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一种调制波抽油杆电热采油装置
    【技术领域】

    本发明涉及原油开采遇到超稠、超高凝原油时，为了实现能够采集或提高采收率所使用的采油装置，尤其是：一种调制波抽油杆电热采油装置。

    背景技术

    目前：在开采原油的过程中，当原油开采遇到超稠、超高凝原油时，为了实现能够采集或提高采收率的目的，经常会在采油过程中使用化学方法和物理方法利、弊的基础上，考虑到电热采油技术效果突出，使各类电热采油技术得到广泛应用；随科技的进步和发展，采油工艺不断更新，针对特种超稠油开发的特点，新的真空隔热管注采一体化采油工艺，已得到业界认可并已经形成规模，正在全球同行业之中迅速铺开使用；受其特殊性限制，目前与之配套使用的电热采油技术，只有空心杆中频(工频已被淘汰)电热采油技术，该工艺技术伴热效果突出，为特种超稠油的开发起到了至关重要的作用；但在长期使用中发现，受原理限制，存在的缺点是：必须使用与伴热井段同长度的耐高温专用伴热电缆、必须使用空心抽油杆、中频电源自身无功电损耗大、中频电流在运行过程中将在真空隔热管外壁感生热量而大部分损失、频衰、频容效应严重，在理论上就会出现电热转换功率递减现象、故障率高、维护费用大、增大了抽油机的负荷；对电网的谐波污染严重。如专利号为ZL94230220.6实用新型专利记载的“空心抽油杆越泵电热采油装置”，空心抽油杆穿越泵，下端连接泵下加热器，该电热采油装置尽管可以对泵上、泵下稠油或高凝油同时加热，但受原理限制越泵的末梢加热能力微不足道；这些加热装置中，使用工、中频交流供电，电能不能最大限度地在抽油杆上转化为热能，使很大一部分电能由于电磁感应作用在真空隔热管外壁上转化为热能而散失，系统无功消耗大，不利于节能；如采用直流供电，将出现电化学腐蚀作用，严重腐蚀井下工具，同时受空心杆内径对井下高温电缆截面积的限制，而无法提高电的载流量而限制了伴热功率；由于在电路回路中都采用空心抽油杆作为电热转换体，因此成本高、可靠性差、事故率高，原理上和技术手段上都埋伏着高损耗的弊端，如果启用越泵伴热功能，必须使用低排量的空心泵。

    【发明内容】

    本发明的发明目的是：提供了一种调制波抽油杆电热采油装置，该采油装置利用两组智能控制的三相全波整流元件交替工作，将特种隔离变压器次级输出的三相工频交流电，智能地调制成频率为0～20Hz可调的调制波电流输出；其输出电压、电流的大小按井身结构而定；调制波电源的两个输出电极分别由穿过空心光杆的入户电缆和连接在井口上的出户电缆连接，将电压加在抽油杆串的上下端构成电回路；通过滑动接触器，来实现抽油杆和真空隔热管的电导通，真空隔热管与井口之间实为一体，在这里只起导线作用；该采油装置适用于真空隔热管注、采一体化特种超高凝油、超稠油油井电伴热采油工艺装置，本装置利用调制波电源供电，不偏载、对电网综合污染小，能使电热转化在理想的载体抽油杆上，消耗同样的电能可以使原油得到更高更理想的温升；最大限度地避免了真空隔热管外皮及套管感生热量，降低了热损失，同时又杜绝了电化学腐蚀副作用对井下工具的破坏，杜绝了电能直接转化成化学能，设备自身无功损耗低，具有良好的节能效果和抗过载能力，以适应不同环境的需要、低压运行使安全用电得到保障；为了实现上述目的，本发明一种调制波抽油杆电热采油装置是这样实现的：一种调制波抽油杆电热采油装置，包括0～20Hz调制波电源、空心光杆、空心杆绝缘短节、抽油杆、抽油杆接箍绝缘扶正器、入出户电缆和滑动接触器；其中：空心光杆下端连接一个空心杆绝缘短节，该绝缘短节由灌注在外管和内杆之间的绝缘质及交错设置的多层内外承压环及绝缘环所组成；外承压环与外管以丝扣连接，内乘压环与内杆同样用丝扣连接；在内外承压环之间设置有绝缘环，在内杆和外管、内外承压环和绝缘环所共同形成的组合空间里，灌注了特种绝缘胶质；其特征在于：在空心光杆的下端连接一个空心杆绝缘短节，其下端直接连接抽油杆，该短节的上下端呈良好的绝缘状态，以确保空心光杆与井口和大地同电位，确保安全用电空心杆绝缘短节既具有可靠的抗拉强度又使其上下端具备良好的电绝缘性；同时，内杆设有与入户电缆的连接口，用于连接穿过空心光杆的入户电缆；抽油杆接箍绝缘扶正器用于防止抽油杆与真空隔热管在中途接触短路，确保调制波电流按着设计路径使抽油杆串导通；穿过空心光杆内孔的电缆与该短节的下端呈良好的电连接，该电缆的另一端与调制波电源的输出极连接；电流将顺抽油杆而下，通过连接在抽油杆下端的滑动接触器，沿真空隔热管将电流导出井口，再用出户电缆把井口和调制波电源的另一输出极相连接；这样就构成了由调制波电源、空心杆绝缘短节、抽油杆、真空隔热管滑动接触器、真空隔热管和调制波电源的电回路，彻底取缔井下高温电缆，取缔了空心杆，依据W＝I2R调制波电流将在抽油杆上转化为热能，用于特种超高凝油或超稠油伴热降粘，抵消地层热损失；为了防止抽油杆在中途与真空隔热管的内壁接触而导致短路现象，在每根抽油杆的接头处都安装了抽油杆接箍绝缘扶正器，该扶正器同时解决了抽油杆的偏磨问题；滑动接触器的作用是：构成抽油杆与真空隔热管之间的电导通，该接触器以上井段为电伴热段，它的安装位置决定了电伴热井段地下截止点。本发明一种调制波抽油杆电热采油装置的优点在于：采用两组智能控制的三相全波整流元件交替工作，将特种隔离变压器次级输出的三相工频交流电，智能地调制成频率为0～20Hz可调的调制波电流输出；供给抽油杆串，使电能最大限度地在抽油杆串上转换成热能；尽量减小交变电流在真空隔热管外壁上感生电热损耗，同时又避免了电解作用对井下工具的腐蚀，杜绝了电能直接转化成化学能的不良损耗，调制波电源降低了设备自身的无功电损耗，不偏载、极大地减小了对电网的污染；根据井下液体矿化度大小，在0～20Hz的范围内选择合适的频率运行；原则上在确保不发生电化学化学腐蚀反应的前提下，尽可能选用低频运行，减小感生热损，同时增强了电源的承载能力；利用调制波电源供电，不偏载、对电网综合污染小，能使电热转化在理想的载体抽油杆上，消耗同样的电能可以使原油得到更高更理想的温升；最大限度地避免了真空隔热管外皮及套管感生热量，降低了热损失，同时又杜绝了电化学腐蚀副作用对井下工具的破坏，杜绝了电能直接转化成化学能，设备自身无功损耗低，具有良好的节能效果和抗过载能力，以适应不同环境的需要。低压运行使安全用电得到保障，取缔了昂贵的井下高温专用电缆和空心杆(空心杆也可以使用)，简化了设备结构，降低了整体成本、简化了施工程序、方便安装、避免了多种井下故障，可靠性和安全性得到了很大提高，确保生产顺利进行，还可以带杆注汽(不需要检泵的情况下)，节省作业费用该装置可与任何类型泵和井口配合使用、结构简单、运行稳定、实用性和安全性能可靠、使用寿命长、管理维护费用低。

