井下原油加热装置

本实用新型涉及一种加热装置，具体地说是一种井下原油加 热装置。

我们知道，从地层深处到地面，地层温度是递减的，在开采 高凝、高粘和高含蜡原油时，随着原油温度下降，在0～1200米 深地层区间会出现结蜡和凝滞现象，严重地影响了流动性，这不 仅增加了开采设备的负载，而且影响了原油产量。人们采用了机 械的、化学的、物理的等各种各样的措施来防蜡、除蜡和降粘， 以提高原油产量，目前，解决防蜡、除蜡和降粘的最根本的方法 是加热井下原油。

常用的加热方法有蒸汽加热法和电加热法，蒸汽加热装置投 资巨大，设备和工艺复杂，一直处于研究与探索阶段；目前的电 加热方法中又有电阻加热法和集肤电流加热法之分。如中国专利 91225358公布了一种电加热蜡质防凝采油提拉杆，其在空心抽油 杆中置入耐高温电缆，电缆发出的热量传导到油管中，使原油升 温以防结蜡，即是电阻加热方法。中国专利93203370公布的电加 热抽油装置，也是利用在井下布设电缆来加热原油，但属于集肤 电流加热方式。

但现有的电加热方法都无一例外地采用井下布设电缆的方式 来传递电能。这样做一方面需要改变传统的井下结构(如改用空 心抽油杆)、进行井下作业，使得工艺复杂、实施困难；另一方 面加热装置的热效率低，故障率较高。

本实用新型的目的是要提供一种新式的井下原油加热装置， 它不需要改变现有井下结构，克服了现有加热设备的不足，此外 这种新式加热装置成本低，安装简单，维护方便。

本实用新型的目的是这样实现的：该加热装置由电源控制柜 和井下电极构成，电源控制柜中设有整流单元、滤波单元、逆变 单元和温控器，从现有油井下设置的套管及同轴设置地油管和抽 油杆三者中任选其二作为两电极。三相工频电经整流、滤波、逆 变后变换成频率为500Hz—10MHz的单相高频电，高频电能通过屏 蔽电缆输入两电极、沿电极传递到井下直至抽油泵柱塞处。高频 电能在井下传递时，在电极和两电极间的介质(即原油)中损耗、 并转变为热能加热原油，达到防蜡和降粘的目的。

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。其中：

本实用新型巧妙地利用了现有的井下结构，在不改变现有采 油工艺和井下结构前提下，通过地面装置实现井下原油加热，具 有安装、使用、维护方便，热效率高，节约一次性投资和使用费 用等特点，是一种理想的井下原油加热装置。

图1是本实用新型结构示意图，也是实施例示意图。

图2是图1中电源控制柜的电路原理图。

如图1所示，三相工频电(12)经电源控制柜(11)变换成高频 电能，经高频电缆(10)输送到井口。高频电缆(10)的一端与光杆 (2)相接后形成电极I(4)，高频电缆(10)的另一端与出油口(3) 相接后形成电极II(5)。高频电能沿着由抽油杆和油管自然形成 的电极I(4)和电极II(5)向井下传递，直至抽油泵(7)的柱塞(8) 处。热电偶(9)与电极II(5)顶端的外壁相连进行测温。

本实用新型光杆(2)的外围设有绝缘层(1)，将光杆和井口装 置绝缘，高频电能沿电极I(4)和电极II(5)向井下传递时，在抽 油杆和油管形成的两电极中产生电阻损耗、涡流损耗和磁滞损耗， 电能转变为热能，使电极温度升高；同时还在两电极间的介质(6)， 即原油中产生介质损耗，介质损耗直接使原油升温，热效率高。

图1中的电极I(4)和电极II(5)其实可从井下已设有的套管、 油管和抽油杆三者中，任选其中两个做成，但以选用油管和抽油 杆、套管和抽油杆两种为佳。电极选定后，为确保井下原油的加 热效果，可相应地确定高频电能的频率。当以油管和抽油杆为电 极时，电源控制柜的输出频率选择在500Hz—100KHz为宜；当以 套管和抽油杆或油管组成电极时，电源控制柜的输出频率选择在 100KHz—10MHz为宜，在此频率段，工频三相电能经整流、滤波 后，可采用电子管振荡电路产生高频。

如图2所示，在电源控制柜(11)中，三相工频电(12)经过整 流单元(13)、滤波单元(15)和逆变单元(16)变换成高频电能，其 频率在500Hz—100KHz之间，经高频电缆(10)输出，温控器(14) 串联在电源控制柜中的整流与滤波电路之间、与热电偶(9)相接 实现温度控制。整流单元(13)采用三相全桥整流，可选择分立元 件01—06，亦可选用整流模块；逆变单元(16)用两个半桥实现， 开关元件可选用分立的双极晶体管K1—K4，亦可选用晶闸管或IG BT、MOSFET模块。上述技术属已有技术，此不详述。

本实用新型电源控制柜的容量可根据油井的平均日产量确定， 在本实施例中，日产原油20吨的油井，配套20KVA的电源控制柜 为宜。