一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置的制作方法

1.本发明涉及石油开采油井加热技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置。


背景技术：

2.油井为开采石油，按油田开发规划的布井系统所钻的孔眼，石油由井底上升到井口的通道。油井是通过钻井方法钻成的孔眼。一般油井在钻达油层后，下入油层套筒，并在套筒与井壁间的环形空间注入油井水泥，以维护井壁和封闭油、气、水层，后按油田开发的要求用射孔枪射开油层，形成通道，下入油管，用适宜的诱流方法，将石油由油井井底上升到井口。随着油藏不断深入开采，稠油井、高凝油井数量不断增加。在采油和输油过程中，稠油和高凝油在低温状态下会出现凝固结蜡和堵塞等现象，使采油和输油无法正常生产。利用电磁加热是解决上述问题的一种有效方法，电磁加热器是现今工业领域和民用设备中最广泛的一种加热方式，其本质就是利用电磁感应在柱体内产生涡流来给加热工件的电加热，它是把电能转换为电磁能，再由电磁能转换为电能，电能在金属内部转变为热能，达到加热金属的目的，从而杜绝了明火在加热过程中的危害和干扰，是一种环保加热方案。电磁感应加热主要分4种频率的感应加热：低频、中频、超音频、高频。因为电磁加热圈本身并不发热，而且是采用绝缘材料和高温电缆制造，所以不存在着像原电热圈的电阻丝在高温状态下氧化而缩短使用寿命的问题，具有使用寿命长、升温速率快、无需要维修等优点，减少了维修时间，降低了成本。
3.但是现有的油井电磁加热装置，传热效率低，无法快速将热量传递到稠油和高凝油中，热量分布不够均匀，导致稠油和高凝油受热不均，容易发生堵塞现象。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置，本发明所要解决的问题是：如何加强油井电磁加热装置的传热效率，将热量快速传递到稠油和高凝油中，使得热量分布更加均匀，避免产生堵塞现象。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置，包括油管、套筒、超声波发生器和若干组电磁加热器，所述电磁加热器和所述套筒均套设于所述油管外侧，且所述电磁加热器设于所述套筒内侧，所述超声波发生器设于所述套筒外壁顶部，且所述超声波发生器输出端延伸至所述套筒内侧顶部，所述油管外壁设有石墨烯外层，所述油管内壁设有钢质内层，所述石墨烯外层和所述钢质内层之间设有铜质中间层，所述套筒内壁设有热量反射层，所述石墨烯外层外壁远离所述热量反射层一侧设有若干个第一传热环，所述第一传热环延伸至所述铜质中间层内部，所述铜质中间层外壁靠近所述石墨烯外层一侧设有若干个第二传热环，所述第二传热环延伸至所述石墨烯外层内侧，所述铜质中间层外壁远离所述石墨烯外层一侧设有若干个第三传热环，所述第三传热环延伸至所述钢质内层内部，所述钢质内层外壁靠近所述铜质中间层一侧设有若
干个第四传热环，所述第四传热环延伸至所述铜质中间层内部，所述套筒内壁设有若干个第一限位环，所述第一限位环内壁设有若干个第二限位环，所述第一限位环和所述第二限位环均延伸至所述热量反射层内部。
6.在一个优选的实施方式中，所述油管底部延伸至所述套筒下方设有进油口，所述油管顶部延伸至所述套筒上方设有出油口。
7.在一个优选的实施方式中，相邻两组所述电磁加热器的间距均相等。
8.在一个优选的实施方式中，所述第一传热环与所述石墨烯外层的材质相同，所述第四传热环与所述钢质内层的材质相同，所述第二传热环和所述第三传热环与所述铜质中间层的材质相同。
9.在一个优选的实施方式中，所述第一传热环与所述第二传热环交错设置，所述第二传热环与所述第三传热环交错设置，所述第三传热环与所述第四传热环交错设置，所述第四传热环与所述第一传热环交错设置。
10.在一个优选的实施方式中，所述第一传热环的厚度等于所述铜质中间层厚度的二分之一，所述第二传热环的厚度等于所述石墨烯外层厚度的二分之一，所述第三传热环的厚度大于所述钢质内层厚度的二分之一，所述第三传热环的厚度小于所述钢质内层厚度的五分之三，所述第四传热环的厚度等于所述铜质中间层厚度的二分之一。
