CN101260790B - 修井井口保温加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是修井井口保温加热装置，是石油工业采油注水井高寒地区带压修井作业时防止地面井口产生冰冻的防护装置，它包括柴油发电机组、加热控制柜、三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置、防盗阀保温加热装置；柴油发电机组与加热控制柜电缆连接，加热控制柜提供安全电压对上述各保温加热装置进行加热；上述各保温加热装置均为可拆卸的，由至少两个加热单体通过紧固螺栓固定在一起形成，各加热单体固定在一起后可将三闸板或四通或防盗阀扣合在其中。本发明拆装方便，夜晚采油注水井修井停止作业时，将本发明扣合安装在井口装置外，对井口装置加热保温，不会发生冰冻事故；而当第二天作业时，可以非常方便地将本发明拆卸下来，正常施工，大大地提高修井施工效率。

Description

修井井口保温加热装置

一、技术领域：

本发明涉及的是石油工业采油注水井高寒地区带压修井作业时防止地面井口产生冰冻的防护装置，具体涉及的是修井井口保温加热装置。 

二、背景技术：

在石油工业采油注水井带压修井作业中，油井井口装置裸露的主要散热部件包括三闸板、井口四通、防盗阀、地面裸露套管，其中三闸板下方连接井口四通，井口四通与地面裸露套管连接，井口四通的另外两个出口连接防盗阀。由于东北三大油田都处于开发中后期，采油注水井修井工作量很大，需要在寒冬季节继续进行施工。在白天修井施工中，起下油管等工作能保证地下水与地面装置中的水充分循环，不造成井口设备冰冻。晚上，停止施工时，天气寒冷，地面装置散热很快，很容易使三闸板等设备中的水冻结。为防止井口装置冻结，修井作业停止后，首先放掉高于三闸板位置的液体，但三闸板这个阀门组件中必然残留部分液体，位于其下方的井口四通、防盗阀、地面裸露套管也存有液体，这些液体冰冻后，使第二天继续施工困难，排除冰冻故障需要几个小时，严重影响了施工进度。为保证修井作业正常进行，需要对井口装置实施保温防冻工作，但在修井现场没有常备电源的情况下，如果选用太阳能提供热量，目前太阳能电池容量有限，储能能力不能满足散热需求的能量；如果选用燃油锅炉提供热量，但这又存在致命缺点，锅炉是晚上停止修井作业时，为井口装置保温加热使用，白天修井作业时需要停止锅炉运行。这需要锅炉功率不能很大，但热水循环管路很容易在低温时冻裂，如果把管路热水放空，又会造成很大浪费。因此急需研制一种在修井现场现有条件下，能够加热保温又不影响正常修井作业的井口冰冻防护装置。 

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种修井井口保温加热装置，用于解决井口设备在冬季修井施工中，夜晚停止作业时，发生冰冻事故的问题。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种修井井口保温加热装置  包括柴油发电机组、加热控制柜、三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置、防盗阀保温加热装置；柴油发电机组与加热控制柜电缆连接，加热控制柜提供安全电压对上述各保温加热装置进行加热； 

上述各保温加热装置均为可拆卸的，由至少两个加热单体通过紧固螺栓固定在一起形成，各加热单体固定在一起后形成的空腔的形状与相应的三闸板或井口四通或防盗阀的外形相同，可将三闸板或井口四通或防盗阀扣合在其中；所述的加热单体为壳体，壳体内壁有保温层，壳体内安装电加热元件，壳体外有连接件。 

地面裸露套管如果长时，本发明还包括地面套管保温加热装置，该保温加热装置为可拆卸的，由至少两个加热单体通过紧固螺栓固定在一起形成，各加热单体固定在一起后形成的空腔的形状地面套管的外形相同，可将地面套管扣合在其中；所述的加热单体为壳体，壳体内壁有保温层，壳体内安装电加热元件，壳体外有连接件。 

