专利名称：空心抽油杆电加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种用于油田的加热装置，更具体地就，关于一种用于稠 油或高凝油抽油井井筒的电加热装置。
背景技术：
现在油田抽油过程中多数采用热水(或热油)循环伴热开釆的方法，即使
加热过的液体从中间套管10、油管9之间进入，再从中间套管IO和外套管(图 中未示出)之间返回地面。这种加热方法存在热效率低，不适应特稠油、超稠 油的开釆。
另一种常用的方法是使用深井石油电磁加热装置，该深井石油电磁加热装 置由地面供电电源、井下电磁加热器、油管、套管构成。其中加热器的结构由 内向外为油管、绝缘层、铜线圏、绝缘材料。工作原理是向铜线圏供电后形成 磁场，在油管上形成涡流而产生热量，用以加热原油。但是这种方法结构复杂， 在油管和套管之间设置绝缘材料、铜线及绝缘层较为困难，且故障多、不方便。
为此，中国专利第92216143.7号中曾公开了 一种交流电热抽油杆伴热装置， 该伴热装置包括有供电装置、加热电缆、电路联接器及空心抽油杆，在使用时 使电缆、电路联接器与空心抽油杆形成一回路，并在通电后加热周边的稠油或 高凝油，便于釆用。但是该专利中的伴热装置需要抽油杆短节来实现加热电缆 与空心抽油杆的连接，具有结构复杂的问题，同时釆用的加热电缆不能满足现 有油田开采的要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种空心抽油杆电加热装置， 该电加热装置通过对内部的加热电缆的结构改进，使其符合现有开釆环境的要
求。同时通过对电路联接器的结构改进，使得使用更加方便与简单。
本实用新型中的空心抽油杆电加热装置包括有供电装置、特种加热电缆、
空心抽油杆及电路联接器，其中
所述供电装置通过供电电缆与变压器连接，将所述变压器提供的三相 380V、 50Hz交流电变成50Hz-500Hz、 0-2500V的单相交流电，所述供电装置 的火线通过供电电缆与所述特种加热电缆连接；
所述特种加热电缆能自由下入与提出的置于所述空心抽油杆的通孔内，所 述特种加热电缆的最底端通过电路联接器与所述空心抽油杆连接。
所述电路联接器包括由低碳合金钢材料制成的底座、插头及填充在所述底 座与插头之间的填充介质，其中底座与所述空心抽油杆的底端采用螺紋连接， 所述插头与所述特种加热电缆焊接，所述底座与所述插头间的填充介质为导电 膏。
所述特种加热电缆的中心为用于提供足够抗拉强度的钢芯，所述钢芯的外 侧包有一层特殊编织的导体，在所述导体的外面依次设有绝缘层和保护套；所 述特殊编织的导体由27根00.52铜线绞合成为 一股，再由同样结构的6股铜线 围绕钢芯绞合，节距比不大于15/30。
所述钢芯为钢丝绳。
所述特种加热电缆外部为钢管，中心为铜导体，在所述铜导体与所述钢管 之间为绝缘层。
所述供电装置釆用立式结构，在立式壳体内部的上方设有机芯，底部设有 变压器，在所述机芯与变压器之间设有隔离部。
所述机芯包括有整流电路、滤波电路、逆变电路、控制部分、及显示部分。
所述变压器为中频输出变压器，该中频输出变压器包括有铁基非晶合金材 料制成的环形结构，及绕制在所述环形结构上的多股换位铜导线。
所述绝缘层与保护套被合并成一体。
本实用新型中的空心抽油杆电加热装置优点在于结构简单，安装容易、成 本较低、调整方便，易于实现自动化。是稠油(或高凝油)开釆的最有效、最
经济、最安全的油井加热装置。
图l是本实用新型中电加热装置的结构示意图； 图2是本实用新型中特种电缆实施例一的结构示意图； 图3是本实用新型中特种电缆实施例二的结构示意图； 图4是本实用新型中供电装置的结构示意图； 图5是本实用新型中供电装置的电路原理图； 图6是本实用新型中的电路联接器的结构示意图； 图7是本实用新型中特种加热电缆的立体示意图； 图8是本实用新型中机芯的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。 如图i所示，本实用新型中空心抽油杆的电加热装置包括有供电装置2、 特种电缆3、电路联接器5及空心抽油杆4。其中