11.在一个优选的实施方式中，所述第一限位环和所述第二限位环的厚度之和小于所述热量反射层厚度的二分之一。
12.在一个优选的实施方式中，所述第二限位环的厚度大于所述第一限位环的厚度，相邻两个所述第二限位环之间的距离等于所述第一限位环的厚度。
13.本发明的技术效果和优点：
14.1、本发明通过设置油管、套筒、电磁加热器和超声波发生器，可对热量进行扩散处理，可加强热量分布的均匀性，使得油管受热更加均匀；
15.2、本发明通过设置石墨烯外层、钢质内层、铜制中间层和热量反射层，可对热量进行反射，保证热量向油管传递，可有效减少热量流失，热量传递过程中采用石墨烯外层和铜质中间层进行传递，对热量传递效率更高，可快速将热量传递到稠油和高凝油中；
16.3、本发明通过设置第一传热环、第二传热环、第三传热环和第四传热环，第一传热环和第二传热环可有效加强石墨烯外层和铜质中间层的传热效果和连接效果，第三传热环和第四传热环可有效加强铜质中间层和钢制内层的传热效果和连接效果，稳定性更佳，热量分布更加均匀；
17.4、本发明通过设置第一限位环和第二限位环，可对热量反射层进行双重限位，可加强热量反射层与套筒的连接效果，可有效加强热量反射层的稳定性，延长装置的使用寿命。
附图说明
18.图1为本发明整体的主视剖面图。
19.图2为本发明整体的主视图。
20.图3为本发明油管的主视图。
21.图4为本发明图1中a处的放大示意图。
22.图5为本发明图1中b处的放大示意图。
23.图6为本发明整体的俯视剖面图。
24.附图标记为：1油管、2套筒、3电磁加热器、4超声波发生器、 5石墨烯外层、6钢质内层、7铜质中间层、8热量反射层、9第一传热环、10第二传热环、11第三传热环、12第四传热环、13第一限位环、14第二限位环、15进油口、16出油口。
具体实施方式
25.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
26.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
27.如图1-6所示的一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置，包括油管1、套筒2、超声波发生器4和若干组电磁加热器3，所述电磁加热器3和所述套筒2均套设于所述油管1外侧，且所述电磁加热器3设于所述套筒2内侧，所述超声波发生器4设于所述套筒2外壁顶部，且所述超声波发生器4输出端延伸至所述套筒2内侧顶部，所述油管1外壁设有石墨烯外层5，所述油管1内壁设有钢质内层6，所述石墨烯外层5和所述钢质内层6之间设有铜质中间层7，所述套筒2内壁设有热量反射层8，所述石墨烯外层5外壁远离所述热量反射层8一侧设有若干个第一传热环9，所述第一传热环9延伸至所述铜质中间层7内部，所述铜质中间层7外壁靠近所述石墨烯外层5一侧设有若干个第二传热环10，所述第二传热环10延伸至所述石墨烯外层5内侧，所述铜质中间层7外壁远离所述石墨烯外层5一侧设有若干个第三传热环11，所述第三传热环11延伸至所述钢质内层6内部，所述钢质内层6外壁靠近所述铜质中间层7一侧设有若干个第四传热环12，所述第四传热环12延伸至所述铜质中间层7内部；
28.所述油管1底部延伸至所述套筒2下方设有进油口15，所述油管1顶部延伸至所述套筒2上方设有出油口16，油井中的油从进油口15进入油管1内部，从出油口16排出油管1；
29.相邻两组所述电磁加热器3的间距均相等，保证套筒2和油管1 之间的热量均匀分布；
30.所述第一传热环9与所述石墨烯外层5的材质相同，所述第四传热环12与所述钢质内层6的材质相同，所述第二传热环10和所述第三传热环11与所述铜质中间层7的材质相同，保证各层之间的传热效率；
31.所述第一传热环9与所述第二传热环10交错设置，所述第二传热环10与所述第三传热环11交错设置，所述第三传热环11与所述第四传热环12交错设置，所述第四传热环12与所述第一传热环9交错设置，可加强油管1各层之间的稳定性，同时传热更加均匀；