上述方案中的加热单体为二个。 

上述方案中的电加热元件为红外辐射加热管或电加热丝。 

有益效果： 

1、本发明中各保温加热装置由可拆卸的加热单体连接固定而成，拆装方便，既节约能源，又具有便携性，夜晚采油注水井修井停止作业时，将本发明扣合安装在井口装置外，可以对井口装置加热保温，保证井口装置在东北三大油田冬季施工中，不会发生冰冻事故；而当第二天开始作业时，可以非常方便地将本发明从井口装置上拆卸下来，进行正常施工，大大地提高修井施工效率。 

2、选用柴油发电机组，解决了现场没有常备电源的问题，使用方便，即时性强，同时利用加热控制柜把电压降为安全电压，用安全电压对井口装置加热，保证运行安全。 

3、经试验本发明，在夜晚持续加热保温14.5小时后，保温加热装置的测点温度25℃，已经达到稳定状态，远高于冰冻温度。第二天白天，井口装置可以正常使用，说明本发明达到了加热保温效果，能满足现场要求。 

四、附图说明：

图1是本发明中三闸板保温加热装置的结构示意图； 

图2是图1的俯视图； 

图3是图1的剖视图； 

图4是本发明中井口四通保温加热装置的结构示意图； 

图5是图4的外形图； 

图6是本发明中防盗阀保温加热装置的结构示意图； 

图7是图6的外形图； 

图8是本发明中地面套管保温加热装置的结构示意图； 

图9是图8的外形图； 

图10是本发明的电路方框图。 

1a、1b、1c左加热单体  2a、2b、2c右加热单体  3保温层  4a加热管4b、4c、4d电加热丝  5空腔  6连接件  7紧固螺栓  8电源输入插座  9电缆  10上加热单体  11下加热单体 

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明： 

实施例1： 

这种修井井口保温加热装置柴油发电机组、加热控制柜、三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置、防盗阀保温加热装置；柴油发电机组与加热控制柜电缆连接，加热控制柜提供安全电压对上述各保温加热装置进行加热，加热控制柜作为连结发电机组和各保温加热装置的核心部件，它主要包括控制柜、防爆接线盒、连接电缆和插头等，其中的控制柜主要完成变压、功率分配及安全防护等功能。 

考虑功率需求和装置的便携性及节能要求，本实施例选择2台相同功率的柴油发电机组，经过2台加热控制柜变压安全电压给三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置、防盗阀保温加热装置保温加热。当环境温度高于-20℃时，只要启动1台发电机即能满足加热要求，如此配置，既节约能源，又增加了装置的便携性，避免了仅选择一台发电机供电，体积大、笨重的问题。 

图1、图2、图3提供了本发明中三闸板保温加热装置的结构示意图，如图所示，本实施例中，三闸板保温加热装置由左、右两个加热单体(1a、2a)通过紧固螺栓7对扣安装在一起，可拆卸，左、右两个加热单体均为壳体，壳体内壁有保温层3，壳体内安装电加热元件，壳体外均有连接件6。左、右加热单体(1a、2a)的内壁均按照三闸板的外形尺寸设计，左加热单体1a与右加热单体2a对扣在一起，紧固螺栓7通过连接件6的通孔，即可将左、右两个加热单体(1a、2a)固定在一起，二者固定在一起后形成的空腔5的形状与三闸板的外形相同，可将三闸板扣合在其中。由于三闸板带有进出管线，所以左、右两个加热单体(1a、2a)在前面的连接部位留出一段台阶状空间，为管线留出空间。本实施例中的电加热元件为红外辐射加热管4a，该加热管4a为U型加热管，共有四个，该加热管4a接线端从装置内部伸出，由布置于两个加热单体上边的电源输入插座8和电缆9供电。当然本发明中的电加热元件不局限于红外辐射加热管4a，其他种类的电加热元件都可以。本实施例中各加热单体保温层3的保温材料选用耐高温陶瓷纤维，但不局限于此。本实施例中左、右加热单体(1a、2a)在加热管4a位置采用不锈钢板，其它位置采用镀锌铁皮制造。 