供电装置2通过供电电缆12与变压器1连接，将由变压器1提供的三相 380V、 50Hz交流电变成50Hz-500Hz、 0-2500V的单相交流电。如图4所示， 供电装置2采用立式结构(也可以釆用分体结构)，即在立式壳体22内设置有 机芯28和变压器21，其中机芯28在上，变压器21在下，机芯28和变压器21 之间设有隔离部29。机芯28的发热元件比较多，釆用了正负母排重叠的技术， 如图8所示，在正负母排之间只有几毫米的绝缘材料，使母排对外部的集肤效 应降到最小，并釆用了 8个电解电容，其排布方式使其达到了最好的均流效果。 由于此技术对本领域的技术人员来说是很容易实现的，因此不再详细说明。本 实用新型中的供电装置2釆取强制风冷的散热形式，并釆用独立风道，即防尘 防雨雪，又作到了通风的良好性。变压器21为中频输出变压器，其结构形式为 干式变压器，为了减小损耗，降低噪声，提高效率，釆用了铁基非晶合金材料
制成的环形结构(也可釆用其它导磁材料和结构形式)，使磁路最短，重量最小。 线圏导线釆用多股换位铜导线绕制，大大降低了由于电源频率较高导线集肤效 应和邻近效应产生的涡流损耗。由于变压器其他部分与现有技术相同，因此也 不再详细说明。
如图5所示，供电装置2包括有整流电路23、滤波电路24、逆变电路25、 控制部分26、显示部分27及变压器21，其工作原理是通过电力二极管和电 解电容组成电容滤波的三相不可控整流电路，将交流电转换为直流电，再通过 控制部分26中的程序控制由电力半导体器件组成的逆变电路的开关，将工频 (50Hz)变换为中频(50Hz-500Hz)，然后由中频变压器21输出到特种加热电缆 3，通过电流的集肤和邻近效应对油层加热。逆变电路的控制程序釆用电压空间 矢量(SVPWM)的脉宽调制方法生成正弦波，与传统的中频电源相比具有直 流电压利用率高、谐波成分少、控制简单，数字化实现方便等优点。由于供电 装置的电路为现有技术，作为本领域的技术人员在上述原理的启示下是很容易 实现的，因此不再详细说明。
如图1所示，特种加热电缆3通过电缆引入器8、供电电缆13与供电装置 2的火线连接，同时特种加热电缆3在空心抽油杆4的通孔内引入深井底下， 同时空心抽油杆4穿过空心环流泵6。特种加热电缆3与空心抽油杆4构成回 路，组成集肤效应加热体，对油井进行加热，使油井获得80-120W/m的加热量， 油温可达6(TC-8(TC，维持特、超稠油(或高凝油)油井的正常生产。由于空心 抽油杆4的铁磁材质决定只有在其内表面有电流流动，外表面没有电压和电流， 只有漏电压和漏电流，而漏电压只有几十毫伏，漏电流也只有几十毫安，对生 产是十分安全的。
如图2所示，特种加热电缆3为提高电缆的抗拉强度，其中心为釆用钢丝 绳的钢芯17，总体抗拉强度可提高到1.5-3t。钢丝绳17的外部包覆有特殊编织 的导体(电缆芯线)18，钢丝绳17的直径一般为25-35mm2，取决于油井加热 时电缆的额定电流。如图7所示，特殊编织的导体18由27根0O.52铜线绞合 成为一股，再由同样结构的6股铜线围绕钢芯17绞合，节距比不大于15/30, 这样可以避免某些铜线由于受力不均而起鼓的现象。导休18的外面依次包覆有 均由聚醚砜酮树脂(PPESK)材料制成的绝缘层19和保护套20 (绝缘层19和
保护套20可以合并成一整体，也可以采用其它耐高温绝缘材料)，其中绝缘层 19和保护套20的厚度取决于油井加热所需的电压。且该绝缘层19和保护套20 的耐高温度为250°C。
如图3所示，本实用新型中的特种电缆3也可以釆用钢错电缆，该钢铠电 缆的外部为钢管30，中心为铜导体31，在铜导体31与钢管30之间为绝缘层 32。釆用该钢铠电缆可以提高抗拉强度和使用寿命。该钢铠电缆中的绝缘层32 由聚醚砜酮树脂(PPESK)材料制成。
如图6所示，电路联接器5由三部分组成底座50、插头51和填充介质 52。其中底座50釆用低碳合金钢材料加工而成，与空心抽油杆4底端通过螺紋 连接。插头51为铜棒，与特种加热电缆3焊接。底座50与插头51间的填充介 质52为导电贵。由于电路联接器5与空心抽油杆4底端之间通过螺紋连接，从 而可以实现特种加热电缆3在空心抽油杆4内自由下入与提出的功能。
如图l所示，本实用新型中电加热装置的使用过程如下
首先利用供电装置2将由供电电源l通过供电电缆12提供的三相380V、 50Hz交流电源转换成50Hz-500Hz的单相交流电，再通过供电电缆13提供给特 种加热电缆3送入井下，其中特种加热电缆3置于空心抽油杆4的通孔内，与 空心抽油杆4一起穿过空心环流泵6，即在油井的底部利用电路联接器5与空 心抽油杆4构成回路，组成集肤效应加热体，对油井进行加热，使油井获得 80-120W/m的加热量，油温可达60°C-80°C，而维持特、超稠油(或高凝油) 油井的正常生产。
