[实用新型]采油专用碳纤维复合发热电热杆

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种发热电热杆，特别是涉及一种开采稠油及高凝油的采油专用碳纤维复合发热电热杆。

背景技术

稠油及高凝油开采时必须采用专用电热装置，以便提高原油的流动性。目前，广泛采用的电热装置是一种中频发热电缆，俗称铜芯铁铠电缆。电缆的中芯是铜，外皮是铁铠，铜芯与铁铠外皮之间有绝缘层。当中频发热电缆施加频率500Hz～1000Hz、电压1200V左右的中频电压时，中频发热电缆中便会流过中频电流。由于趋肤效应，铁铠电阻增大，从而产生电阻发热。改变供电频率，可以改变铁铠的电阻，从而改变铁铠的发热量。 

由于发热原理及电缆构造的限制，这种中频发热存在以下问题：1、由于这种中频发热电缆的发热体是金属,电热转换效率低。由于金属发热体在发热的同时，会伴随发光以及发射各种频率的无线电波，其中除去红外光传递热能之外，其他频谱的光线和各种无线电波只消耗功率，都不传递热能，因此热效率低； 2、中频发热电缆自重大，1000米将近1.5吨。在采油过程中，中频发热电缆随泵体和抽油杆由电机拖动做上下往复运动。中频发热电缆的自重越高，对电机的功率要求也就越高，同时也增加了电机消耗的电能； 3、这种电缆是由9米一段，一段一段焊接起来的，绝缘性不好，现场使用过程中经常被电压击穿，故障率很高。

中国专利，CN202496080U公开了一种稠油开采用碳纤维加热电缆，此种电缆适合稠油开采用使用，但此种结构的电缆的外层钢铠仅起到保护作用，其电热转换效率较低；此专利的铜芯线放置在一个支架内，需要铜芯线从支架的中心孔中穿进去，当电缆的长度较大时，生产会很困难，由于增加了支架结构，会导致电缆的直径很大，势必影响此发热电缆的应用范围，同时也增加了电缆的重量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种开采稠油及高凝油用的采油专用碳纤维复合发热电热杆，其目的在于：提高发热电热杆的电热转换效率、降低电热杆的自重、缩小电热杆的直径、实现节能的目标。

为达上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

采油专用碳纤维复合发热电热杆，其结构如下：芯部是导电铜芯；最外层是导热铁铠；在铜芯与导热铁铠之间为绝缘材料层；在绝缘材料层内嵌入碳纤维发热体；尾端由金属短接头将导热铁铠与铜芯短接，碳纤维发热体为分段结构，每段碳纤维发热体的一端与导热铁铠的内壁连接，每段碳纤维发热体的另一端与铜芯的外壁连接。

上述的每段碳纤维发热体的纵向截面为摇把形结构。

上述的导热铁铠的厚度最佳是1.7mm～1.8mm。

上述的铜芯为单股、横截面为圆形，直径为5.0mm～6.5mm。

由于采用上述结构，使得本实用新型发热电热杆具有如下优点和效果：

1、发热效率高。由于该发热电热杆采用碳纤维与金属发热体导热铁铠复合发热方式，因此电热转换效率高。

2、该种电热杆的重量轻。由于碳纤维重量轻，使得该种电热杆对比原来的中频发热电缆重量轻，与再先专利相比未使用支架，也降低了自重，它能够减低电机负载，达到节能的目的。

3、外层铁铠是一个整体，电热杆的可靠性提高了，直径缩小，扩大了应用范围。

附图说明

图1是本实用新型采油专用碳纤维复合发热电热杆的纵向剖面结构示意图。

图中：1、导热铁铠；2、绝缘材料层；3、碳纤维发热体；4、铜芯；5、短接头。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不受实施例所限。

如图1所示，本实用新型采油专用碳纤维复合发热电热杆，其结构如下：电热杆的芯部是导电铜芯4；最外层是导热铁铠1；在铜芯4与导热铁铠1之间为绝缘材料层2；在绝缘材料层2内嵌入碳纤维发热体3；电热杆的尾端由金属短接头8将导热铁铠1与铜芯4短接；导热铁铠1的厚度是1.7mm～1.8mm，最佳为1.75 mm，碳纤维发热体3为分段结构；每段碳纤维发热体3的长度可以相同也可以不同；每段碳纤维发热体3的一端与导热铁铠1的内壁连接，另一端与铜芯4的外壁连接，构成多个导电回路，提高电热转换效率；每段碳纤维发热体3的纵向截面为摇把形结构。

碳纤维发热体可以是环状，多股碳纤维丝组成的一条碳纤维线，多股碳纤维丝组成的2条碳纤维线，多股碳纤维丝组成的3条碳纤维线或多股碳纤维丝组成的4条碳纤维线。铜芯4为单股、横截面为圆形，直径为5.0mm～6.5mm。

铜芯4是导电体，要求电阻小，抗氧化能力强。绝缘材料层2所用的绝缘材料要求具有良好的绝缘性能，同时具有良好的导热性能。碳纤维发热体3采用碳纤维发热材料制成，它电热转换效率高、重量轻、耐氧化、耐腐蚀，使用寿命长。电热杆的最外层是导热铁铠，导热铁铠1的作用如下：一是对电热杆内部的碳纤维与绝缘材料起保护作用，防止外部物体将碳纤维与绝缘材料碰伤，同时也防止油、水等进入电缆内部；第二个作用是承重；第三是导热铁铠的导热性能很好，能够快速地将电热杆内部的热量传导到电热杆的外部，它与碳纤维发热体复合发热，由于导热铁铠在电缆的最外层，不需经过任何导热材料就直接将热量传递出去，导热效率更高。包完铁铠1后本实用新型电热杆的外径最佳是16.0mm～18.0 mm；长度在800m～1500m之间，重量约为500Kg～1000Kg ，承重完全依靠电热杆外层的导热铁铠。