[发明专利]一种阶梯功率电加热采油装置

说明书

本发明公开了一种阶梯功率电加热采油装置，包括加热电缆、两个短接环、中频电源，加热电缆的金属外铠由X（X≥2）段金属管拼接而成，每一段金属外铠的导磁和导电能力均有不同；两个短接环将加热电缆金属外铠与空心抽油杆连接在一起；加热电缆作为单一加热源时，两个短接环为不导电材料；空心抽油杆和加热电缆共同作为加热源时，两个短接环为导电材料，空心抽油杆为导磁、导电金属。本发明的电加热采油装置，实现了对空心抽油杆的阶梯加热，实现整个加热区域温度基本保持一致，具有快速、高效、节能的优点。

技术领域

本发明涉及电磁感应加热技术领域，特别是涉及一种油田稠油开采用的高效节能中频电加热采油装置。

背景技术

中国的稠油资源较为丰富，但稠油区原油具有高凝性、高含蜡、高黏性特点，在开采过程中，原油从井底沿井筒举升到井口时，随着温度不断降低，原油的粘度不断增加，蜡从原油中析出造成采油管柱结蜡，严重影响抽油泵的效率。专利(专利号：ZL200620089878.8、专利号：ZL02289201.X)中提到的中频电加热采油装置在降粘和化蜡方面效果良好，已经广泛地应用于稠油开采。

上述中频电加热采油装置虽然降粘和化蜡效果显著，但还存在耗电量过高，吨油成本高的问题。某采油厂针对一口中频电加热井进行了温度测试，测试深度约1000米，测试结果如图6所示，发现该井的中间段温度高，中间段长度约300余米，温度约70℃，上下两端的温度低，油井下段长度约300余米，温度约30℃，油井上段长度约300余米，而该井如能维持在40℃左右，就具有较好的降粘和化蜡效果。由上述测试结果可以看出，如果中频电加热采油装置在整个1000米范围内加热温度都能保持在40℃左右，不仅降粘和化蜡效果好，而且还能节能，这就需要中频电加热采油装置具有阶梯发热功能，也即希望井下加热装置的中间段输出功率低(发热量少)，两端输出功率高(发热量大)，这样才能保证电加热采油装置在整个1000米加热区域内的加热温度都能基本保持一致。

因此，需要设计一种新型中频电加热采油装置来解决传统中频电加热采油装置整个加热区域温度难以达到一致和高耗能的问题。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是解决传统中频电加热采油装置不能保证整个加热区域内的温度基本一致和高能耗的问题，本发明通过对加热电缆的金属外铠采用多段不同材质的方法实现阶梯加热，从而保证整个加热区域内的温度基本一致，提升加热效果和降低能耗。

技术方案：

一种阶梯功率电加热采油装置，包括加热电缆1、两个短接环2、中频电源3，加热电缆1包括铜导体101、绝缘层102、金属外铠103。

金属外铠103由X段金属管拼接而成，X≥2，即金属外铠103包括第一金属外铠103A、第二金属外铠103B、第三金属外铠103C等，每一段金属外铠103的导磁和导电能力均有不同。

两个短接环2将热电缆1的金属外铠103与空心抽油杆4连接在一起。

加热电缆1作为单一加热源时，两个短接环2为不导电材料；空心抽油杆4和加热电缆1共同作为加热源时(也称复合加热)，两个短接环2为导电材料，空心抽油杆4为导磁且导电金属。

所述金属外铠(103)套在铜导体(101)外，所述的加热电缆1的金属外铠103与铜导体101间填充绝缘层102，金属外铠103末端与铜导体101末端在短路连接点105处熔焊为一体；焊接点104将X段金属外铠103的首尾相连在一起，即第一金属外铠103A的末端与第二金属外铠103B的首端在焊接点104处焊接，第二金属外铠103B的末端与第三金属外铠103C的首端在焊接点104处焊接，如此方法焊接，直至所有段的金属外铠103X(X取A、B、C、…)全部连接上；加热电缆1密封无泄漏。

所述中频电源3为单相变频电源，电源频率在0～10kHz间可调整；中频电源3的两根引出线8分别接加热电缆1的铜导体101和金属外铠103。