    【附图说明】

    附图1为一种调制波抽油杆电热采油装置结构示意图。

    附图2为一种调制波抽油杆电热采油装置中空心杆绝缘短节结构示意图。

    附图3为一种调制波抽油杆电热采油装置中抽油杆接箍绝缘扶正器结构示意图。

    入户电缆1、空心光杆2、出户电缆3、井口4、空心杆绝缘短节5、抽油杆6及、抽油杆接箍绝缘扶正器7、真空隔热管8、滑动接触器9、套管10、调制波电源11、空心光杆公扣12、外管13、内杆14、入户电缆接口15、内承压环16、绝缘环17、外承压环18、特种绝缘胶19、抽油杆母扣20、绝缘扶正体21、变扣接头22。

    【具体实施方式】

    下面根据附图(如图1、图2、图3所示)对本发明做进一步的说明：一种调制波抽油杆电热采油装置，包括0～20Hz调制波电源、空心光杆、空心杆绝缘短节、抽油杆、抽油杆接箍绝缘扶正器、入出户电缆和滑动接触器；其中：空心光杆2的下端连接有空心杆绝缘短节5，其上下端呈良好的电绝缘状态，穿过空心光杆2的入户电缆1的下端，与空心杆绝缘短节5的内杆呈良好电连接，空心杆绝缘短节5的下端直接连接抽油杆6；在每根抽油杆6的接箍处安装有抽油杆接箍绝缘扶正器7，用于防止抽油杆6和真空隔热管8中途接触短路；抽油杆6的下端也就是需要电伴热段的底部，连接一个滑动接触器9，用于实现抽油杆6与真空隔热管8的电导通；调制波电流将沿着真空隔热管8和套管10导出井口4，并由出户电缆3接入调制波电源11；将三相工频交流电调制成0～20Hz可变频输出的调制波电流，加到抽油杆串的两端，构成由调制波电源11、入户电缆1、空心杆绝缘短节5的下端、抽油杆6、滑动接触器9、真空隔热管8、井口4、出户电缆3的电回路；调制波电流在抽油杆6上转化为热能给原油伴热；为使空心光杆2与井口4及大地同电位，确保安全用电，在空心光杆2与抽油杆6之间安装了空心杆绝缘短节5；该绝缘短节由外管2及以丝扣连接在其内的外承压环7、内杆3和用丝扣连接在其外的内承压环5，以及安装在内承压环16和外承压环18之间的绝缘环17所组成，在外管13、内杆14、内承压环16、外承压环18和绝缘环17所形成的空间里，灌注有特种绝缘胶19；该绝缘短节的上端是连接空心光杆公扣12，下端是连接抽油杆母扣20；绝缘短节能够将拉力转换成多层压力结构，内杆和外管由特种高强度金属制成，绝缘环17由氧化铝、氧化锆极其混合物制成；上下端呈良好的绝缘状态；抽油杆接箍绝缘扶正器7，由内杆14、绝缘扶正体21、变扣接头22组成；内杆14的一端设置有抽油杆母扣20，用于对接抽油杆5，另一端设置有公扣，用于配接变扣接头22；绝缘扶正体21套装在内杆14上，并可以自由转动；变扣接头22的下端设置有空心光杆公扣12，用于对接抽油杆5；绝缘扶正体21设置有对称四个翼，用以确保它和真空隔热管8所形成的环空空间足够大；该抽油杆接箍绝缘扶正器7的内杆14和变扣接头22，是由石油行业专用的特种高强度金属制成，绝缘扶正体21由氧化铝、氧化锆极其混合物制成。