過環空找水儀電熱式導引頭的製作方法

2023-05-05 10:19:56 2

專利名稱：過環空找水儀電熱式導引頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於油井測試領域中用來輔助測試儀器 完成油井生產測試的導引裝置，尤其是涉及一種用來輔助過環空找水 儀來完成測試的電熱式導引頭。
技術背景油田採油井中，測量生產層的產液量和含水率是油井動態檢測的 一項重要內容，目前測量生產層產液量和含水率的儀器主要是過環空 找水儀。使用過環空找水儀進行油井測試時，先用測井電纜將測井儀 器從地面油井偏心測試口下到油井中，然後通過油管和套管構成的狹 長環形空間，最後才能下放到被測層位。顯然，若要完成油井生產測 試，首先必須保證儀器能夠通過井中的油管和套管構成的環形空間下 放到被測層位。然而，由於滯留在油套環形空間內的原油經常會發生 結蠟，增加了原油的粘度，對在其中運動的儀器、電纜造成極大的粘 滯阻力，隨著儀器進入原油結蠟段的深度不斷增加，儀器、電纜與原 油結蠟段的接觸面積增加，以至於儀器不能穿過原油結蠟段，出現了 遇阻現象。為解決這一問題，目前油田上採用的辦法有兩種第一種 為定期對油井進行熱洗；第二種為油井作業，即將油井中的油管線全 部起出地面，然後對油井結蠟進行清理和落物打撈，再將油管線下入 井中恢復原來生產狀態。分析這兩種方法，油井熱洗在防止油井結蠟 方面發揮了積極作用，但是，其局限性在於，某些井即使經過熱洗效 果也不十分明顯，原因如下原油和蠟的密度都小於水，熱洗時，油 井的溫度雖然能夠使油套環形空間內結蠟原油中凝結的蠟消融，但改 變不了含蠟原油始終要漂浮在水上面的事實，熱洗完畢，隨著時間的 推移，抽油機不斷地將油井中的油水混合液抽到地面，油套環形空間 中的液面逐漸下降， 一定時間調整後，油井生產的液量與被抽走的液 量達到動態平衡，因而液面達到相對穩定位置。與此同時，油井的溫 度也不斷下降，最後達到油井生產時的穩定溫度。此時，由於油套環 形空間內的液面中原油以及蠟質、膠質和瀝青等成分依然存在，蠟仍然可以重結晶而再一次析出，因而使原油再一次變成結蠟原油，仍將 對測試工作帶來消極影響。另一方面，油井熱洗浪費了大量寶貴能源， 增加了石油開採成本。第二種採用的油井作業，是在油井熱洗無效的 前提下採取的不得已的一種措施，油井作業也大大增加了石油開採成 本。實用新型內容為了解決過環空找水儀在通過油套環形空間內的原油結蠟段時遇阻的問題，本實用新型提供一種過環空找水儀電熱式導引頭，該種過環空找水儀電熱式導引頭安裝在過環空找水儀的下端，通過電熱式導引頭對結蠟部位的加熱來溶解阻塞通道的結蠟，增大了原油中蠟質的溶解能力，降低了結蠟原油粘度，使原油對儀器的阻力也相應地降低，這樣就保證了過環空找水儀能夠在重力作用下克服阻力向下移動，直至通過原油結蠟層段。本實用新型的技術方案是該種過環空找水儀電熱式導引頭，包 括具有絲扣和密封膠圈的儀器連接頭、 一個圓筒狀的殼體、 一個空心圓錐狀的導引體、 一個具有若干個臺階的柱形銅散熱體、電加熱器和 接線端子以及一個開有中心定位孔的圓柱狀扶正塊。其中，銅散熱體 主要由上端臺階、中部臺階、下部臺階以及底端臺階構成，中部臺階 的外壁上敷設一定厚度的絕緣導熱層，在該絕緣導熱層上面安裝電加 熱器，下部臺階由密封端面和散熱端面組成，密封端面上開有絲扣並 安裝有高溫密封圈，散熱端面與密封端面之間形成臺階面，底端臺階 的直徑小於導引體的內徑，其上帶有絲扣。