油井过泵电加热保护管柱的制作方法

本发明涉及油气井井下工具技术领域，具体涉及一种油井过泵电加热保护管柱。

背景技术：

石油作为一个国家运转的战略资源，对一个国家的运转起着举足轻重的作用。不论人民日常生活、工业以及军事设备的运行，均需要大量的石油资源作为基础。而稠油储量丰富，但开采难度大。

现有技术中，常常采用掺稀油降粘工艺或者矿物绝缘加热电缆加热工艺以降低稠油的粘度。对于掺稀油降粘工艺，随着稀油资源的减少，其发展受到限制。而对于电缆加热技术，在井筒内的加热效率非常高，可以降低混合液在井筒中的温度损失，井筒举升降粘效果佳。但是对大量的机抽井，由于空间限制造成加热电缆延伸不到泵前，从而使得泵吸入口处温度低并带来一系列稠油举升问题。

由此，需要提供一种油井过泵电加热保护管柱使得泵前稠油也能被加热。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种油井过泵电加热保护管柱。该油井过泵电加热保护管柱使得单芯电缆先过泵，之后转一体化加热电缆组在油管内延伸以电加热泵前液。从而通过该油井过泵电加热保护管柱的一体化加热电缆组能为泵前的稠油进行加热，保证泵前液的温度，减低稠油的粘度，进而提高有杆泵的泵挂高度，降低泵的举升功率，减小有杆泵检修次数，延长有杆泵的使用寿命。同时，还可以通过单芯电缆为有杆泵的泵后液进行补充加热，以保证井口的出液温度，有利于降低回压及集输管线输送油液。

根据本发明，提出了一种油井过泵电加热保护管柱，包括：

筒状的上接头，

设置在上接头的下端的套管，

能穿过上接头的壁而延伸到套管的内腔的多个单芯电缆，

位于套管的内腔中的一体化加热电缆组，其具有能分别与单芯电缆对应匹配式连接的加热电缆。

在一个实施例中，还包括筒状的旋转接头，旋转接头的上端设置在上接头的内腔中，而下端与套管固定连接，其中，旋转接头的外壁上设置有朝向下的第一台阶面以与设置在上接头的内壁上的朝向上的第二台阶面卡接。

在一个实施例中，第一台阶面构造为从外到内方向上向下倾斜的斜面，第二台阶面与第一台阶面匹配。

在一个实施例中，在旋转接头的外侧设置有抱箍，在轴向上，抱箍能分别与上接头和套管抵接，在周向上，抱箍能分别与上接头和套管卡接。

在一个实施例中，上接头上设置有使得上接头的下端外径尺寸相对于上端外径尺寸增大的台肩，单芯电缆在台肩处穿过上接头的壁。

在一个实施例中，在套管的下端设置下接头，并在下接头的内壁上设置第三台阶面，在一体化加热电缆组上套设能坐在第三台阶面上的承力座，承力座的外壁上设置轴向延伸的连通孔。

在一个实施例中，在套管的内腔中设置容器，容器具有：

筒状的主体，

密封式设置在主体的上端开口处的上端盖，单芯电缆穿过上端盖向下延伸，

密封式设置在主体的下端开口处的下端盖，一体化加热电缆组穿过下端盖向上延伸且加热电缆与单芯电缆于本体的内腔中对应匹配式连接，

在容器的内腔中填充有无机矿物绝缘物。

在一个实施例中，单芯电缆和加热电缆中的一个的连接段设置轴向延伸的连接盲孔，另一个的连接段插入到盲孔内，在设置有盲孔的单芯电缆或者加热电缆的外壁上套设固定套，并利用固定件径向穿过固定套、单芯电缆和加热电缆以进行三者之间的固定连接。

在一个实施例中，在未设置有盲孔的加热电缆或者单芯电缆的连接段的外壁上刻有多个槽。

在一个实施例中，无机矿物绝缘物为氧化镁粉。

与现有技术相比，本发明的优点在于，该油井过泵电加热保护管柱使得加热一体化加热电缆组能延伸到泵前，从而加热泵前液，减低稠油的粘度，进而提高有杆泵的泵挂高度，降低泵的举升功率，减小有杆泵检修次数，延长有杆泵的使用寿命。并且，该油井过泵电加热保护管柱通过单芯电缆过泵，避免了一体化加热电缆组过泵困难的问题。另外，还可以通过单芯电缆为有杆泵的泵后液进行补充加热，以保证井口的出液温度，有利于降低回压及集输管线输送油液。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的油井过泵电加热保护管柱；

