一种自加热套管柱论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种自加热套管柱，包括加热盘管和至少一个电力装置，所述套管柱的外壁和内壁之间设有空腔，所述加热盘管盘旋设置在所述空腔内，所述电力装置悬空架设在所述套管柱内，所述电力装置包括旋转部和固定部，所述旋转部的两端分别与所述固定部连接，所述固定部设置在所述空腔内，且所述固定部与所述加热盘管电连接，当所述套管柱内有液体经过时，所述旋转部在液体的带动下转动并与所述固定部之间配合为所述加热盘管提供电力供应，本实用新型提供的自加热套管柱通过电力装置和加热盘管相互配合，实现了套管柱的自加热，无需外部能源的供给，避免大量能源的损耗，降低了采油的成本。

主设计要求

1.一种自加热套管柱，包括加热盘管和至少一个电力装置，其特征在于，所述套管柱的外壁和内壁之间设有空腔，所述加热盘管盘旋设置在所述空腔内，所述电力装置悬空架设在所述套管柱内，所述电力装置包括旋转部和固定部，所述旋转部的两端分别与所述固定部连接，所述固定部设置在所述空腔内，且所述固定部与所述加热盘管电连接，当所述套管柱内有液体经过时，所述旋转部在液体的带动下转动并与所述固定部之间配合为所述加热盘管提供电力供应。

设计方案

1.一种自加热套管柱，包括加热盘管和至少一个电力装置，其特征在于，

所述套管柱的外壁和内壁之间设有空腔，所述加热盘管盘旋设置在所述空腔内，所述电力装置悬空架设在所述套管柱内，所述电力装置包括旋转部和固定部，所述旋转部的两端分别与所述固定部连接，所述固定部设置在所述空腔内，且所述固定部与所述加热盘管电连接，当所述套管柱内有液体经过时，所述旋转部在液体的带动下转动并与所述固定部之间配合为所述加热盘管提供电力供应。

2.根据权利要求1所述的自加热套管柱，其特征在于，所述旋转部与所述固定部之间通过轴承滚珠连接，且所述旋转部内设有叶轮，所述旋转部转动时会带动所述叶轮一起转动。

3.根据权利要求2所述的自加热套管柱，其特征在于，所述旋转部的两端分别与固定部连接，且所述旋转部与所述固定部的连接处均设有叶轮。

4.根据权利要求3所述的自加热套管柱，其特征在于，所述旋转部上还设有转子，所述转子的一端与所述叶轮连接，所述转子的另一端与所述轴承滚珠连接。

5.根据权利要求4所述的自加热套管柱，其特征在于，所述转子分别设置在所述旋转部的两端上，所述转子的位置与所述固定部的位置相对应，且所述转子之间通过连接杆连接。

6.根据权利要求5所述的自加热套管柱，其特征在于，所述固定部内设有定子，当所述旋转部转动时，位于同一侧的所述转子和所述定子之间相互配合并产生电能。

7.根据权利要求6所述的自加热套管柱，其特征在于，所述固定部内还设有接线装置，所述接线装置与所述加热盘管之间通过电缆连接。

8.根据权利要求1所述的自加热套管柱，其特征在于，所述电力装置的数量可为多个，且所述电力装置悬空间隔设置在所述套管柱的内部。

9.根据权利要求8所述的自加热套管柱，其特征在于，所述加热盘管间隔设置在所述空腔内，或者连续设置在整个所述空腔的内部。

10.根据权利要求9所述的自加热套管柱，其特征在于，所述套管柱的数量为多个，且相邻的所述套管柱之间通过螺纹、紧固件或焊接的方式连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及石油装备领域，尤其涉及一种自加热套管柱。

背景技术

稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油，在油田的石油开采中，稠油因具有特殊的高粘度和高凝固点特性，在开发和应用的各个方面都遇到一些技术难题，高凝高含蜡稠油中蜡晶的形成和聚结直接受温度的影响，当稠油温度高于析蜡温度时，一方面，油中的蜡晶颗粒会部分或全部溶解；另一方面，沥青胶质将高度分散，减小了结蜡凝固的可能性。

目前，在油田的开采中，关于稠油的开采常采用井筒加热的方式，即对井筒进行整体加热，以此提高稠油的温度，降低稠油的黏度，方便开采，其余的还包括：机械降粘、稀释降粘、化学降粘和微生物单井吞吐等方式，但是由于油井生产时油流从井底向井口的流动过程中，温度是逐渐降低的，一方面，油流上升过程中由于地层温度是逐渐降低的，因而油流通过油管和套管不断把热量传给地层，使油流体本身温度降低，另一方面，稠油中气体被不断分离出来，分离出的气体因体积膨胀而导致油流的流速增加，因而气体会吸收一部分热量，使稠油本身温度降低，因此，使用井筒加热的电热采油工艺是最为成熟技术。