32.所述第一传热环9的厚度等于所述铜质中间层7厚度的二分之一，所述第二传热环
10的厚度等于所述石墨烯外层5厚度的二分之一，所述第三传热环11的厚度大于所述钢质内层6厚度的二分之一，所述第三传热环11的厚度小于所述钢质内层6厚度的五分之三，所述第四传热环12的厚度等于所述铜质中间层7厚度的二分之一，可在保证油管1各层强度的同时，加强传热效率。
33.实施方式具体为：使用时，通过设置油管1、套筒2、电磁加热器3、超声波发生器4、石墨烯外层5、钢质内层6、铜制中间层7、热量反射层8、第一传热环9、第二传热环10、第三传热环11和第四传热环12，开启电磁加热器3和超声波发生器4，电磁加热器3进行加热产生热量，热量反射层8对热量进行反射，保证热量向油管1 传递，可有效减少热量流失，超声波发生器4产生超声波，超声波对热量进行扩散处理，可加强油管1和套筒2之间热量分布的均匀性，使得油管1受热更加均匀，石墨烯外层5可对热量进行快速吸收传递，石墨烯外层5的热量快速均匀传递到铜质中间层7中，铜质中间层7 可将接收的热量进行快速传递到钢质内层6中，钢质内层6对稠油和高凝油进行加热处理，热量传递过程中采用石墨烯外层5和铜质中间层7进行传递，对热量传递效率更高，可快速将热量传递到稠油和高凝油中，第一传热环9和第二传热环10可有效加强石墨烯外层5和铜质中间层7的传热效果和连接效果，第三传热环11和第四传热环 12可有效加强铜质中间层7和钢制内层6的传热效果和连接效果，稳定性更佳，热量分布更加均匀，稠油和高凝油受热均匀，可有效避免发生堵塞现象；该实施方式具体解决了背景技术中现有的油井电磁加热装置，传热效率低，无法快速将热量传递到稠油和高凝油中，热量分布不够均匀，导致稠油和高凝油受热不均，容易发生堵塞现象的问题。
34.如附图1和附图4-5所示的一种基于叠加传热的大功率油井电磁加热装置，还包括设置于所述套筒2内壁的若干个第一限位环13，所述第一限位环13内壁设有若干个第二限位环14，所述第一限位环 13和所述第二限位环14均延伸至所述热量反射层8内部；
35.所述第一限位环13和所述第二限位环14的厚度之和小于所述热量反射层8厚度的二分之一，保证热量反射层8的整体强度；
36.所述第二限位环14的厚度大于所述第一限位环13的厚度，相邻两个所述第二限位环14之间的距离等于所述第一限位环13的厚度，保证第一限位环13和第二限位环14对热量反射层8进行双重限位，同时多个第二限位环14之间的间隔可有效加强热量反射层8与第一限位环13和第二限位环14的连接效果，使得热量反射层8稳定性更佳。
37.实施方式具体为：使用时，通过设置第一限位环13和第二限位环14，第一限位环13和第二限位环14可对热量反射层8进行双重限位，可加强热量反射层8与套筒2的连接效果，可有效加强热量反射层8的稳定性，延长装置的使用寿命。
38.本发明工作原理：
39.参照说明书附图1-6，通过设置油管1、套筒2、电磁加热器3、超声波发生器4、石墨烯外层5、钢质内层6、铜制中间层7、热量反射层8、第一传热环9、第二传热环10、第三传热环11和第四传热环12，可对热量进行反射，保证热量向油管1传递，可有效减少热量流失，可对热量进行扩散处理，可加强热量分布的均匀性，使得油管1受热更加均匀，热量传递过程中采用石墨烯外层5和铜质中间层 7进行传递，对热量传递效率更高，可快速将热量传递到稠油和高凝油中，稳定性更佳，可有效避免发生堵塞现象；
40.进一步的，参照说明书附图1和附图4-5，通过设置第一限位环 13和第二限位环
14，第一限位环13和第二限位环14可对热量反射层8进行双重限位，可加强热量反射层8与套筒2的连接效果，可有效加强热量反射层8的稳定性，延长装置的使用寿命。
41.最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
42.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
43.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。