一种油页岩地下原位电加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到油页岩开采领域，使用电能对油页岩地下直接加热的一种加热器。
【背景技术】
[0002]油页岩干馏可分为地表干馏和地下干馏开采两种方式。目前都是利用地表干馏的方式开采，如爱沙尼亚的Galoter和Kiviter干馏器、我国抚顺的立式干馏装置等。它们都需要将油页岩开采到地面，开采成本高，而且产生大量的有害气体，剩余矿渣，占地多，对环境污染大。
[0003]地下干馏也称为原位开采。是未来油页岩加热开采的主流方式，是将地下油页岩直接地下干馏转化，产生的油气通过生产井导出地面的开采工艺过程，具有能量利用率高、不需要进行采矿和建设大型的尾气处理设施，而且可开发深层、高厚度的油页岩资源，具有产品质量好、采油率高、占地面积少和环保等优点。油页岩地下原位加热处理方式有:采取电加热方式，如壳牌公司的ICP技术;采取原位燃烧加热技术，如美国埃克森美孚提出采用注入烃类物质作为循环流体的地下加热方式;采取流体对流加热方式，如雪弗龙的Crush技术;辐射加热方式，如美国雷神公司的RF/CF技术。
[0004]本实用新型采用的是电加热方式，将通入地下的气体在目标层进行加热，使用加热气体对井下目标油页岩地层进行原位加热开采。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种新型油页岩地下加热装置加热器，可以解决油页岩地面注热加热方式的热能利用率低、加热设备结构复杂、价格昂贵、维护困难等问题。相对其他类型油页岩地下地下加热器，本实用新型还具有结构简单、温度控制工艺简单等特点。
[0006]本实用新型包括电加热系统、温度监测与控制系统、真空保温系统和加热器壳体组成；
[0007]电加热系统包过电加热管、折流板、接线柱、接线腔、高压电缆和绝缘垫层组成，电加热系统位于加热器内部；电加热管固定在折流板和绝缘垫层上，通电后可以快速升温有效加热气体;折流板固定在腔外壳的内壁和中心管上，用来改变气流运行方向使气流与电加热管充分接触换热，增加换热效率;接线腔位于绝缘垫层的上部，高压线缆从接线柱13上接入，绝缘层还具有隔热效果避免接线腔内温度过高，高压电缆具有耐高温特点，可以抵抗加热器产生的高温不被破坏。
[0008]温度监测与控制系统有测温计、测温计导线、温控表、继电器控制线、继电器、单向阀和中心管等组成，测温计位于中心管底端和单向阀的顶部，可以时时检测加热后气体的温度，若温度高于设定温度范围值，测温控表发出停止供电的指令，暂时停止对加热器供电，若温度低于设定温度范围值，则开启加热器油对页岩地层加热；测温计导线位于中心管内壁和加热器外部部分，中心管内壁有绝热层，可以建设高温对导线的热损坏，温控表、继电器控制线和继电器位于地表，可以用来观测加热温度和控制加热器的工作，单向阀位于加热器底端，具有耐高温，气流单项流通特性；中心管位于加热器中心；测温计线缆经过加热器中心，具有耐高温的特点，抵抗高温对线缆的损坏；
[0009]真空保温系统真空保温系统包括真空阀芯、螺钉、真空室和温度补偿器，真空阀芯、螺钉位于加热器上部外壳中，可以控制真空室的真空度，真空室位于加热器壳体的内外壁之间，可以有效的分隔加热器内外壁的温度传递;温度补偿器与外壳外壁相连，可以用来避免温度应力对加热器壳体的影响。
[0010]加热器壳体包括外壳、螺栓和密封垫等。
[0011]本实用新型的工作原理和过程:
[0012]本实用新型工作时，开动空气压缩机，压缩气体经管路从A口进入加热器中，开启加热器，气体与加热器内部电加热管对流换热，扰流板改变气流的流通方向使气流与加热管进行充分接触被加热，加热后的气体温度被加热器内腔底部的测温计测得，反馈给温控表，通过温控表的间断性对加热器供电，使加热器出口的气体保持在450°C?500°C之间，时时控制加热气体温度，加热后的气体经过单向阀后出口 B流入对油页岩地层进行加热开采。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]本实用新型结构、制造工艺简单，成本低;使用电能，电能是绿色能源，不会对环境产生污染;在目标层进行加热，没有管路送热损失，能量利用率高;操控工艺简单，通过测温计可对加热温度准确测量反馈给温控表，加热温度可控性大且准确;设备位于地下，地面设施少，占地面积少;还可用于开发深层的油页岩资源。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的控制系统原理图。
[0016]图2是本实用新型的剖视图。
【具体实施方式】
