CN103835689B - 油层电加热采油装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油层电加热采油装置，其包括有专用变压器、控制柜、用于连接专用变压器和控制柜的输入电缆、输出电缆、用于输出稠油的油管及空心螺杆泵，在油管的外壁面通过多个电缆卡子紧贴固定有多根钢铠加热电缆，所述加热钢铠电缆均匀地分布在油管的周围，在所述钢铠加热电缆在抽油井内的端部由一个伴热电缆卡子连接形成封闭的回路。

Description

油层电加热采油装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种油层电加热采油装置，更具体地说，涉及一种用于稠油或高凝油开采并适用于海上油田的油层电加热采油装置及其使用方法。
背景技术
目前，开采稠油或高凝油普遍采用的是注汽方法，而海上油田，特别是渤海湾油田，大多采用注水方式开发中质稠油，即注入热水到油层后使油层温度上升，由于海上油田注水的路程很长，但到达油层处的热水温度往往低于油层温度，使油层受到冷伤害，反而使油层内原油变稠，采收率低，如此必须对注入的水加热到足够高的温度，使之成为高温热水(或蒸汽)进入油层。这样就必须采用大容量的加热炉，加热炉因为占地面积大，且有明火不安全，无法在海上油田中进行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种油层电热采油装置及其使用方法，采用这种油层电热采油装置可以符合现有油井环境要求，更能在海上油田中广泛使用。
本发明中的油层电加热采油装置包括有专用变压器、控制柜、用于连接专用变压器和控制柜的输入电缆、输出电缆、用于输出稠油的油管及空心螺杆泵，在所述油管的外壁面紧贴有多根钢铠加热电缆，所述钢铠加热电缆均匀地分布在油管的周围，在所述钢铠加热电缆在抽油井内的端部由一个伴热电缆卡子连接形成封闭的回路。
所述钢铠加热电缆由多个电缆卡子固定并紧贴在所述油管的外壁面。
所述电缆卡子由两个半圆形弧钢制成，其中两个半圆形弧钢的一端通过铰链相互铰接，另一端通过螺栓、螺母可拆卸的连接，所述电缆卡子在所述半圆形弧钢的内壁固定设置有与所述钢铠加热电缆数量一致的U型卡槽，所述U型卡槽对所述钢铠加热电缆形成半包覆状的固定。
所述伴热电缆卡子由两个半圆形弧钢制成，其中两个半圆形弧钢的一端通过铰链相互铰接，另一端通过螺栓、螺母可拆卸的连接，所述两个半圆形弧钢的一端形成用于连接所述钢铠加热电缆的折弯部，所述伴热电缆卡子在所述半圆形弧钢的内壁固定设置有与所述钢铠加热电缆数量一致的U型卡槽，所述U型卡槽对所述钢铠加热电缆形成半包覆状的固定，并在一端形成用于连接所述钢铠加热电缆的折弯部。
所述两个半圆形弧钢的内壁面上设置有凹槽，并在每个凹槽内嵌设固定有所述U型卡槽，所述钢铠加热电缆恰好置入所述U型卡槽内。
所述钢铠加热电缆由钢管护套和穿入所述钢管护套内的加热电缆组成，所述钢管护套与所述加热电缆组成集肤效应加热体，并在钢管护套与所述加热电缆之间设置有耐高温的绝缘层。
所述钢管护套由低碳钢制成，所述绝缘层的材料是耐高温在250℃的聚醚砜酮。
所述输入电缆在非埋地敷设段穿设有保护管，同时所述控制柜设置有由40×4镀锌扁钢制成的接地线，所述接地线与由50×5×2500镀锌角钢制成的接地体连接，所述接地体直接***地面接地。
所述钢铠加热电缆通过防爆接线盒与所述输出电缆连接。
本发明中油层电加热采油装置的使用方法是在通电加热时，在油井的油管外注入每天10-20吨的水，注入的水被加热后进一步加热油层，使油层表面往下5～12m的油层均获得50～60℃的温度，使油层中的稠油顺利的进入所述油管而被采出地面。
本发明中的油层电加热采油装置具有结构简单，成本较低，调整方便，易于实现自动化，是海上稠油开发的理想工具。
附图说明
图1为本发明中油层电加热采油装置的结构示意图。
图2为本发明中电缆卡子和伴热电缆卡子的剖视示意图。
图3为本发明中伴热电缆卡子的纵向剖视示意图。
图4为本发明中电缆卡子的纵向剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作详细说明。
如图1所示，本发明中的油层电加热采油装置包括有专用变压器1、控制柜2、用于连接专用变压器1和控制柜2的输入电缆3、输出电缆4、空心螺杆泵17、油管11、以及紧贴在油管11外壁面的多根钢铠加热电缆12，在钢铠加热电缆12延伸入抽油井内的端部通过伴热电缆卡子20连接形成封闭的回路。其中：