图4和图5提供了本发明中井口四通保温加热装置的结构示意图，如图所示，本实施例中，井口四通由左、右两个加热单体(1b、2b)通过紧固螺栓7对扣安装在一起，可拆卸，左、右两个加热单体均为壳体，半圆形，壳体内壁有保温层3，壳体内安装半圆形的电加热元件，壳体外有连接件6。左、右加热单体(1b、2b)的内壁均按照井口四通的外形尺寸设计，左加热单体1b与右加热单体2b对扣在一起，紧固螺栓7通过连接件6的通孔，即可将左、右两个加热单体(1b、2b)固定在一起，二者固定在一起后形成的空腔5的形状与井口四通的外形相同，可将井口四通扣合在其中，同时左、右两个加热单体(1b、2b)还设计有圆孔，井口四通另外两个出口通过这两个孔裸露在外。电加热元件为电加热丝4b，由布置于两个加热单体上的电源输入插座和电缆供电。各加热单体保温层3的保温材料选用耐高温陶瓷纤维。 

图6和图7提供了本发明中防盗阀保温加热装置的结构示意图，如图所示，本实施例中，防盗阀保温加热装置由上、下两个加热单体(10、11)通过紧固  螺栓7对扣安装在一起形成，上加热单体10为盖，其为封闭的空壳，空壳里填充保温层3，下加热单体11为方形壳体，壳体内壁有保温层3，壳体内安装电加热元件，上、下两个加热单体(10、11)扣合在一起后外形也为方形的，上、下加热单体(10、11)固定在一起后形成的空腔5的形状与防盗阀的外形相同，可将防盗阀扣合在其中。上、下两个加热单体(10、11)外有连接件6。电加热元件及保温层3的选材及安装方式与井口四通保温加热装置中的相同，电加热元件为电加热丝4d。根据井口装置需要，防盗阀保温加热装置为两套。 

本实施例的电路连接方式：发电机电缆连接到加热控制柜上，当气温低需要分别供电时，用两个加热控制柜的主输出插头分别插到三闸板左、右加热单体(1a、2a)的输入插座上。当气温高于-20℃时，用一台发电机供电时，把加热控制柜的主输出插头插到三闸板右加热单体2a的输入插座上，把三闸板右加热单体2a的输入插座下边并联的输出插头插到三闸板左保温加热单体1a的输入插座上。 

使用时，将四根电缆线从四个电缆线防爆入口引入防爆接线盒，将每根电缆线的二个铜线鼻子分别连接到左、右接线排上，每个接线排二个接线柱。扣好防爆接线盒后，能保证接线盒内防水、防油气等。 

无论选择两台还是一台发电机供电，加热控制柜与井口四通保温加热装置及两套防盗阀保温加热装置连接方式相同，都是将加热控制柜的其它三个输出插头分别***井口四通保温加热装置、两套防盗阀保温加热装置的输入插座上。 

实施例2： 

本实施例相比较实施例1来说，本实施例还包括地面套管保温加热装置，其它的与实施例1相同，当地面裸露套管如果长时，选取本实施例。图8和图9提供了本发明中地面套管保温加热装置的结构示意图，如图所示，本实施例中的地面套管保温加热装置为可拆卸的，由左、右两个加热单体(1c、2c)通过紧固螺栓7固定在一起形成的筒状体，两个加热单体固定在一起后形成的空腔的形状与地面套管的外形相同，也为筒形的，可将地面套管扣合在其中；两个加热单体为半圆形壳体，壳体内壁有保温层3，壳体内安装电加热元件，壳体外有连接件6。电加热元件及保温层3的选材及安装方式与井口四通保温加热装置  中的相同，电加热元件为电加热丝4c。 