然而，电热采油工艺是建立在电力成本低或者原油价格高的基础上，一般需要通过电缆获取地面电力产生热量，加热过程中会耗费大量的电能，此外电加热装置需在在井口设置合适的固定及密封装置，固定及密封装置增加了安装作业和日常维护的难度，大量耗费电能也造成可开采成本的增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种自加热套管柱，通过电力装置和加热盘管相互配合实现套管柱的自发热，解决了现有技术中使用的电加热设置需要外部能源供给，导致能源耗费巨大，采油成本升高的技术问题。

进一步地，所述旋转部与所述固定部之间通过轴承滚珠连接，且所述旋转部内设有叶轮，所述旋转部转动时会带动所述叶轮一起转动。

进一步地，所述旋转部的两端分别与固定部连接，且所述旋转部与所述固定部的连接处均设有叶轮。

进一步地，所述旋转部上还设有转子，所述转子的一端与所述叶轮连接，所述转子的另一端与所述轴承滚珠连接。

进一步地，所述转子分别设置在所述旋转部的两端上，所述转子的位置与所述固定部的位置相对应，且所述转子之间通过连接杆连接。

进一步地，所述固定部内设有定子，当所述旋转部转动时，位于同一侧的所述转子和所述定子之间相互配合并产生电能。

进一步地，所述固定部内还设有接线装置，所述接线装置与所述加热盘管之间通过电缆连接。

进一步地，所述电力装置的数量可为多个，且所述电力装置悬空间隔设置在所述套管柱的内部。

进一步地，所述加热盘管间隔设置在所述空腔内，或者连续设置在整个所述空腔的内部。

进一步地，所述套管柱的数量为多个，且相邻的所述套管柱之间通过螺纹、紧固件或焊接的方式连接。

本实用新型提供一种自加热套管柱，通过包括加热盘管和至少一个电力装置，套管柱的外壁和内壁之间设有空腔，加热盘管盘旋设置在套管柱的空腔内，电力装置包括固定部和旋转部，其中，旋转部的两端均与固定部连接，固定部位于空腔内，旋转部悬空设置在套管柱内，固定部在空腔内与加热盘管接连，套管柱内有液体通过时，旋转部在液体的推动下转动并将转动所获得的动能传递给固定部，固定部和旋转部配合再将动能转化成电能并将电能传给加热盘管，加热盘管将电能转化为热能加热套管柱，电力装置为加热盘管提供电能，使得加热盘管不断对套管柱进行加热，在无需外部能源供给的情况下，实现套管柱的自加热，现有技术中，使用电加热装置或其他加热方式，但是这些加热的方式或手段均需要外部能源供给，致使采油成本过高，而本实施例中，电力装置和加热盘管相互配合将套管柱内液体流动时所产生的动能转化为电能，再将电能转化为热能反馈给套管柱内的液体，稠油持续受到加热而保证了流动性，使得采油能够顺利进行，实现了套管柱在无需外界能量供应的情况下自发热，降低了采油成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种自加热套管柱的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的电力装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的自加热套管柱的另一结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的自加热套管柱的又一结构示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的加热盘管的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的自加热套管柱的再一结构示意图。