专用变压器1将外界的供电转换成钢铠加热电缆12所需的电压，在专用变压器的前端安装有总开关21，专用变压器1通过输入电缆3与控制柜2连通，并在输入电缆3延伸出地面的位置，即非埋地敷设段穿设有保护管5，防止输入电缆3被破坏，控制柜2设置有由40×4镀锌扁钢制成的接地线6，接地线6与由50×5×2500镀锌角钢制成的接地体7连接，接地体7按规范埋地，如图1所示。
控制柜2通过输出电缆4与钢铠加热电缆12连接，同时通过螺杆泵电源电缆8与空心螺杆泵17的泵上驱动杆10连通，由控制柜2分别对钢铠加热电缆12和泵上驱动杆10控制作业。
油管11直接延伸入抽油井内预留的套管15内，在油管11与套管15之间形成供水注入的间隙，在油管11内设置有空心螺杆泵17，空心螺杆泵17的上端通过螺杆泵上接头16与泵上驱动杆10连接，在空心螺杆泵17的另一端由螺杆泵下接头18连接固定。利用泵上驱动杆10驱动空心螺杆泵17，将油管11位于空心螺杆泵17下方的稠油输送至空心螺杆泵17的上方，并进一步输出，实现采油的过程。如图2所示，在油管11的外壁面紧紧贴设并均匀分布有6根(数量根据需要设计，可以是4根，也可以是8根，或更多)钢铠加热电缆12，钢铠加热电缆12的中部由多个电缆卡子14固定后紧贴在油管11的外壁面。钢铠加热电缆12的上端通过防爆接线盒9分别与输出电缆4连接。
施工时本发明为了对钢铠加热电缆12的保护，在油管11外与套管15之间设有多个油管扶正器19，确保油管11的位置，同时在泵上驱动杆10与油管11之间也设有多个泵上扶正器13，确保泵上驱动杆10的稳步转动。
在抽油井的末端，通过一伴热电缆卡子20连接固定每根钢铠加热电缆12，在对钢铠加热电缆12进行固定的同时还使得钢铠加热电缆12形成回路，在通电状态下可以均匀加热，从而可以使与其紧贴在一起的油管11均匀受热，对油管11内的稠油或注入的水进行加热，同时防止油层受到冷伤害，确保油层内原油的流动性。
如图2和图4所示，电缆卡子14由两个半圆形弧钢制成，其中半圆形弧钢的一端通过铰链22相互铰接，另一端通过螺栓、螺母23可拆卸的连接。为了对油管11形成更好的加热效果，钢铠加热电缆12均布在油管11周围，同时，为了对钢铠加热电缆12的卡固，在电缆卡子14的两个半圆形弧钢的内壁面上设置有凹槽24，并在每个凹槽24内嵌设固定有U型卡槽25，使得钢铠加热电缆12恰好可以置入该U型卡槽25内，对于U型卡槽25的数量及分布可以根据钢铠加热电缆12的数量而设置。
如图2和图3所示，伴热电缆卡子20的结构基本与电缆卡子14相同，其不同之处在于伴热电缆卡子20是在电缆卡子14的下端弯折形成用于导电连接钢铠加热电缆12的折弯部26，同时将U型卡槽25也形成与该折弯部26相对应U型卡槽。
本发明中的钢铠加热电缆12采用的是额定电压为2.0kV、截面积在25mm2至35mm2之间的电缆。其钢管护套和穿入钢管护套内的加热电缆组成，钢管护套与加热电缆组成集肤效应加热体，并在钢管护套与加热电缆之间设置有耐高温的绝缘层。加热电缆包括有用于加热部分的电缆芯线和用于伴热部分的电缆芯线，其中用于加热部分电缆芯线采用φ6电阻为16.6Ω/km的康铜合金，用于伴热部分的电缆芯线采用规格与用于加热部分电缆芯线相同且符合国标的紫铜杆，在用于加热部分和用于伴热部分的电缆芯线的***设有由耐高温250℃的聚醚砜酮挤塑成形的电缆绝缘层。在电缆绝缘层外套设有钢管护套，钢管护套采用10#低碳钢管制成，规格为18(16)×2。
为了适应该钢铠加热电缆12，本发明中的专用变压器1输入的是6.3kV(或10kV)，功率为不大于1000kVA、频率为50(60)Hz的三相电压，输出的是频率为50(60)Hz、不大于2.0kV的三相电压，具体的电压值根据需要设计，并不固定。
本发明中的油层电加热采油装置通过专用变压器1将三相交流转换面钢铠加热电缆12所需要的电压，并通过输出电缆4和螺杆泵电源电缆8传输给钢铠加热电缆12和空心螺杆泵17的泵上驱动杆10。
钢铠加热电缆12需要在下油管11的同时随着油管11下入抽油井内，而未下入抽油井时，钢铠加热电缆12绕在专门的电缆盘上。
油层加热合适的加热功率为1kW/m，而一根电缆的加热功率为200W/m～300W/m，所以为满足1kW/m的要求，必须下入3根或3根以上的钢铠加热电缆12。