综上所述，本实用新型中的电加热装置具有下述优点
1、 特种加热电缆的改进，可以适应现有开釆的要求，同时可以耐高温250。C。
2、 输出变压器26的铁芯为环形，材料为非晶态，具有造价低，效率高， 运行十分可靠的优点。
权利要求1、一种空心抽油杆电加热装置，包括有供电装置(2)、特种加热电缆(3)、空心抽油杆(4)及电路联接器(5)，其特征在于:所述供电装置(2)通过供电电缆与变压器连接，将所述变压器提供的三相380V、50Hz交流电变成50Hz-500Hz、0-2500V的单相交流电，所述供电装置(2)的火线通过供电电缆与所述特种加热电缆(3)连接；所述特种加热电缆(3)能自由下入与提出的置于所述空心抽油杆(4)的通孔内，所述特种加热电缆(3)的最底端通过电路联接器(5)与所述空心抽油杆(4)连接。
2、 根据权利要求l中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述电 路联接器(5)包括由低碳合金钢材料制成的底座、插头及填充在所述底座与插 头之间的填充介质，其中底座与所述空心抽油杆(4)的底端采用螺紋连接，所 述插头与所述特种加热电缆(3)焊接，所述底座与所述插头间的填充介质为导 电嗇。
3、 根据权利要求1中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述特 种加热电缆(3)的中心为用于提供足够抗拉强度的钢芯(17)，所述钢芯(17) 的外侧包有一层特殊编织的导体(18)，在所述导体(18)的外面依次设有绝缘 层(19)和保护套(20);所述特殊编织的导体(18)由27根00.52铜线绞合 成为一股，再由同样结构的6股铜线围绕钢芯(17)绞合，节距比不大于15/30。
4、 根据权利要求3中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述钢 芯(17)为钢丝绳。
5、 根据权利要求1中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述特 种加热电缆(3)外部为钢管(30),中心为铜导体(31)，在所述铜导体与所述 钢管之间为绝缘层(32)。
6、 根据权利要求3或5中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所 述绝缘层(19、 32)和保护套(20)的材料为耐温为250'C的聚醚砜酮树脂材料。
7、 根据权利要求l中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述供 电装置(2)釆用立式结构，在立式壳体(22)的内部的上方设有机芯(28)， 底部设有变压器(21),在所述机芯与变压器之间设有隔离部(29)。
8、 根据权利要求7中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述机 芯(28)包括有整流电路(23)、滤波电路(24)、逆变电路(25)、控制部分(26)、 及显示部分(27)。
9、 根据权利要求7或8中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所 述变压器(21)为中频输出变压器，该中频输出变压器包括有铁基非晶合金材 料制成的环形结构，及绕制在所述环形结构上的多股换位铜导线。
10、 根据权利要求3中所述的空心抽油杆电加热装置，其特征在于所述 绝缘层(19)与保护套(20)合并成为一体。
专利摘要本实用新型公开了一种空心抽油杆电加热装置，其包括有供电装置、特种加热电缆、空心抽油杆及电路联接器。供电装置通过供电电缆与变压器连接，将所述变压器提供的三相380V、50Hz交流电变成50Hz-500Hz、0-2500V的单相交流电，同时所述供电装置的火线通过供电电缆与所述特种加热电缆连接；所述特种加热电缆的中心为用于提供足够抗拉强度的钢芯，所述钢芯的外侧包有一层特殊编织的导体，在所述导体的外面依次设有绝缘层和保护套；所述特种加热电缆可自由下入与提出的置于所述空心抽油杆的通孔内，所述特种加热电缆的最底端通过电路联接器与所述空心抽油杆连接。
文档编号E21B43/24GK201202460SQ200820079168
公开日2009年3月4日 申请日期2008年2月22日 优先权日2008年2月22日
发明者朱成林 申请人:朱成林