专利名称：稠油开采新型保温采油管的制作方法
专利说明
一、技术领域稠油开采新型保温采油管是在石油开采中用于稠油抽油生产，为节省电能而设计的一种新型保温采油管，适应于抽油温度200℃环境工况，是稠油抽油生产环节中不可缺少的重要新型专用装备。
二背景技术：
以往用普通钢管在深达1000-1500米的井中抽高粘度稠油时，由于井深、油稠、井下传热温差大、以及钢管热阻很小，在钢管中的稠油垂直从井底向地面流动过程中，导致钢管中的稠油热量损失很大，经计算可以达到110kw以上，因此要在井下实施全程大功率电力加热，加热功率为80-95kw，以补充井下稠油流动过程中的热量损失。否则钢管中的稠油在流动过程中将发生凝管现象，抽油生产便不能正常进行。为此设计了一种专门用于稠油抽油生产的热损失率很小的新型保温采油管，它的视导热系数在0.01W/m℃以下。在井下特定抽油条件下，经工程热力学换热计算，这种保温采油管的传热总热阻是普通钢管的8倍以上。用这种保温采油管抽油，在抽油初期阶段，井下可以不用送电加热钢管中的稠油，在抽油的中后期送电加热功率在10kw以下。由此，可以明显看出，采用本项技术方案将大幅度降低稠油抽油生产环节中的生产成本。
目前，国内已有系列保温管，或称隔热管，因其内通径小，只用于井下注蒸汽，不能用于抽油，其内部保温层的结构均为在内管上缠绕一层铝箔，接着在其上面紧密缠绕一层很薄的多孔固体材料。根据不同保温层厚度，重复缠绕层数不同，一般保温层厚度为10mm时，可缠绕5层。这种结构由于导热和对流是接触传热，原结构内各层紧密接触，不能大幅度减弱热传导和热对流，并且在抽真空时，由于多孔固体材料孔眼内存在空气，空气流动产生摩阻，这种摩阻使流动压力差值大幅度降低，当摩阻大于流动压力差时，孔眼内的空气便留在保温层内，抽成高度真空是不可能的。因此结构内的导热和对流传热仍然很大。本稠油开采新型保温采油管保温层结构设计针对上述结构作了改进。
三
发明内容
本实用新型的目的是提供一种视导热系数很小的稠油开采新型保温采油管。为此必须有效地削弱保温层中的三种传热方式，具体做法是内管[11]外表面，外管[4]内外表面均由黑度系数很小的材料制成，并且B型隔热屏[5]及A型隔热屏[7]采用黑度系数很小的金属材料制成，使保温层内各辐射换热表面均具有很小的黑度系数。理论计算表明，当隔热屏及各辐射换热表面均采用黑体(黑度系数为1)的材料时，内管[11]外壁与外管[4]内壁之间幅射传热减弱2/3，本技术方案采用2个隔热屏，当隔热屏及各辐射换热表面均采用黑度系数很小的材料时，幅射换热必然在原来基础上又得到大幅度的减弱。上述结构中各个幅射面，均采用黑度系数很小的材料制成，因此使整个结构的幅射换热得到明显削弱。为减弱保温层内的热传导及对流换热，在外管[4]上设计一个抽真空的真空孔[3]，真空孔连接专用抽真空设备，由于保温层内的结构是中空的，则保温层内能够抽成高度真空(20Pa)，抽完真空后用专用设备进行真空封闭这样热传导和对流换热又得到明显地减弱。稠油开采新型保温采油管的发明要点在于通过真空孔[3]、玻璃纤维绳[9]、B型隔热屏[5]、A型隔热屏[7]、连接环[2]、支撑环[6]、端部支撑环[10]的结构设计使保温层内形成3个相对独立中空的几乎无任何传热介质，且具有较高真空度的环形空间，并且保温层内3个环形空间的所有辐射换热表面均由黑度系数很小的材料制成。
发明人曾做过一个实施例，当新型保温采油管在热稳态条件下，长9.3m保温采油管内管加热功率400w，内管温度保持在200℃，环境温度27℃，在上述参数下外管温度只有35℃。此时该新型保温采油管的视导热系数J为 按此视导热系数计算油井抽油时所需电加热功率只有10kw左右，原来电加热功率达80-95kw，显然每年将节约大量电能，原油井每年抽油生产所需电费达20万元，若采用新型保温采油管抽油每年仅为2.5万元。由此可见每年节约的电费是十分可观的。采用新型保温采油管所增加的投资每口井约17万元，在不到1年的时间即可用节约的电费收回，新型保温采油管的使用寿命为3年，显然将创十分可观的经济效益。
四
图1是本稠油开采新型保温采油管的结构示意图。
五具体实施方式