本发明还可以将加热单体设计为三个或四个，相应的加热单体通过紧固螺栓7扣合在一起形成。 

图10是本发明的电路方框图，它提供了本发明总体上的电路连接关系，本发明中的所有电路连接为公知技术。 

本发明将传统的加热装置设计为可拆卸的，夜晚采油注水井修井停止作业时，将本发明扣合安装在井口保温装置外，用紧固螺栓7紧固，然后联接安装配电***，启动柴油发电机，利用加热控制柜把电压降为安全电压，用安全电压对井口装置加热，运行安全，使井口保温装置在寒冷的夜晚也不会发生冰冻事故；而当第二天开始作业时，可以非常方便地将本发明从井口保温装置上拆卸下来，进行正常施工，大大地提高修井施工效率。 

为了测试本发明的加热保温效果，利用实施例1分别进行了室内、室外试验，此次试验为保密进行的，参加人员为本发明的发明人。 

室内试验：室内试验达到稳定状态以后，三闸板左加热单体电加热管4a温度达到148.2℃，三闸板右加热单体电加热管4a温度达到196.5℃，井口四通保温加热装置内壁温度为127.9℃，防盗阀保温加热装置内壁温度为74.3℃。室内试验时，三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置和防盗阀保温加热装置的外壁温度接近室温。试验结果说明所有保温加热装置的保温效果很好，达到了本发明保温设计目的。 

室外试验：在第一天17:30分至18:02分进行现场试验期间，温度持续升高，由于室外温度为-11.6℃，对流换热强烈，温升较慢。试验持续到第二天8:00分，持续加热保温14.5小时后，三闸板、井口四通、防盗阀的测点温度都在20℃左右，已经达到稳定状态，远高于冰冻温度。第二天8:35分，井口装置可以正常使用，说明本发明达到了保温加热的目的，满足带压修井作业的需要。 

Claims (5)

1.一种修井井口保温加热装置，其特征在于：这种修井井口保温加热装置包括柴油发电机组、加热控制柜、三闸板保温加热装置、井口四通保温加热装置、防盗阀保温加热装置；柴油发电机组与加热控制柜电缆连接，加热控制柜提供安全电压对上述各保温加热装置进行加热；

上述各保温加热装置均为可拆卸的，由至少两个加热单体通过紧固螺栓(7)固定在一起形成，各加热单体固定在一起后形成的空腔的形状与相应的三闸板或井口四通或防盗阀的外形相同，可将三闸板或井口四通或防盗阀扣合在其中；所述的加热单体为壳体，壳体内壁有保温层(3)，壳体内安装电加热元件，壳体外有连接件(6)；

柴油发电机组为2台，经过2台加热控制柜将电压变压为安全电压，当气温低需要分别供电时，用两个加热控制柜的主输出插头分别插到三闸板左、右加热单体(1a、2a)的输入插座上；当气温高于-20℃时，用一台发电机供电时，把加热控制柜的主输出插头插到三闸板右加热单体(2a)的输入插座上，把三闸板右加热单体(2a)的输入插座下边并联的输出插头插到三闸板左保温加热单体(1a)的输入插座上。

2.根据权利要求1所述的修井井口保温加热装置，其特征在于：还包括地面套管保温加热装置，该保温加热装置为可拆卸的，由至少两个加热单体通过紧固螺栓(7)固定在一起形成，各加热单体固定在一起后形成的空腔的形状与地面套管的外形相同，可将地面套管扣合在其中；所述的加热单体为壳体，壳体内壁有保温层(3)，壳体内安装电加热元件，壳体外有连接件(6)。

3.根据权利要求1或2所述的修井井口保温加热装置，其特征在于：所述的加热单体为二个或三个或四个。

4.根据权利要求1或2所述的修井井口保温加热装置，其特征在于：所述的电加热元件为红外辐射加热管或电加热丝。

5.根据权利要求1或2所述的修井井口保温加热装置，其特征在于：所述的加热单体保温层(3)的保温材料选用耐高温陶瓷纤维。 

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