其中，儀器連接頭與殼體 相連接，接線端子固定於儀器連接頭內以便將來自於過環空找水儀的 電源信號線引入電加熱器內，扶正塊固定於殼體內，銅散熱體的上端 臺階插入扶正塊的定位孔中，其下部臺階與殼體通過密封端面上的絲 扣聯接，由臺階面和高溫密封圈完成對殼體內部空間的密封，其底端 臺階與導引體之間通過絲扣聯接。上述連接完成後，所述銅散熱體的 散熱端面位於殼體和導引體之外。本實用新型具有如下有益效果由於採取上述方案後，在過環空 找水儀的下端安裝上這種電熱式導引頭，當通過結蠟油段時，地面的 直流電源通過測井電纜為電熱式導引頭中的電加熱器提供一定強度的直流電流，該電流通過加熱器電阻絲做有用功，將電能轉化為熱能， 使電加熱器溫度升高。由於銅散熱體是熱的良導體，敷在其上的導熱 層亦有良好的導熱性能，所以，加熱器上生成的熱能極大部分以熱傳 導的形式快速通過導熱敷層傳遞給銅散熱體，使其溫度升高。由於銅 散熱體位於過環空找水儀的下端，高溫下的銅散熱體對包裹它的結蠟 原油也要進行熱傳導，使其溫度升高，增大了原油中蠟質的溶解能力， 降低了結蠟原油粘度，原油對儀器的阻力也相應地降低，這樣就保證 了儀器能夠在重力作用下克服阻力向下移動，直至通過原油結蠟層 段。


圖l是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型一個實施例的結構剖視圖。圖3是本實用新型應用後的表面溫度分布圖。圖中1-儀器連接頭，2-絕緣導熱層，3-殼體，4-高溫密封圈， 5-導引體，6-銅散熱體，7-電加熱器，8-扶正塊，9-接線端子，10-上端臺階，11-中部臺階，12-下部臺階，13-底端臺階，14-密封端面， 15-散熱端面，16-臺階面。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖1所示，該種過環空找水儀電熱式導引頭，包括具有絲扣和密封膠圈的儀器連接頭l、 一個圓筒狀的殼體3、 一個空心圓錐狀的 導引體5、 一個具有若干個臺階的圓柱形銅散熱體6、電加熱器7和 接線端子9以及一個開有中心定位孔的圓柱狀扶正塊8。其中，銅散熱體6主要由上端臺階10、中部臺階ll、下部臺階 12以及底端臺階13構成，中部臺階11的外壁上敷設一定厚度的絕 緣導熱層2，在該絕緣導熱層2上面安裝電加熱器7，下部臺階12 由密封端面14和散熱端面15組成，密封端面14上開有絲扣並安裝 有高溫密封圈4，散熱端面15與密封端面14之間形成臺階面16，底 端臺階13的直徑小於導引體5的內徑，其上帶有絲扣。上述各部件之間的具體連接關係為儀器連接頭1與殼體3相連 接，接線端子9固定於儀器連接頭1內以便將來自於過環空找水儀的電源信號線引入電加熱器7內，扶正塊8固定於殼體3內，銅散熱體 6的上端臺階10插入扶正塊8的定位孔中，其下部臺階12與殼體3 通過密封端面14上的絲扣聯接，由臺階面16和高溫密封圈4完成對 殼體3內部空間的密封，其底端臺階13與導引體5之間通過絲扣聯 接，上述連接完成後，所述銅散熱體6的散熱端面15位於殼體3和 導引體5之外。考慮到這種導引頭的外殼應該具備的抗腐蝕性、耐磨性以及適當 的導熱性，可以將所述儀器連接頭1、殼體3均採用不鏽鋼材料製成。 