图2显示了根据本发明的一个实施例的单芯电缆和一体化加热电缆组连接图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的单芯电缆和加热电缆连接处的剖面图；

图4显示了抱箍的俯视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的油井过泵电加热保护管柱100。如图1所示，该油井过泵电加热保护管柱100包括上接头90、套管91、多个单芯电缆2和一体化加热电缆组3。其中，上接头90为筒状。而套管91设置在上接头90的下端。单芯电缆2穿过上接头90的壁而延伸到套管91的内腔，用于为一体化加热电缆组3传送电能的同时，自身也会发热以为有杆泵的泵后液进行补充加热，而保证井口的出液温度。而一体化加热电缆组3包括多个一体化的加热电缆31，但各加热电缆31在上端分开并分别与单芯电缆2一一匹配式连接，从而接收单芯电缆2的电能并发热而加热泵前液体。

在使用过程中，油井过泵电加热保护管柱100设置在采油管串上，并位于泵的下端。其中的单芯电缆2自身直径小，很容易分散式设置在泵和泵后油管的外侧。单芯电缆2在过泵后穿入到上接头90的内腔后，与一体化加热电缆组3在套管91内连接，而一体化加热电缆组3可以向下延伸到油管内。由此，油井过泵电加热保护管柱100使得加热一体化加热电缆组3能延伸到泵前，以加热泵前液，减低稠油的粘度，进而提高有杆泵的泵挂高度，降低泵的举升功率，减小有杆泵检修次数，延长有杆泵的使用寿命。并且，该油井过泵电加热保护管柱100通过单芯电缆2过泵，避免了一体化加热电缆组3过泵困难的问题。另外，还可以通过单芯电缆2为有杆泵的泵后液进行补充加热，以保证井口的出液温度，有利于降低回压及集输管线输送油液。

在一个实施例中，油井过泵电加热保护管柱100还包括筒状的旋转接头92。旋转接头92的上端设置在上接头90的内腔中，而下端与套管91能螺纹连接。其中，旋转接头92的外壁上设置有朝向下的第一台阶面93，而在上接头90的内壁上设置朝向上的第二台阶面94卡接。优选地，第一台阶面93构造为从外到内方向上向下倾斜的斜面，而第二台阶面94与第一台阶面93匹配式卡接。通过上述设置上接头90能限定旋转接头92的轴向向下的位置，并且上接头90还能相对于旋转接头92绕着轴向旋转，有助于油井过泵电加热保护管柱100的安装入井操作。

在一个实施例中，在旋转接头92的外侧设置有抱箍95。该抱箍95的上下两端能分别与上接头90和套管91轴向上抵接，例如，通过台阶面的方式，用以限定上接头90和套管91的轴向相对位置。如图4所示，该抱箍95的向下两端与上接头90和套管91相套接的内壁构造为具有多变型截面，例如六边形，以用于分别与上接头90和套管91卡接，从而限定抱箍95与上接头90和套管91的周向位置，防止相对转动。并且该抱箍95能方便的拆装，以保证油井过泵电加热保护管柱100顺利下井，具体过程后面详述。

在一个实施例中，上接头90上设置有使得上接头的下端外径尺寸相对于上端外径尺寸增大的台肩96。该台肩96用于单芯电缆2穿过。这种设置方便了加工安装等操作。

在一个实施例中，在套管91的下端设置下接头97。并在下接头97的内腔中设置第三台阶面98。相应地，在一体化加热电缆组3上固定套接承力座7。在使用过程中，该承力座7会坐在油管的台阶面上，以用于吊接向下延伸于油管内的一体化加热电缆组3。结构上，如图2所示，承力座7的上端为圆柱状体，而在下端为直径增大的圆柱状体。在直径大的圆柱柱状的下端面上设置连通槽72。同时，直径大的圆柱状体的外壁面上设置轴向贯穿的连通孔71。例如，在周向上可以间隔式设置多个连通孔71。该连通孔71与连通槽72连通。在使用过程中，该直径大的圆柱状体的下端面与第三台阶面98卡接，从而吊住向下延伸在油管内的一体化加热电缆组3，彼此连通的连通槽72和连通孔71用于油管内的液体连通。承力座7的上端与一体化加热电缆组3焊接，以实现固定。需要说明的是，该油井过泵电加热保护管柱100的焊接部分，均需要进行探伤，并在整体焊接完成后进行退火以消除焊接应力，从而保证油井过泵电加热保护管柱100的机械强度以及高的承压密封能力。

