[实用新型]超长的具有高传热特性的抽油杆热管总成

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采油用的抽油杆热管总成，具体涉及一种利用重力热管技术的抽油杆热管总成。

背景技术

在油田的多数油井(特别是稠油井、高凝油井及高含蜡油井)中，为了电加热等改善井筒原油流动性需要，广泛使用空心抽油杆。这类空心抽油杆下端连接抽油泵，上端伸出井口并与抽油机相连。依靠抽油泵及抽油机的往复运动，将原油从地下抽上来，从油井井口排出。一般，油井和抽油杆的长度随油层的深浅而不同，大部分在1000m以上。油井的内径为76～104mm之间，而空心抽油杆外径一般为36～42mm，壁厚为6mm。油井中所用抽油杆柱是由逐根抽油杆相互用套管螺纹密封联结构成的。每根抽油杆的长度在8～12m之间。井中抽油杆外面是油管柱，油管外面为套管柱，套管外面浇注水泥与地层相连。原油在油井中的上升速度因井深和流量而不同，从井底到井口一般需几个小时甚至十几个小时。在这样一个漫长的向上流动的过程中，由于油管通过套管向地层散热，油管内的原油温度会由下而上逐渐降低，大约每100米下降3℃。随着油温的降低，油的黏度会呈指数关系(粘度-温度关系)迅速升高。对于稠油、高凝油及某些含蜡较多的原油，在油井的上部，原油的流动性会逐渐下降，甚至不流动，有的原油会析出蜡并附着在杆、管壁上，到一定程度则会造成油井事故，妨碍油井生产的正常运行乃至整个油区原油的顺利开采。

为了降低油井中原油的黏度和凝固点，防止析蜡的产生，目前已采用了多项技术措施，主要有化学降粘法，电磁加热降粘法，外部热流体加热法等。其中，电磁加热法目前应用较广泛，这种方法是将很长的专用电缆放入空心抽油杆内，将地面电能直接加载到抽油杆上，通过抽油杆金属表面的肌肤效应和产生的焦尔热，将原油加热。这种方法耗电量多，成本高，且有时会因漏电产生爆管现象，使安全得不到充分保证。所谓外部热流体加热法，即将外部温度较高的热流体(热水、热油、蒸汽等)通过空心抽油杆直接加注到油井中，提高油井中原油的温度。这种方法的缺点是注入井中热载体的附加流量增加了抽油泵的提升负荷，增大了井底压力，减少了原油的产量。同时这种方法增加了产出原油混合物的处理难度，将掺入的热载体分离出去会进一步增加生产成本，降低油井经济效益。

近年来，一种新的油井加热方式，抽油杆热管加热法，或叫做“地热能自平衡加热法”受到了关注。其基本原理是将空心抽油杆做成热管，利用热管内介质的相变传热原理，将油井下部具有较高温度的原油的热量传至油管上部，用以提高油井中上部原油的温度，降低原油的黏度，防止原油析蜡，从而保证油井的正常运行。重力热管的典型结构和基本传热原理如图4所示。

热管是一个内部充装定量介质的密封容器。在热管的一端加热(称为加热段)，另一端冷却(称为冷却段)的情况下，热管内部将进行两相传热过程。加热段(又叫蒸发段)的工质将沸腾和蒸发，吸收汽化潜热，由液体变为蒸汽。产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流动到冷却段(又叫凝结段)，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体可以靠重力回流，重新开始蒸发吸热过程。这种靠重力回流的热管叫重力热管。因为管内的相变过程属于高效换热，热阻很小，因而热管又有超导热体之称。目前热管已在航天、电子、能源等各领域广泛应用。

由于热管的优异的传热特性，也引起了原油开采和加热领域的关注。但是，在目前已发表的为数不多的利用热管原理采油的研究报告中，直接采用了传统的以水为工质的典型热管的技术方案，没有触及这种超常的抽油杆热管的两相流难题，没有考虑与常规热管的巨大差异，因此其研究结果和结论是不可靠的，目前发表的技术方案难于在实际生产中应用和推广。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的利用电、磁加热及外注热流体方法等对原油进行加热存在生产成本高、安全性差的问题；同时为了解决现有的抽油杆热管技术存在的由于工质自重而难于在液池中产生沸腾的技术难题，也为了解决由于管内两相流的阻力过大而造成的热管内部的传热障碍等难题，进而提供一种超长的(长度达到几百米甚至上千米)具有高传热特性的抽油杆热管总成。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

超长的具有高传热特性的抽油杆热管总成包括空心抽油杆主体，所述空心抽油杆主体的内腔形成有一个装有介质NH₃的密封腔，由所述装有介质NH₃的密封腔形成一个超长的以NH₃为工质的重力抽油杆热管。