在对钢铠加热电缆12通电加热的同时可以往抽油井内注入污水(也可以是含油污水)，通过钢铠加热电缆12的加热，可以使注入的水温达到50～60℃，即在抽油井中注入每天10-20吨的水，注入的水被加热后使油层表面往下5～12m的稠油处获得50～60℃的温度，使油层中的稠油顺利的进入油管11而被采出地面。这样经济效果会更好，而且解决了污水排放的问题。
本发明中油层电加热采油装置伴随着钢铠加热电缆的设置，还可以设置有测试电缆，该测试电缆用于测试抽油井下的温度、压力，同时测试地面的注水量、产出液量等，可以采用光纤测试技术。
综上所述，本发明中的油层电加热采油装置通过钢铠加热电缆直接紧贴在油管表面，而钢铠加热电缆12由钢管护套和穿入钢管护套内的加热电缆组成，钢管护套与电缆组成集肤效应加热体，并在钢管护套与加热电缆之间设置有耐高温(250℃)的绝缘层，从而在钢管护套的内表面带电而外表面没有电压和电流，工作时十分安全可靠。并且可以实现对油管11内稠油均匀的加热，具有结构简单，成本较低，调整方便，易于实现自动化，是海上稠油开发的理想设备。

Claims (9)

1.一种油层电加热采油装置，包括有专用变压器、控制柜、用于连接专用变压器和控制柜的输入电缆、输出电缆、用于输出稠油的油管及空心螺杆泵，其特征在于，在所述油管的外壁面紧贴有多根钢铠加热电缆，所述钢铠加热电缆均匀地分布在油管的周围，在所述钢铠加热电缆在抽油井内的端部由一个伴热电缆卡子连接形成封闭的回路，所述伴热电缆卡子由两个半圆形弧钢制成，两个所述半圆形弧钢的一端通过铰链相互铰接，另一端通过螺栓、螺母可拆卸的连接，两个所述半圆形弧钢的一端形成用于连接所述钢铠加热电缆的折弯部，所述伴热电缆卡子在所述半圆形弧钢的内壁固定设置有与所述钢铠加热电缆数量一致的U型卡槽，所述U型卡槽对所述钢铠加热电缆形成半包覆状的固定，并在一端形成用于连接所述钢铠加热电缆的折弯部。
2.根据权利要求1中所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述钢铠加热电缆由多个电缆卡子固定并紧贴在所述油管的外壁面。
3.根据权利要求2中所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述电缆卡子由两个半圆形弧钢制成，其中半圆形弧钢的一端通过铰链相互铰接，另一端通过螺栓、螺母可拆卸的连接，所述电缆卡子在所述半圆形弧钢的内壁固定设置有与所述钢铠加热电缆数量一致的U型卡槽，所述U型卡槽对所述钢铠加热电缆形成半包覆状的固定。
4.根据权利要求3所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述两个半圆形弧钢的内壁面上设置有凹槽，并在每个凹槽内嵌设固定有所述U型卡槽，所述钢铠加热电缆恰好置入所述U型卡槽内。
5.根据权利要求2或3所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述钢铠加热电缆由钢管护套和穿入所述钢管护套内的加热电缆组成，所述钢管护套与所述加热电缆组成集肤效应加热体，并在钢管护套与所述加热电缆之间设置有耐高温的绝缘层。
6.根据权利要求5所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述钢管护套由低碳钢制成，所述绝缘层的材料是耐高温在250℃的聚醚砜酮。
7.根据权利要求1中所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述输入电缆在非埋地敷设段穿设有保护管，同时所述控制柜设置有由40×4镀锌扁钢制成的接地线，所述接地线与由50×5×2500镀锌角钢制成的接地体连接，所述接地体直接***地面接地。
8.根据权利要求1中所述的油层电加热采油装置，其特征在于，所述钢铠加热电缆通过防爆接线盒与所述输出电缆连接。
9.一种上述权利要求1-8中任意一项所述的油层电加热采油装置的使用方法，其特征在于，在通电加热时，在油井的油管外注入每天10-20吨的水，注入的水被加热后进一步加热油层，使油层表面往下5～12m的油层均获得50～60℃的温度，使油层中的稠油顺利的进入所述油管而被采出地面。
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