由附图1可以看出本稠油开采新型保温采油管是由加厚接箍[1]、连接环[2]、真空孔[3]、外管[4]、B型隔热屏[5]、支撑环[6]、A型隔热屏[7]、减阻孔[8]、玻璃纤维绳[9]、端部支撑环[10]、内管[11]构成。加厚接箍[1]与内管[11]采用专用石油螺纹连接。连接环[2]与内管[11]采用焊接连接。在内管[11]上螺旋式地缠绕铝箔，目的是使内管[11]具有很小黑度系数。再在缠绕铝箔的内管[11]外表面上螺旋式缠绕的玻璃纤维绳[9]，使它与A型隔热屏[7]之间近似形成一个中空环形空间。为减小抽真空时的空气流动阻力，A型隔热屏[7]上带有若干个小孔眼，即为减阻孔[8]。在A型隔热屏[7]上套上B型隔热屏[5]，B型隔热屏[5]的一端由连接环[2]支撑，另一端由支撑环[6]支撑，使B型隔热屏[5]与A型隔热屏[7]之间又形成一个中空环形空间。为减小该环形空间抽真空时的空气流动阻力，B型隔热屏[5]也带有若干个小孔眼，即为减阻孔[8]。在内管[11]与外管[4]之间内存在多个B型隔热屏[5]及多个支撑环[6]，最后一个B型隔热屏[5]的一端由端部支撑环[10]支撑。B型隔热屏[5]与外管[4]的内表面之间也是一个中空的环形空间，并且外管[4]内外表面采用热浸镀锌。外管[4]一端与连接环[2]连接，另一端与内管[11]连接。外管[4]上带有真空孔[3]，通过此孔将上述3个中空的环形空间抽成真空。当保温层的真空度达到规定的数值时，用专用设备密封此孔。外管[4]的一端用专用胎具加工成圆台形状，便于与内管[11]的焊接操作。焊接的条件是在内管[11]的加热伸长量达到设计值时，在恒温的状态下进行焊接，并且焊后应须恒温一定时间。
内管[11]根据不同井深，选用与其井深相适应的材质。当井深为1000m左右，其材质的屈服强度不小于420kN/mm2；当井深为1500m左右时，其材质的屈服强度不小于630kN/mm2；所有材质的含碳量均小于0.25％，目的是使钢材具有较好的可焊性能。外管[4]的内外表面可采用除锈后涂耐高温铝漆，也可进行热浸镀锌，通过多次试验，采用热浸镀锌。抽完真空后，封闭真空孔[3]的工艺技术是个特殊工艺过程，封闭质量对本稠油开采新型保温采油管的视导热系数大小敏感性很强。因此真空孔的封闭质量在具体实施中必须得到控制。内管[11]与外管[4]的预应力焊接，必须在恒温条件下进行，否则应力端的焊接质量将存在严重缺陷。
权利要求1.一种稠油开采新型保温采油管，由加厚接箍[1]、连接环[2]、真空孔[3]、外管[4]、B型隔热屏[5]、支撑环[6]、A型隔热屏[7]、减阻孔[8]、玻璃纤维绳[9]、端部支撑环[10]、内管[11]构成，其特征在于内管[11]上缠绕铝箔，在铝箔的外表面上螺旋缠绕玻璃纤维绳[9]，在玻璃纤维绳[9]上附有A型隔热屏[7]，在A型隔热屏[7]上套有B型隔热屏[5]，B型隔热屏[5]一端由连接环[2]支撑，另一端由支撑环[6]支撑，外管[4]一端与连接环[2]连接，另一端与内管[11]连接。
2.根据权利要求1所述稠油开采新型保温采油管，其特征在于加厚接箍[1]与内管[11]采用专用石油螺纹连接，之后再与连接环[2]焊接连接。
3.根据权利要求1所述稠油开采新型保温采油管，其特征在于A型隔热屏[7]及B型隔热屏[5]上设有减阻孔[8]。
4.根据权利要求1所述稠油开采新型保温采油管，其特征在于内管[11]与外管[4]之间有多个B型隔热屏[5]及多个支撑环[6]，最后一个B型隔热屏[5]由端部支撑环[10]支撑。
5.根据权利要求1所述稠油开采新型保温采油管，其特征在于外管[4]内外表面采用热浸镀锌。
专利摘要稠油开采新型保温采油管是为稠油抽油生产时为节省电能而设计的一种新型保温采油管，适应于抽油温度200℃环境工况。以往稠油抽油生产环节用钢管抽油，井下电加热功率达80－95kw，而用这种管抽稠油，井下电加热功率可在10kW以下。其具体结构如附图1所示。由加厚接箍[1]、连接环[2]、真空孔[3]、外管[4]、B型隔热屏[5]、支撑环[6]、A型隔热屏[7]、减阻孔[8]、玻璃纤维绳[9]、端部支撑环[10]、内管[11]构成。其特征是通过结构设计使保温层内形成3个相对独立中空且具有较高真空度的环形空间，并且空间内的所有辐射换热表面均由黑度系数很小的材料制成。
文档编号E21B17/00GK2544086SQ0224052
公开日2003年4月9日 申请日期2002年6月14日 优先权日2002年6月14日
发明者孟范中 申请人:孟范中