組合加熱舉升裝置及其加熱舉升方法與流程
2023-07-25 13:41:16
本發明有關於一種原油加熱舉升的裝置及方法，尤其有關於一種石油開採技術領域中的組合加熱舉升裝置及其加熱舉升方法。
背景技術：
目前，國內外各大油田都存在著原油舉升困難的問題，主流的原油舉升方法包括電加熱杆、水加熱和攙兌稀油，但是上述方法的舉升效果都不甚理想，而且能耗都非常大。相對於普通原油，稠油和超稠油的粘度大，凝固點低，在採油管柱中溫度下降快。所以，稠油和超稠油的舉升更為困難，成為困擾石油行業多年的一個技術難題。現有技術中還沒有一種能有效解決能耗大和舉升速度慢的裝置和方法。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種組合加熱舉升裝置，其加熱舉升速度快，能夠有效防止稠油加熱舉升過程中的溫度下降。
本發明的另一個目的在於提供一種組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，該方法舉升速度快，能夠有效防止稠油加熱舉升過程中的溫度下降。
本發明的上述目的可採用下列技術方案來實現：
本發明提供一種組合加熱舉升裝置，包括：
採油管柱，其上間隔設有多個電熱膜加熱機構，所述電熱膜加熱機構具有電熱管，所述電熱管上纏繞有第一鎢絲；
採油泵，其連接在所述採油管柱的下端；
電磁波熱能發生器，其連接在所述採油泵的下端，所述電磁波熱能發生器由串連組裝的多個加熱段組成，所述加熱段包括磁力棒和分別連接在所述磁力棒兩端的電阻棒，所述磁力棒上纏繞有銅絲，所述電阻棒上纏繞有第二鎢絲；
封裝電纜，其具有加熱段電纜、電熱膜電纜和超導脈衝電纜，所述封裝電纜設置在所述採油管柱和套管組成的環形空間中，所述電熱膜電纜與多個所述電熱膜加熱機構的第一鎢絲相連，所述加熱段電纜與所述第二鎢絲相連，所述超導脈衝電纜與所述銅絲相連。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述第一鎢絲的外部和所述第二鎢絲的外部均塗覆有隔熱塗層。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述採油管柱上設有多個扶正器，兩兩相鄰的所述電熱膜加熱機構之間設有一個所述扶正器。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述採油管柱上設有四個電熱膜加熱機構，從所述採油管柱的下方至所述採油管柱的上方依次設有第一電熱膜加熱機構、第二電熱膜加熱機構、第三電熱膜加熱機構和第四電熱膜加熱機構；所述第一電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為10m～30m；所述第二電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為100m～200m；所述第三電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為300m～400m；所述第四電熱膜加熱機構與地面之間的距離為100m～200m。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述加熱段電纜的外部、所述電熱膜電纜的外部和所述超導脈衝電纜的外部均設有絕緣層。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述絕緣層為抗高溫玻璃棉絕緣層。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述加熱段的長度為1m，所述磁力棒的長度為50cm，所述電阻棒的長度為25cm，所述磁力棒和所述電阻棒之間通過絲扣連接。
如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述電熱膜加熱機構的長度為5m～10m，所述第一鎢絲的兩端各設有一接頭，所述第一鎢絲通過所述接頭與所述電熱膜電纜相連。
本發明還提供一種組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，採用如上所述的組合加熱舉升裝置，其中，所述組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法包括如下步驟：
步驟A：啟動所述電磁波熱能發生器，加熱井下稠油；
步驟B：待井下稠油變為低粘度的原油後，啟動所述採油泵和多個所述電熱膜加熱機構，所述採油泵將所述低粘度的原油從所述採油管柱中抽到地面。
如上所述的組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，其中，所述電磁波熱能發生器的加熱溫度為200℃～300℃。
