井下油管与抽油杆加热装置，涉及油田开采领域，目的是为了解决现有井下油管与抽油杆加热方式耗电量高的问题。本发明专利技术包括中频加热电源、中频变压器、布置在所述油管内壁的第一金属层、若干个设置在油管内壁的导向板、布置在导向板表面的第二金属层、以及用于向第一金属层和第二金属层供电的电源；所述导向板的下表面沿圆周方向呈倾斜状态，且所有导向板的倾斜方向一致，整体沿油管内壁呈螺旋状；所述导向板的下表面沿径向倾斜，且沿油管内壁向油管中心方向逐渐升高。本发明专利技术只要维持油管内壁的温度即可避免油管内壁结蜡，与传统加热方式相比，耗电量显著降低，此外，导向板能够缩短原油与第一金属层的接触时间，减小第一金属层结蜡的可能性。
【技术实现步骤摘要】
井下油管与抽油杆加热装置
本专利技术涉及油田开采领域，尤其涉及井下油管与抽油杆加热技术。
技术介绍
原油开采过程中，在井内油泵的作用下，沿着油管上升至地面以上。由于地下油田的温度很高，原油在油管内上升过程中温度逐渐降低，当温度低至蜡的析出点后，蜡会从原油中析出，附着在油管内壁上，导致油管内径减小，影响开采效率。为了防止蜡析出，常见的方法是在油管内设置抽油杆，抽油杆实际上是金属管，其内部设置一根电缆，电缆与抽油杆构成通电回路，向电缆输入中频电流，由于集肤效应，抽油杆外表面温度会升高，能够对经过的原油进行加热，通常，油管内原油的温度能达到40℃左右，此温度下，原油中的蜡不会析出。这种方式虽然能够使避免析蜡，但是抽油杆要对管内原油整体加热，所以耗电量较高，油管内每米原油量不到3升，但是平均每米耗电量高达50W。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有井下油管与抽油杆加热方式耗电量高的问题，提供一种新型的井下油管与抽油杆加热装置。本专利技术所述的井下油管与抽油杆加热装置，包括中频加热电源和中频变压器，所述中频变压器用于将中频加热电源输出的电信号进行隔离变压，并将变压后的信号输出给抽油杆及位于所述抽油杆内部的、与所述抽油杆电连接的电缆，所述加热装置还包括：布置在所述油管内壁的第一金属层；若干个设置在所述油管内壁的导向板；所述导向板的下表面沿圆周方向呈倾斜状态，且所有导向板的倾斜方向一致，整体沿油管内壁呈螺旋状；所述导向板的下表面沿径向倾斜，且沿油管内壁向油管中心方向逐渐升高；所述导向板的上下两个表面均布置有第二金属层；以及用于向第一金属层和第二金属层供电的电源。可选地，所述的用于向第一金属层和第二金属层供电的电源为直流电源。可选地，所述第二金属层与所述第一金属层之间绝缘。可选地，所述加热装置还包括超声波发生器以及若干个换能器，所述若干个换能器嵌在所述油管的管壁中和/或抽油杆的管壁中，且所述换能器与所述油管的管壁和/或抽油杆的管壁之间填充有隔热材料。可选地，还包括电参数采集仪、若干个温度传感器、信号控制处理器、人机交互界面、远程通信模块、若干个交流接触器、以及开关电源；所述电参数采集仪与中频加热电源连接，用于采集输入至中频加热电源的三相电流及电压信号，并将采集到的电流及电压信号输入至信号控制处理器；所述若干个温度传感器用于采集中频变压器的温度、各第一金属层的温度、各第二金属层的温度、以及各抽油杆外表面的温度，并将采集到的温度数据发送至信号控制处理器；所述信号控制处理器为所述若干个交流接触器的线圈供电，交流接触器的开关串联在中频变压器与负载之间；所述信号控制处理器还与中频变压器的散热风机连接；所述信号控制处理器还与人机交互界面连接及远程通信模块连接；所述信号控制处理器还与中频加热电源、以及用于向第一金属层和第二金属层供电的电源连接，用于控制中频加热电源和用于向第一金属层和第二金属层供电的电源的工作状态；所述开关电源用于为信号控制处理器、人机交互界面、以及远程通信模块提供工作电源。可选地，所述的信号控制处理器内部嵌入控制装置，所述控制装置包括：温度采集模块，其配置成采集各温度传感器发来的温度值；第一控制模块，其配置成根据各第一金属层的温度控制各第一金属层的通电电流，使各第一金属层由底部至顶部温度递增，且最底部的第一金属层的温度高于原油中蜡的析出点；第二控制模块，其配置成根据各第二金属层的温度控制各第二金属层的通电电流，使各第二金属层由底部至顶部温度递增，且最底部的第二金属层的温度高于原油中蜡的析出点，各第二金属层的温度高于同等同高度的第一金属层的温度；第三控制模块，其配置成根据各抽油杆外表面的温度控制中频加热电源输出的电压的频率；第四控制模块，其配置成根据中频变压器的温度控制中频加热电源和用于向第一金属层和第二金属层供电的电源的工作状态。本专利技术的井下油管与抽油杆加热装置具有以下优点：1、不需要对油管内的原油加热，只需要维持油管内壁的温度即可避免油管内壁结蜡，与传统的对原油加热的方式相比，耗电量显著降低。2、油管内壁的第一金属层上还设置了导向板，能够大大缩短原油与第一金属层的接触时间，进而减小第一金属层结蜡的可能性。3、本专利技术还在油管内使用了超声波，可以使附着在第一金属层上的蜡脱离第一金属层。4、本专利技术增加了自动化控制设备，能够自动采集井内多个位置的温度，根据温度情况自动控制电源输出功率，在确保第一金属层上不结蜡的情况下尽量降低整体耗电量。