在一个实施例中，在套管91的内腔中设置容器1，并在容器1的内腔中填充有无机矿物绝缘物，以实现绝缘和散热。结构上，容器1具有筒状的主体11、密封式设置在主体11的上端开口处的1212和密封式设置在主体11的下端开口处的下端盖13。其中，单芯电缆2穿过上端盖向下延伸，而一体化加热电缆组3穿过下端盖13向上延伸。这种设置的容器1结构简单，方便加热电缆3和单芯电缆2的连接操作。

优选地，下端盖13上端构造为圆柱状并至少部分地插入到主体11的内腔中，而下端构造为截面面积在从上到下逐渐减小的锥状。通过焊接固定连接主体11与下端盖13，例如焊点集中在主体11与下端盖13的相交处，并为满焊。同时，下端盖13的下端与一体化加热电缆组3焊接。另外，上端盖12构造为柱状，并部分地插入到主体11的内腔中。在上端盖12的上端面上设置用于单芯电缆2穿过的弯折三角锥筒14。该三角锥筒14在从上到下方向上，外径尺寸逐级增加。通过焊接固定连接主体11与上端盖12，例如焊点集中在主体11与上端盖12的相交处，并为满焊。三角锥筒14的数量与单芯电缆2的数量匹配，而位置要在上端盖12上间隔式设置以限定相应的单芯电缆2。三角锥筒14的上下两端分别与单芯电缆2和上端盖12焊接。锥状的下端盖13和弯折三角锥筒14能很好的保护相应的一体化加热电缆组3和单芯电缆2。

在一个实施例中，在容器1的内腔中设置圆盘状的陶瓷片6。同时，在陶瓷片6上间隔式设置轴向的通孔61。优选地，通孔61的数量与单芯电缆2匹配，并且多个通孔61呈均匀分布。加热电缆3和单芯电缆2的连接段穿过通孔61。陶瓷片6不仅起到电缆(加热电缆3和单芯电缆2)与外界绝缘作用，还定位各电缆并在各电缆之间起到互相绝缘的作用。

另外，主体11、下端盖13和上端盖12均由不锈钢或者35crmoa合金制成。该容器1具有高达35mpa的承压密封能力，并且可在高温例如，250°下工作，还能保证高的电热转换性能。

在一个实施例中，如图3所示，在单芯电缆2的连接段设置轴向延伸的连接盲孔21。相应的加热电缆31的连接段插入到盲孔21内。在单芯电缆2的外壁上套设固定套4。固定件5径向穿过单芯电缆2、加热电缆31和固定套4以将单芯电缆2和加热电缆31连接在一起。上述连接方法在轴向和径向上都实现了单芯电缆2与加热电缆31的锁定连接，有效避免了在高温状态下，两者不同材质的导体因为膨胀系数不同而造成的脱离，保证了连接的牢固度。

优选地，在加热电缆31的连接段的外壁上刻有多个槽32。例如，该槽32的截面可以为三角状，并且槽32的深可以为0.5-1毫米。通过设置槽32可以提高单芯电缆2和加热电缆31之间的导电性，从而保证加热效率。

在生产过程中，例如，在单芯电缆2的连接段设置一个直径为4毫米的盲孔21，并且盲孔21的深度即轴向尺寸大约为20mm。相应地，在加热电缆31的连接段的约20mm上设置5个槽32。在加热电缆31的周向的一侧设置两个槽32，而在与这一侧大体相对的另一侧设置三个槽32。在轴向上，设置在不同侧的槽32相互间隔。之后，将加热电缆31的连接段插入到盲孔21内。然后，在单芯电缆2的外侧套设具有固定套4。该固定套4的内径为6mm，其上预先设置有两组径向穿透的固定孔41。并且，固定孔41的中心位置距离固定套4一端面为分别为5mm和15mm。再然后，利用液压钳在两组固定孔41处施力，以压紧固定套4和单芯电缆2。接着，利用比如直径2.6mm的钻头在固定孔41相应的位置处穿孔，以打穿单芯电缆2和加热电缆31。再接着，利用m2.4的不锈钢铆钉穿过固定套4、单芯电缆2和加热电缆31以进行连接。最后，磨平拉铆钉凸台。