此外，銅散熱體6以及導引體(5)可以全部採用紫銅製成，或者為 了節約製造成本，將所述銅散熱體6的上端臺階10、中部臺階ll由 一般導熱材料製成，而下部臺階12以及導引體(5)則由紫銅製成。具體地說，上述儀器連接頭1、不鏽鋼殼體3、紫銅散熱頭6、 導引體5、扶正塊8、接線端子9和高溫密封圈4等構成了電熱式導 引頭的機械結構，具有連接、定位、密封、支撐和保護作用。其中， 儀器連接頭1上的絲扣和普通密封膠圈，主要用於和過環空找水儀進 行緊密連接。不鏽鋼殼體3是電熱式導引頭的保護體，呈圓筒狀，與 紫銅散熱體6之間以絲扣進行連接，以高溫密封圈4和平整的臺階面 16實現密封，對電熱式導引頭內部器件具有保護作用。導引體5採 用不鏽鋼材料加工而成錐型體，它緊密結合在紫銅散熱體底端臺階 上， 一方面用來保護紫銅散熱體，增加其耐磨性，第二，能夠保證對 熱導引頭的正確導引並順利通過油套環形空間中油管節箍位置。扶正 塊是由絕緣、絕熱材料加工而成的圓柱體，在其軸線位置帶有中心定 位圓？L，對紫銅散熱體有支撐和約束作用。接線端子是由聚四氟乙烯 材料加工而成的帶有臺階的圓柱體基座，用於對連接頭內部進行密 封。接線端子和電加熱器構成了電熱式導引頭的電氣結構，能夠將地 面電源供給的電流引入電加熱器，從而實現電-熱能量轉換。在接線 端子的臺階形圓柱體基座中間安裝有一根金屬導電針，用於在電熱式 導引頭與過環空找水儀連接後將電熱式導引頭內部的電加熱器與過 環空找水儀中第二芯供電導線相連通。電加熱器是用某類型的電阻絲在絕緣導熱敷層上繞制而成的長螺線管狀線圈，線圈的一端通過導線 與接線端子上的導電針相接，另一端固定在紫銅導引頭上，它是電熱 式導引頭的電-熱能轉換的主體。電加熱器、絕緣導熱層、扶正塊、紫銅散熱體、不鏽鋼殼體、導 引體又構成了電熱式導引頭的熱結構，該結構設計為電熱式導引頭外 表不同部位提供相應的溫度場。其中，電加熱器是熱源，它將接收到 的來自地面的電能變成了熱能。絕緣導熱層是由絕緣材料製成的熱傳 導層，就電而言它是絕緣的，就熱而言，它又是良好的熱導體，能夠 將加熱器產生的熱能傳給紫銅散熱體。扶正塊是用絕緣、絕熱材料加 工成的柱形塊，雖然位於紫銅散熱體最上面的圓柱形臺階上，但不會 傳導熱，對熱而言是冷端。紫銅散熱體是熱結構中的重要組成要素， 有相對較大的質量，又有很高的導熱係數，因此它是熱的良導體，擁 有較大的熱容量，能夠很快地將電加熱器產生的熱能以熱傳導方式進 行吸收，使自身溫度升高並保持相對穩定，是電熱式導引頭中熱能的 主要載體。不鏽鋼殼體是熱結構組成要素之一，質量較大，但導熱系 數相對較低，導熱慢，因與紫銅接觸，可以通過熱傳導形式獲得一定的熱能，但不是很高；另外，由於其內部安裝著電加熱器，通過熱輻 射形式又可以從電加熱器那裡獲得一定量的熱能，從而在不鏽鋼殼體 上也會儲存一定的熱能。不鏽鋼導引頭緊密結合在導熱紫銅外面，壁 薄，質量小，雖然其導熱係數不是很高，但經熱傳導仍可獲得較大熱 量，有較高的表面溫度。電熱式導引頭的表面溫度分布如圖2所示。 在結蠟油段中，上述電熱式導引頭具有如下的工作過程地面的直流電源通過測井電纜為電熱式導引頭中的加熱器提供一定強度的 直流電流，該電流通過加熱器電阻絲做有用功，將電能轉化為熱能， 使加熱器溫度升高。由於紫銅散熱體是熱的良導體，敷在其上的絕緣 導熱層亦有良好的導熱性能，所以，加熱器上生成的熱能極大部分以 熱傳導的形式快速通過絕緣導熱層傳遞給紫銅散熱體，使其溫度升 高。由於紫銅散熱體位於過環空找水儀的下端，高溫下的紫銅散熱體 對包裹它的結蠟原油也要進行熱傳導，使其溫度升高，增大了原油中 蠟質的溶解能力，降低了結蠟原油粘度，原油對儀器的阻力也相應地降低，這樣就保證了儀器能夠在重力作用下克服阻力向下移動，直至 通過原油結蠟層段。圖2所示是本實用新型的另一個實施例。由圖中可見，導引體與 散熱體採用同一材料製成，這樣可以最充分的發揮紫銅的散熱功能。 當然如果從節省原材料出發，導引體也可以採用不鏽鋼材料。
