电磁阀104流入低温相变蓄能罐401，由于低温相变蓄能罐401中的材料的相变放热，对注入水进行恒温加热，然后水流从低温相变蓄能罐401流出经过第六电磁阀203流入二级热泵201，经过二级热泵201将水加热到65℃-70℃，从二级热泵201流出，经过第七电磁阀204，流经蓄热式电水炉501，此时蓄热式电水炉501不工作，再通过第十九电磁阀502，流入隔热连续管603。经过油井管道循环流出的冷却回水流经第八电磁阀205，回注入二级热泵201，二级热泵201加热后的水流入蓄热式电水炉501。二级热泵201自身产生的冷却水通过二级热泵201另一个排出口流出，水流经过第五电磁阀202流入三通管，一部分回水流经电第四电磁阀105流入一级热泵101进行低温初步加热，另一部分回水流经第十七电磁阀313，系统可以根据太阳能电池板组单元300的加热载荷，优先使用太阳能电池板单元300进行加热，通过控制单元控制使流经第九电磁阀305、第十一电磁阀307、第十三电磁阀309和第十四电磁阀311的流量相同。当第一太阳能电池板301、第二太阳能电池板302、第三太阳能电池板303和第四太阳能电池板304工作时，由于电流的热效应会使其工作效率降低，通入降温管中的低温水既可以为其降温，还可以对低温水进行初级加热，经过第一太阳能电池板301、第二太阳能电池板302、第三太阳能电池板303和第四太阳能电池板304加热后的水，从各自降温管的出水端流出，分别流经第十电磁阀306、第十二电磁阀308、第十四电磁阀310和第十六电磁阀312，汇聚到管汇，流经温度传感器315，然后通过第十八电磁阀314，流入低温相变蓄能罐401进行热交换，然后流出低温相变蓄能罐401的出水端，流过第六电磁阀203，入住二级热泵201进行二级加热，加热后的温度达到65℃～70℃的热水，流经第七电磁阀204、蓄热式电水炉502和第八电磁阀502流入井下热水循环单元，冷却后的回水流出通过第十九电磁阀205，返回二级热泵进行再次加热。系统以此对水流进行循环加热工作。

当温度传感器315测得温度t＜30℃时，系统关闭太阳能电池板组单元300，只开启一级热泵单元100对水流进行初级加热。

具体的工作过程为，第八电磁阀313和第十八电磁阀314关闭，注水管路将20℃-25℃的水注入一级热泵101，经过一级热泵101的初步加热后经过第三电磁阀104流入低温相变蓄能罐401，由于低温相变蓄能罐401中的材料的相变放热，对注入水进行恒温加热，然后从水流从低温相变蓄能罐401流出经过第六电磁阀203流入二级热泵201，经过二级热泵201将水加热到65℃-70℃，从二级热泵201流出，经过第七电磁阀204，流经蓄热式电水炉501，此时蓄热式电水炉501是不工作的，再通过第十九电磁阀502，流入隔热连续管603。经过油井管道循环流出的冷却回水流经第八电磁阀205，回注入二级热泵201二级热泵201加热后的水流入蓄热式电水炉501。二级热泵201自身产生的冷却水通过二级热泵201另一个排出口流出，水流经过第五电磁阀202流入三通管，一部分回水流经电第四电磁阀105流入一级热泵101进行低温初步加热，然后经过第三电磁阀104流入低温相变蓄能罐401，以此进行循环加热。

一般情况下，蓄热式电水炉501是不工作的，只有当二级热泵201出现故障，需要进行维修时，启用蓄热式电水炉501进行加热，以保证本发明能够持续供热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。