需要说明的是，上述是以单芯电缆2上设置盲孔21而加热电缆3插入到该盲孔21中为例进行说明的。而本申请的盲孔还可以设置在加热电缆3上，且这种连接方式与上述相类似，在此不再赘述。另外，盲孔的设置可以考虑两个连接件的外径的大小，而盲孔设置在外径尺寸大的件上。

例如，单芯电缆2可以为铜导线，而加热电缆3可以为镍铬电热导线。当然，本申请并不限于上述限定，例如，加热电缆3还可以构造为铜合金或者其它电热导线。

在一个实施例中，无机矿物绝缘物为氧化镁粉。优选地，氧化镁粉中包括混合均匀的颗粒大小为200目、120目和100目的三种氧化镁粉，并且在200目的氧化镁粉的质量为1的情况下，120目的氧化镁粉为0.5-2，而100目的氧化镁粉为0.5-2。并且该氧化镁粉经过高温焙烧，强力挤压设置在容器1的内腔中。通过上述设置不仅实现了加热电缆3和单芯电缆2连接处与外界的绝缘，还能提高无机矿物绝缘物的导热性能，将连接点的温度有效散发出去，有助于实现高的电热转换性能。

油井过泵电加热保护管柱100还包括设置在上接头90的上端的其连接作用的第一接头99。第一接头99一端构造为公接头以用于连接上接头90，而另一端构造为母接头以用于连接上部管串的其它结构。在下接头97的下端设置起连接作用的第二接头89。该第二接头89的两端均构造为公螺纹形式。上述设置实现了油井过泵电加热保护管柱100与其它例如油管等管件的连接。

为了制造方便上接头90可以为分体式结构，例如包括螺纹连接的上接头主体88和设置在所述上接头主体88的下端的过渡套管87。其中，台肩96设置在上接头主体88上，而第二台阶面94设置在过渡套管87的内壁上。

优选地，油井过泵电加热保护管柱100的上接头、套管91、下接头97、第一接头99、第二接头89以及旋转接头92等部件均有35crmoa合金材料制成。同时在上述部件的外表面上镀镍磷。通过这种设置能使得该油井过泵电加热保护管柱100更适宜井底高温、高压、含水以及含腐蚀位置的工况环境。

下面根据图1-3详细说明油井过泵电加热保护管柱100的下井方法。

第一，将第二接头89与已经下井的油管进行螺纹连接。

第二，将下接头97与第二接头89拧紧，达到扭矩要求。

第三，将下接头97卡锁在井口处。

第四，将预制的完成电气连接的一体化加热电缆组3下井，还剩大约75-85m时停止，以保持井场动火安全距离。

第五，将旋转接头92安装o型密封圈后推入过渡套管87的内腔中。接着，将单芯电缆2依次从下往上穿过套管91、旋转接头92、过渡套管87后，由上接头主体88的台肩96穿出。在台肩96外侧，单芯电缆2伸出头端依次套上密封件及方头压帽。

第六，在离井口井场动火安全距离处现场进行单芯电缆2与加热31的电气连接(动火操作)，并进行电性能的合格测试。

第七，将第一接头99、上接头主体88、过渡套管87及旋转接头92、套管91手动螺纹连接，并临时安装抱箍95。向井口方向平移上述组合，并继续将一体化加热电缆组3下井至极限。

第八，吊装第七中的组合并使其垂直，继续将一体化加热电缆组3下井至使承力座7平稳坐在第三台阶面98上。然后，拆除临时安装的抱箍95。

第九，先将下接头97与套管91拧紧，达到扭矩要求。再将旋转接头92与套管91拧紧。此时，由于拆除了抱箍95，并且旋转接头92能相对于过渡套管87旋转，则不影响位于油井过泵电加热保护管柱100的内腔中的单芯电缆2与一体化加热电缆组3。卡锁套管91，松开下接头97的卡锁，入井降低操作安装高度。锁住上接头主体88，以保证单芯电缆2的位置，将过渡套管87与上接头主体88拧紧。在这过程中，可以调节单芯电缆2的位置，例如向外抽动单芯电缆2。再安装抱箍95，防止上接头90上窜及旋转。

第十，锁紧单芯电缆2在台肩96处的方头压帽。再拧紧第一接头99与上接头主体88。

第十一，卡锁第一接头99，松开套管91，使油井过泵电加热保护管柱100入井。至此，该油井过泵电加热保护管柱100顺利入井。

本申请中，方位用语“上”、“下”与油井过泵电加热保护管柱100的实际工作方位为参照。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。