權利要求1. 一種過環空找水儀電熱式導引頭，包括具有絲扣和密封膠圈的儀器連接頭(1)，其特徵在於所述電熱式導引頭還包括一個圓筒狀的殼體(3)、一個空心圓錐狀的導引體(5)、一個具有若干個臺階的柱形銅散熱體(6)、電加熱器(7)和接線端子(9)以及一個開有中心定位孔的圓柱狀扶正塊(8)；其中，銅散熱體(6)主要由上端臺階(10)、中部臺階(11)、下部臺階(12)以及底端臺階(13)構成，中部臺階(11)的外壁上敷設一定厚度的絕緣導熱層(2)，在該絕緣導熱層(2)上面安裝電加熱器(7)，下部臺階(12)由密封端面(14)和散熱端面(15)組成，密封端面(14)上開有絲扣並安裝有高溫密封圈(4)，散熱端面(15)與密封端面(14)之間形成臺階面(16)，底端臺階(13)的直徑小於導引體(5)的內徑，其上帶有絲扣；其中，儀器連接頭(1)與殼體(3)相連接，接線端子(9)固定於儀器連接頭(1)內以便將來自於過環空找水儀的電源信號線引入電加熱器(7)內，扶正塊(8)固定於殼體(3)內，銅散熱體(6)的上端臺階(10)插入扶正塊(8)的定位孔中，其下部臺階(12)與殼體(3)通過密封端面(14)上的絲扣聯接，由臺階面(16)和高溫密封圈(4)完成對殼體(3)內部空間的密封，其底端臺階(13)與導引體(5)之間通過絲扣聯接；上述連接完成後，所述銅散熱體(6)的散熱端面(15)位於殼體(3)和導引體(5)之外。
2、 根據權利要求l所述的過環空找水儀電熱式導引頭，其特徵 在於所述儀器連接頭(1)、殼體(3)均為不鏽鋼材料製成。
3、 根據權利要求2所述的過環空找水儀電熱式導引頭，其特徵 在於所述銅散熱體(6)以及導引體(5)全部採用紫銅製成。
4、 根據權利要求2所述的過環空找水儀電熱式導引頭，其特徵 在於所述銅散熱體(6)中上端臺階(10)、中部臺階(11)由一 般導熱材料製成，下部臺階(12)以及導引體(5)全部採用紫銅製 成。
專利摘要一種應用在油田測試領域中用來輔助過環空找水儀在油套空間內下放的過環空找水儀電熱式導引頭。主要解決找水儀在通過油套環形空間內的結蠟段時遇阻後難以下放的問題。其特徵在於電熱式導引頭包括殼體(3)、導引體(5)、具有若干個臺階的柱形銅散熱體(6)、電加熱器(7)、扶正塊(8)等，銅散熱體(6)的下部臺階(12)與殼體(3)通過密封端面(14)上的絲扣聯接，其底端臺階(13)與導引體(5)之間通過絲扣聯接，上述連接完成後，銅散熱體(6)的散熱端面(15)位於殼體(3)和導引體(5)之外。該種電熱式導引頭通過對結蠟部位的加熱來溶解阻塞通道的結蠟，保證了過環空找水儀能夠在重力作用下向下移動，順利通過原油結蠟層段。
文檔編號E21B49/00GK201083128SQ20072014104
公開日2008年7月9日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者於舒傑, 王進旗 申請人:大慶石油學院