[0017]如图1和图2所示，本实用新型包括电加热系统1、温度监测与控制系统2、真空保温系统3和加热器壳体4组成，电加热系统I位于真空保温系统3的内部，真空保温系统3位于加热器壳体4的内外壁之间，温度检测与控制系统3固定加热器腔体的中心和部分位于地面；
[0018]电加热系统I包过电加热管11、折流板12、接线柱13、接线腔14、高压电缆15和绝缘垫层16，电加热管11固定在折流板12和绝缘垫层16上，折流板12固定在腔外壳41的内壁和中心管27上，接线腔14位于绝缘垫层16的上部，高压线缆从接线柱13上接入；
[0019]温度监测与控制系统2包括有测温计21、测温计导线22、温控表23、继电器控制线24、继电器25、单向阀26和中心管27等，测温计位于中心管27底端和单向阀26的顶部，测温计导线位于中心管27内壁和加热器外部部分，温控表23、继电器控制线24和继电器位于地表，单向阀26位于加热器底端，中心管27位于加热器中心；
[0020]真空保温系统3包括真空阀芯31、螺钉32、真空室33和温度补偿器34，真空阀芯31、螺钉32位于加热器上部外壳中，真空室33位于加热器壳体4的内外壁之间，温度补偿器33与外壳外壁相连；
[0021 ]加热器壳体4包括外壳41、螺栓42和密封垫43。
[0022]本实用新型的工作原理和过程:
[0023]如图1和图2所示，本实用新型工作时，开动空气压缩机，驱使压缩气体经管路从A口进入加热器中，开启加热器，电加热管11温度瞬间增高，是进入加热器内腔的气体与电加热管对流换热被加热，折流板12改变气流的流通方向使气流在折流板之间曾S形路线运移，与加热管进行充分接触，提高加热效率，气体流经电加热管11和折流板12后汇聚到加热器内腔的底端，测温计21可以直接测出内腔底端的被加热气体温度的气体温度，并反馈给温控表23，温控表23可以显示出温度值，温控表23的间断性对加热器供电，使加热器出口的气体保持在450°C?500°C之间，时时控制加热气体温度，加热后的气体经过单向阀26后出口 B流入对油页岩地层进行加热开采。
【主权项】
1.一种油页岩地下原位电加热器，其特征在于，包括电加热系统(I)、温度监测与控制系统(2)、真空保温系统(3)和加热器壳体(4)，电加热系统(I)主要位于真空保温系统(3)的内部，真空保温系统(3)位于加热器壳体(4)的内外壁之间，温度检测与控制系统(2)固定加热器腔体的中心和部分位于地面； 电加热系统(I)包过电加热管(U)、折流板(12)、接线柱(13)、接线腔(14)、高压电缆(15)和绝缘垫层(16);电加热管(11)固定在折流板(12)和绝缘垫层(16)上，折流板(12)固定在腔外壳(41)的内壁和中心管(27)上，接线腔(14)位于绝缘垫层(16)的上部，高压线缆从接线柱(13)上接入； 温度监测与控制系统(2)包括有测温计(21)、测温计导线(22)、温控表(23)、继电器控制线(24)、继电器(25)、单向阀(26)和中心管(27)，测温计(21)位于中心管(27)底端和单向阀(26)的顶部，测温计导线(22)位于中心管(27)内壁和加热器外部部分，温控表(23)、继电器控制线(24)和继电器(25)位于地表，单向阀(26)位于加热器底端，中心管27位于加热器中心； 真空保温系统(3)包括有真空阀芯(31)、螺钉(32)、真空室(33)和温度补偿器(34)，真空阀芯(31)、螺钉(32)位于加热器上部外壳中，真空室(33)位于加热器壳体(4)的内外壁之间，温度补偿器(33)与外壳外壁相连； 加热器壳体包括外壳(41)、螺栓(42)和密封垫(43)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种油页岩地下原位开采的电加热器，包括电加热系统、温度监测与控制系统、真空保温系统和加热器壳体，在地面将压缩气体经管路注入加热器内部，电加热系统将进入的气体进行加热。温度检测与控制系统时时检测被加热后气体的温度并通过控制接入加热器的继电器的通断进行空气加热气体的温度。真空保温系统可以隔绝加热器内外温度的相互影响，减少加热器内部热量损失，更稳定的控制气体温度，还可以通过温度补偿器减少温度应力对加热器壳体变形影响。被加热后的气体通过单向阀流入地层中，对地下有页岩地层进行加热，使油页岩层中的干酪根快速裂解，通过开采井将裂解形成油气资源抽出地面进行油气分离，进而进行原位开采。
【IPC分类】E21B36/04
【公开号】CN205172523
【申请号】CN201521007560
【发明人】郭威, 孙中瑾, 李强, 邓孙华, 吕士东, 周科
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月8日