如上所述的組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，其中，所述採油管柱上設有四個電熱膜加熱機構，從所述採油管柱的下方至所述採油管柱的上方依次設有第一電熱膜加熱機構、第二電熱膜加熱機構、第三電熱膜加熱機構和第四電熱膜加熱機構；所述第一電熱膜加熱機構的加熱溫度為160℃～180℃，所述第二電熱膜加熱機構的加熱溫度為180℃～200℃，所述第三電熱膜加熱機構的加熱溫度為200℃～220℃，所述第四電熱膜加熱機構的加熱溫度為220℃，所述低粘度的原油在經過所述第一電熱膜加熱機構、所述第二電熱膜加熱機構、所述第三電熱膜加熱機構和所述第四電熱膜加熱機構時，能被階梯式加熱。
如上所述的組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，其中，所述第一電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為10m～30m；所述第二電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為100m～200m；所述第三電熱膜加熱機構與所述採油泵之間的距離為300m～400m；所述第四電熱膜加熱機構與地面之間的距離為100m～200m。
本發明的特點及優點是：
本發明的組合加熱舉升裝置，通過在採油管柱底部設置的電磁波熱能發生器，能夠實現對井下稠油的快速加熱；另外，通過在採油管柱上間隔設置的多個電熱膜加熱機構，多個電熱膜加熱機構分段加熱，階梯式升溫，有效解決了稠油在舉升過程中的溫度下降、粘度上升的問題，降低了採油成本。
本發明的組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，能夠實現稠油的快速加熱舉升，防止稠油在加熱舉升過程中的溫度下降、粘度上升，降低了採油成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的組合加熱舉升裝置的結構示意圖；
圖2為本發明的組合加熱舉升裝置的電磁波熱能發生器的結構示意圖；
圖3為本發明的組合加熱舉升裝置的電熱膜加熱機構的結構示意圖；
圖4為本發明的組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法的流程圖。
附圖標號說明：1、電控裝置；2、超導脈衝裝置；3、加熱段電纜；4、扶正器；41、第一扶正器；42、第二扶正器；43、第三扶正器；5、採油泵；51、抽油杆；6、電熱膜電纜；7、電熱膜加熱機構；71、第一電熱膜加熱機構；710、電熱管；711、接頭；712、第一鎢絲；72、第二電熱膜加熱機構；73、第三電熱膜加熱機構；74、第四電熱膜加熱機構；8、採油管柱；9、超導脈衝電纜；10、套管；11、電磁波熱能發生器；1100、加熱段；110、磁力棒；1101、銅絲；1102、接線端；111、電阻棒；1111、第二鎢絲；1112、接線端。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施方式一
如圖1至圖3所示，本發明提供一種組合加熱舉升裝置，包括：採油管柱8，其上間隔設有多個電熱膜加熱機構7，所述電熱膜加熱機構7具有電熱管710，所述電熱管710上纏繞有第一鎢絲712；採油泵5，其連接在所述採油管柱8的下端；電磁波熱能發生器11，其連接在所述採油泵5的下端，所述電磁波熱能發生器11由串連組裝的多個加熱段1100組成，所述加熱段1100包括磁力棒110和分別連接在所述磁力棒110兩端的電阻棒111，所述磁力棒110上纏繞有銅絲1101，所述電阻棒111上纏繞有第二鎢絲1111；封裝電纜，其具有加熱段電纜3、電熱膜電纜6和超導脈衝電纜9，所述封裝電纜設置在所述採油管柱8和套管10組成的環形空間中，所述電熱膜電纜6與多個所述電熱膜加熱機構7的第一鎢絲712相連，所述加熱段電纜3與所述第二鎢絲1111相連，所述超導脈衝電纜9與所述銅絲1101相連。本發明的組合加熱舉升裝置，通過在採油管柱8底部設置的電磁波熱能發生器11，能夠實現對井下稠油的快速加熱；另外，本發明的組合加熱舉升裝置，通過在採油管柱8上間隔設置的多個電熱膜加熱機構7，多個電熱膜加熱機構7分段加熱，階梯式升溫，有效解決了稠油在舉升過程中的溫度下降、粘度上升的問題，降低了採油成本。
具體地，在本實施方式中，如圖1和圖3所示，採油管柱8上間隔地連接有四段電熱膜加熱機構7，包括第一電熱膜加熱機構71、第二電熱膜加熱機構72、第三電熱膜加熱機構73和第四電熱膜加熱機構74。各個電熱膜加熱機構的結構相同，第一電熱膜加熱機構71安裝至採油泵5上方10m～30m處，設計溫度為160℃～180℃；第二電熱膜加熱機構72安裝至採油泵5上方100m～200m處，設計溫度為180℃～200℃；第三電熱膜加熱機構73安裝至採油泵5上方300m～400m處，設計溫度為200℃～220℃；第四電熱膜加熱機構74安裝至距地面100m～200m處，設計溫度為220℃。各個電熱膜加熱機構的結構都相同，以第一電熱膜加熱機構71為例，其具有電熱管710，電熱管710外側纏繞第一鎢絲712，第一鎢絲712兩端各設有接頭711，接頭711與電熱膜電纜6相連，多個電熱膜加熱機構通過電熱膜電纜6串連，電熱膜電纜6的外部設有絕緣層，該絕緣層可為抗高溫玻璃棉絕緣層或由玻璃纖維材料製成的絕緣套管，其使用溫度的範圍為600℃到1000℃。第一鎢絲712外側包裹有隔熱塗層，可以防止熱量向外散失，使熱量只能向電熱管710內部傳遞，該隔熱塗層可為陶瓷隔熱塗料。各個電熱膜加熱機構7都具有電熱管710，各個電熱管710都具有絲扣(圖中未標出)，電熱管710與採油管柱8之間通過絲扣連接。