附图说明图1是本专利技术实施例的油管与抽油杆横截面的结构示意图；图2是本专利技术实施例的油管内部结构示意图；图3是本专利技术实施例的油管内壁第一金属层的电极的结构示意图；图4是本专利技术实施例的自动化控制设备的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一本实施方式提供的井下油管与抽油杆加热装置，采用中频加热电源和中频变压器对抽油杆4及其内部的电缆5提供中频电流，为了提高加热温度，空心抽油杆内的电缆可以采用集肤加热电缆。在此基础上，对油管内壁做出改进。如图1所示，本实施方式中的油管1采用绝缘材质，油管1内壁上布置一层金属层，称为第一金属层2，所述第一金属层2可以为金属薄板，也可以是附着在油管1内壁上的金属薄膜，具体采用哪种金属不作限制，可以根据实际情况来选择，原则上尽量选择通电后发热量大的材料。对于每个油管1，其第一金属层2的顶部和底部分别引出一个电极，电极可以嵌在油管1的管壁中，也可以延伸到油管1外部(如图2所示)，电极通过电缆与电源连接，所述电源可以是直流电源，也可以是交流电源，以直流电源为优选。直流电源对第一金属层2供电，第一金属层2温度升高，由于第一金属层2非常薄，可以认为其产生的热量都集中在与原油接触的表面上。此外，本实施方式还在油管内壁上设置了一系列导向板3，所述导向板3采用绝缘材料作为基底，基底上下两个表面布置一层金属层，称为第二金属层，所述第二金属层可以为金属薄板，也可以是附着在基底上的金属薄膜，具体采用哪种金属不作限制，可以根据实际情况来选择，原则上尽量选择通电后发热量大的材料。所有的导向板3整体呈螺旋状排布，即，1号、2号、3号、……、N号导向板距离井底的距离依次增大，那么，将1号、2号、3号、……、N号导向板依次连线，所形成的曲线呈螺旋状。如图3所示，导向板3非常薄，可以认为是平面结构，导向板3的形状近似矩形，四条边分别为图中的31、32、33、以及34所示，底边31与其对边32较长，两条侧边33和34较短，底边31为导向板3与油管1内壁的交接处，其对边32比底边31更靠近井口、且位于导向板3与抽油杆4之间，侧边34比侧边33更靠近井口。从井底抽上来的原油在上升过程中遇到导向板3，原油流动方向会由竖直向上改变为倾斜向上，倾斜方向与导向板3倾斜方向一致，那么，原油将以螺旋轨迹逐渐上升。通常，一口油井的深度为1000本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.井下油管与抽油杆加热装置，包括中频加热电源和中频变压器，所述中频变压器用于将中频加热电源输出的电信号进行隔离变压，并将变压后的信号输出给抽油杆及位于所述抽油杆内部的、与所述抽油杆电连接的电缆，其特征在于，还包括：/n布置在所述油管内壁的第一金属层；/n若干个设置在所述油管内壁的导向板；所述导向板的下表面沿圆周方向呈倾斜状态，且所有导向板的倾斜方向一致，整体沿油管内壁呈螺旋状；所述导向板的下表面沿径向倾斜，且沿油管内壁向油管中心方向逐渐升高；所述导向板的上下两个表面均布置有第二金属层；以及/n用于向第一金属层和第二金属层供电的电源。/n
【技术特征摘要】
1.井下油管与抽油杆加热装置，包括中频加热电源和中频变压器，所述中频变压器用于将中频加热电源输出的电信号进行隔离变压，并将变压后的信号输出给抽油杆及位于所述抽油杆内部的、与所述抽油杆电连接的电缆，其特征在于，还包括：
布置在所述油管内壁的第一金属层；
若干个设置在所述油管内壁的导向板；所述导向板的下表面沿圆周方向呈倾斜状态，且所有导向板的倾斜方向一致，整体沿油管内壁呈螺旋状；所述导向板的下表面沿径向倾斜，且沿油管内壁向油管中心方向逐渐升高；所述导向板的上下两个表面均布置有第二金属层；以及
用于向第一金属层和第二金属层供电的电源。
2.根据权利要求1所述的井下油管与抽油杆加热装置，其特征在于，所述的用于向第一金属层和第二金属层供电的电源为直流电源。
3.根据权利要求1或2所述的井下油管与抽油杆加热装置，其特征在于，所述第二金属层与所述第一金属层之间绝缘。
4.根据权利要求1或3所述的井下油管与抽油杆加热装置，其特征在于，还包括超声波发生器以及若干个换能器，所述若干个换能器嵌在所述油管的管壁中和/或抽油杆的管壁中，且所述换能器与所述油管的管壁和/或抽油杆的管壁之间填充有隔热材料。
5.根据权利要求1所述的井下油管与抽油杆加热装置，其特征在于，还包括电参数采集仪、若干个温度传感器、信号控制处理器、人机交互界面、远程通信模块、若干个交流接触器、以及开关电源；
所述电参数采集仪与中频加热电源连接，用于采集输入至中频加热电源的三相电流及电压信号，并将采集到的电流及电压信号输入至信号控制处理器；
【专利技术属性】
技术研发人员：王启涛，
申请(专利权)人：大庆市鹤翔机械有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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