稠油阶梯举升无缆rc电热膜加热采油糸统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稠油、高凝油采油中的电加热技术，尤其是一种稠油阶梯举升无缆RC 电热膜加热采油系统。
【背景技术】
[0002] 稠油、高凝油在开采过程中，由于原油粘度大，在向上举升过程中，随着原油温度 的降低粘度增大，给正常采油生产带来困难。当前，传统稠油井筒举升电加热有以下两种方 式：一种是油套管电磁加热技术，第二种是空芯抽油杆热电缆加热技术。两种电加热方式存 在的不足有：电热转化效率低（50-60% )，耗能高，而且空芯杆的热电缆使用寿命短（13000 小时左右），增加设备维修及更换费用，举升加热油井距离浅（1500米以内），应用范围受限 制。由于能源日趋减少，而稠油、高凝油开发越来越多，降低生产成本，节约能源，提高产品 质量，是实现经济可持续发展的必由之路。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是，为了解决上述传统举升电加热技术存在的不足而提出的一种稠 油阶梯举升无缆RC电热膜加热采油系统。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种稠油阶梯举升无缆RC电热膜加热采油系统，包括由变压器，输入电缆，中频 电源控制柜，输出电缆正极、输出电缆负极、电缆密封器、井下短电缆、负极回路接线器、绝 缘抽油杆、油管绝缘短节、电缆接线器、绝缘扶正器、RC电热膜加热器、绝缘隔离导电锚，中 频电源控制柜与变压器间通过输入电缆连接，中频控制柜连接输出电缆正极和输出电缆负 极，输出电缆正极与井下短电缆连接并且其连接处由电缆密封器密封，井下短电缆通过油 管外的电缆接线器与油管相连，电缆接线器的下部油管依次安装3-8组的绝缘扶正器、RC 电热膜加热器和绝缘隔离导电锚，电缆接线器上部的油管由油管绝缘短节做绝缘隔离，电 缆接线器上部的抽油杆由绝缘抽油杆做绝缘隔离，抽油泵在抽油杆下。
[0006] 采油树内设有热电偶，热电偶通过温度信号线与中频电源控制柜连接。
[0007] 所述电热膜加热器包括电源导线、导线密封器、接线环卡、油管载体管、电热膜糸 统、耐高温保温材料、外保护管、下封头、上封头，RC电热膜系统两端分别安装接线环卡与电 源导线连接，电热膜系统附着在油管上，其外装有耐高温保温材料，由外保护管保护，两端 安装封头板，一侧封头板安装导线密封器，电源导线正极与油管相连接，电源导线负极由导 线密封器引出，与绝缘隔离导电锚相连接，加热器两端为油管接箍和油管扣，与井下油管相 连接。
[0008] 所述电热膜系统由过渡层、绝缘层、导电层和保护层组成。
[0009] 所述油管绝缘短节，是采用绝缘方式将油管断开分离。
[0010] 绝缘抽油杆，是采用高强度玻璃钢作绝缘抽油杆，与上下金属抽油杆绝缘分开。
[0011] 绝缘扶正器，是将油管与套管之间分开，防止相连形成短路。
[0012] 绝缘隔离导电锚，是将油管（正极）与套管（负极）相接触构成电流回路。
[0013] 1、RC电热膜系统结构及发热原理
[0014] (1)系统结构
[0015] 对于管状定向向内传热的电热膜系统，导电层作为电阻发热层，通过过渡层、绝缘 层粘接于金属管基材表面，导电层表面再涂覆低导热绝缘层。
[0016] 对于板状定向向一侧传热的电热膜系统，导电层作为电阻发热层，通过过渡层、绝 缘层，发热层粘接在金属板基材表面，导电层表面再涂覆低导热绝缘层。上述两种结构均构 成RC电热膜发热系统。
[0017] ⑵发热原理
[0018] 系统通电后，导电层作为电阻发出热量，使系统温度迅速升高。同时，系统中由导 电层-绝缘层-金属载体三者之间又构成了电容器结构，可有效提高电网中的功率因数及 辅助发热，提高热效率，同时又抑制电网中的高次谐波。因而，属于电阻与电容共同发挥作 用的混合式发热机理。系统中所发出的热能直接向金属载体方向快速均匀进行传导，或以 红外线的形势向外辐射，热量使被加热介质温度迅速升高。
[0019] 升温速度升快、温度均匀、温差小。使被加热介质不结焦结垢，达到其最佳的加热 效果。
[0020] 2.RC电热膜系统特点
[0021] (1)电热转化效率高
[0022] 具体实现由以下方面；
[0023] 电热膜系统的发热层，为耐高温纯阻性导电材料，通电后发热不发光，
[0024] 绝缘层和过渡层采用无机高分子复合材料，两种材料导热性能极好，厚度仅为百 微米量级，发热层与绝缘层之间热阻很小，相当金属基材直接发热，传导热量效率高。
[0025] 设备经国家权威部门检测（见检测报告）电热转化效率达98%以上。而当前国内 应用最广泛的电热管加热设备，电热转化效率只能达到60-70%。
[0026] (2)使用寿命长
[0027] 由于发热糸统中采用了新型无机高分子复合材料，强度高韧性好，使各层之间通 过基体材料粘接，很好地解决了材料间的物理性能差异，与金属载体材料受热后膨胀糸数 不匹配，在发热糸统反复升温、降温过程中产生明显热应力而导致开裂脱落等关键性技术 难题。发热糸统层状复合材料，在常温及高温环境下热物理性能及力学性能稳定，确保了RC 电热膜发热糸统的长久正常工作。
[0028] 设备通过在辽河油田长时间现场实际应用，运行时间达到50000小时以上，系统 各项指标稳定，而设备还在平稳运行。
[0029] (3)功率密度可调整范围大，可控性好
[0030] 电热膜系统中的材料在加工过程中为液态浆料，是以涂敷或印刷工艺加工完成。
[0031] 发热材料可根据加热不同介质，所需温度及不同的加热方式，加工出不同比例的 发热材料，将功率密度控制在0. 〇lw/cm2到10w/cm2范围内可调可控。即保证了加热效果， 又达到了被加热介质物性不变的目的。这是其它加热方式无法比拟的灵活性和先进性，据 有广阔的产品开发市场。
[0032] (4)面状发热，升温快，温度均匀将发热材料印刷在金属基材表面，基材整体发热， 加热面积大。
[0033] (5)热惯性小，控温精度高发热材料印刷在金属基材表面，绝缘层厚度仅为几百微 米量级，发热层与绝缘层之间热阻小，传导热量效率高。相当于金属基材直接发热，电停瞬 间温度停升，控温精度极高。这一突出特点可以完全说明，在制造精密及高端设备上加热应 用，能生产出高质量产品。
[0034] (6)发热体形状适应性好，基材种类适应范围广，发热体可以在管状体、平面或曲 面体表面发热应用。基材可在碳钢、合金钢、不锈钢及铝合金、玻璃、陶瓷、云母板及玻璃钢 复合材料表面发热应用。
[0035] (7)系统发热温度高
[0036] 作为面状电热膜发热系统，可在350°C以上高温长时间使有，无氧化，各项性能指 标稳定。
[0037] (8)应用范围广泛
[0038] 金属管状基材，根据加热环境需要，基材规格选择灵活，不受介质压力及环境影 响。板状可设计各种大小不同规格，