如圖1和圖2所示，電磁波熱能發生器11連接在採油泵5下部，電磁波熱能發生器11為分段串連結構，每個加熱段1100為一米，各個加熱段1100之間通過絲扣(圖中未標出)連接起來。加熱段1100的中間一段為50cm的磁力棒110，磁力棒110上纏繞有銅絲1101，銅絲1101的接線端1102與超導脈衝電纜9的一端連接，超導脈衝電纜9的另一端與地面的超導脈衝裝置2連接，超導脈衝裝置2為超導脈衝電纜9提供超導脈衝電流；磁力棒110的兩端各連接有一電阻棒111，電阻棒111上纏繞第二鎢絲1111，加熱段電纜3的一端與第二鎢絲1111的接線端1112連接，加熱段電纜3的另一端與地面電控裝置1連接，電控裝置1為加熱段電纜3提供控制電流。第二鎢絲的外部塗覆有隔熱塗層，該隔熱塗層的材料可為陶瓷隔熱塗料。在本實施例中，加熱段電纜3的外部和超導脈衝電纜9的外部均設有絕緣層，以保護電纜免受侵蝕，該絕緣層的材料例如可為抗高溫玻璃棉或由玻璃纖維材料製成的絕緣套管，其使用溫度範圍為600℃到1000℃。
採油管柱8穿設在套管10內，採油管柱8的最下端連接採油泵5，在本實施例中，採油泵5上設有抽油杆51，即該採油泵5為有杆式採油泵，由抽油杆51提供動力。該採油泵5為現有技術已知的採油泵，其具體結構在此不再贅述。
進一步地，多個電熱膜加熱機構7和套管10之間設有多個扶正器4，起到支撐採油管柱8的目的，防止採油管柱8和套管10之間的接觸摩擦造成損壞。具體地，在第一電熱膜加熱機構71和第二電熱膜加熱機構72之間設有第一扶正器41；在第二電熱膜加熱機構72和第三電熱膜加熱機構73之間設有第二扶正器42；在第三電熱膜加熱機構73和第四電熱膜加熱機構74之間設有第三扶正器43。上述三個扶正器可以有效避免採油管柱8和四個電熱膜加熱機構7與套管10之間的碰撞和摩擦。
本發明的組合加熱舉升裝置的工作過程如下：首先，將本發明的組合加熱舉升裝置下入到井下，使電磁波熱能發生器11位於井下油層中部，啟動地面電控裝置1和超導脈衝裝置2，四個電熱膜加熱機構7和電磁波熱能發生器11開始工作，井下粘稠的原油在電磁波熱能發生器11的加熱下粘度降低，變成低粘度的原油，流動性增強。然後，採油泵5開始工作，將低粘度的原油向上舉升，在舉升過程中經過採油管柱8上的多個電熱膜加熱機構7被進一步階梯式加熱，從而被順利地舉升到地面。
本發明的組合加熱舉升裝置，通過在採油管柱8底部設置的電磁波熱能發生器11，能夠實現稠油的快速加熱；另外，本發明的組合加熱舉升裝置，通過在採油管柱8上間隔設置的多個電熱膜加熱機構7，多個電熱膜加熱機構7分段加熱，階梯式升溫，有效解決了稠油在舉升過程中的溫度下降、粘度上升的問題，降低了採油成本。
實施方式二
本發明還提供一種組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法，該方法利用實施方式一中的組合加熱舉升裝置，其中，組合加熱舉升裝置的結構、工作原理和有益效果與實施方式一相同，再次不再贅述。該組合加熱舉升裝置的加熱舉升方法包括如下步驟：
如圖4所示，步驟A：啟動所述電磁波熱能發生器11，加熱井下稠油；
具體地，電磁波熱能發生器11的加熱溫度為200℃～300℃，井下油層的稠油在高溫作用下粘度下降，變成稀油，流動性大大提高。
步驟B：待井下稠油變為低粘度的原油後，啟動所述採油泵5和多個所述電熱膜加熱機構7，所述採油泵5將低粘度的原油從所述採油管柱8中抽到地面；
具體地，所述採油管柱8上設有四個電熱膜加熱機構7，從所述採油管柱8的下方至所述採油管柱8的上方依次設有第一電熱膜加熱機構71、第二電熱膜加熱機構72、第三電熱膜加熱機構73和第四電熱膜加熱機構74；其中，所述第一電熱膜加熱機構71的加熱溫度為160℃～180℃，所述第一電熱膜加熱機構71與所述採油泵5之間的距離為10m～30m；所述第二電熱膜加熱機構72的加熱溫度為180℃～200℃，所述第二電熱膜加熱機構72與所述採油泵5之間的距離為100m～200m；所述第三電熱膜加熱機構73的加熱溫度為200℃～220℃，所述第三電熱膜加熱機構73與所述採油泵5之間的距離為300m～400m；所述第四電熱膜加熱機構74的加熱溫度為220℃；所述第四電熱膜加熱機構74與地面之間的距離為100m～200m；當所述低粘度的原油在經過所述第一電熱膜加熱機構71、所述第二電熱膜加熱機構72、所述第三電熱膜加熱機構73和所述第四電熱膜加熱機構74時，能被階梯式加熱。
本發明的加熱舉升方法，能夠實現稠油的快速加熱舉升，防止稠油在加熱舉升過程中的溫度下降、粘度上升，降低了採油成本。
以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。