附图标记说明：

1-自加热套管柱；

10-电力装置；

20-加热盘管；

21-旋转部；

211-叶轮；

212-连接杆；

213-轴承滚珠；

214-转子；

22-固定部；

221-定子。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种自加热套管柱1，如图1所示，包括加热盘管20和至少一个电力装置10，套管柱1的外壁和内壁之间设有空腔，加热盘管20盘旋设置在空腔内，电力装置10悬空架设在套管柱1内，具体的，电力装置10包括旋转部21和固定部22，其中，固定部22位于套管柱1外壁和内壁的空腔内，旋转部21位于套管柱1的内壁之间，固定部22位于电力装置10的两端，旋转部21位于固定部22之间，电力装置10两端的固定部22均位于套管柱1的空腔内，旋转部21则位于套管柱1两侧的内壁之间，且旋转部21在套管柱1内处于悬空的状态，固定部22和加热盘管20均位于空腔内，固定部22的一端与旋转部21连接，固定部22的另一端与加热盘管20连接，当套管柱1内有液体通过时，液体会和旋转部21发生接触，旋转部21在液体的推动下在两端的固定部22之间原地旋转，并将旋转时所产生的能量传递给固定部22，固定部22和旋转部21配合将这部分能量转化成电能并传输给加热盘管20，加热盘管20再将这些电能转化成热能并对套管柱1进行加热，即电力装置10在套管柱1内的液体的作用下进行发电，并将这些电能供给加热盘管20，加热盘管20在电力装置10的电力供给下对套管柱1进行加热，因此，套管柱1内只要有液体经过时，加热盘管20和电力装置10就可以工作，无需外部再进行能源的供给，以实现套管柱1的自加热，其中，上述套管柱1内经过的液体是一个统称，这里的液体可以是原油、气体或者其他物质，只要保证有物质在套管柱1内通过并推动旋转部21转动即可实现套管柱1的自加热。

需要说明的是，稠油是一种黏度较大的原油，稠油中含有大量的沥青质和胶质，由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性，使得稠油的开采难度较大，但是温度对稠油的影响极大，稠油的温度越高其自身的流动性就越强，即温度越高稠油的黏度就越低，也就有利于稠油的开采，因此，在开采稠油时常使用加热的方式来降低稠油的黏度以便于开采，现有技术中，常使用的加热方式是加热棒，即将加热棒放入套管柱内，通过加热棒给原油加热，但是，加热棒需要通过电缆获取电力来产生热能，同时，稠油在从油层进入到套管柱后一直处于向上运动的状态，在运动的过程中，稠油的温度不断降低，因此，需要加热棒不断供应热能才能保证稠油的流动性，这就使得加热棒需要耗费大量的电能，导致采油成本升高，同时，电加热装置需在在井口设置合适的固定及密封装置，完成加热电缆在空心杆中的固定及密封和冷热转换，固定及密封装置增加了安装作业、日常维护难度及成本。

为了解决上述问题，本实施例提供的自加热套管柱1，通过在套管柱1的空腔内设置加热盘管20，再使用电力装置10将稠油在套管柱1内向上运动的动能转化为电能，将转化后获取的电能供给加热盘管20，加热盘管20再将电力装置10供给的电能转化成热能反馈给稠油，使得稠油的温度升高保证其流动性，以使得采油工作能够顺利进行，该加热过程无需外部的热外能源供给以及外设的密封固定装置，不仅结构简单，而且节约了大量的电能，使得采油成本下降，同时，需要说明的是，稠油自油层进入到套管后一直自下向上运动，运动的过程中，稠油将热量不断通过油管和套管传给地层，再加上稠油中的气体被不断分离出的过程中也会带走部分热量，因此，实际上稠油是由于温度降低而流动性不足，导致开采困难，而并非是由于稠油本身能量不足导致开采困难，所以，将稠油本身的一部分动能转化为热能以保证稠油本身的流动性，并通过加热盘管20和电力装置10的配合，达到套管柱1的自发热。

本实施例提供一种自加热套管柱1，通过包括加热盘管20和至少一个电力装置10，套管柱1的外壁和内壁之间设有空腔，加热盘管20盘旋设置在套管柱1的空腔内，电力装置10包括固定部22和旋转部21，其中，旋转部21的两端均与固定部22连接，固定部22位于空腔内，旋转部21悬空设置在套管柱1内，固定部22在空腔内与加热盘管20接连，套管柱1内有液体通过时，旋转部21在液体的推动下转动并将转动所获得的动能传递给固定部22，固定部22和旋转部21配合再将动能转化成电能并将电能传给加热盘管20，加热盘管20将电能转化为热能加热套管柱1，电力装置10为加热盘管20提供电能，使得加热盘管20不断对套管柱1进行加热，在无需外部能源供给的情况下，实现套管柱1的自加热，现有技术中，使用电加热装置或其他加热方式，但是这些加热的方式或手段均需要外部能源供给，致使采油成本过高，而本实施例中，电力装置10和加热盘管20相互配合将套管柱1内液体流动时所产生的动能转化为电能，再将电能转化为热能反馈给套管柱1内的液体，稠油持续受到加热而保证了流动性，使得采油能够顺利进行，实现了套管柱1在无需外界能量供应的情况下自发热，降低了采油成本。

进一步地，在本实施例中，如图2和图3所示，旋转部21与固定部22之间通过轴承滚珠213连接，旋转部21的两端均与固定部22连接，由于旋转部21在液体的推动下会不断转动，且旋转部21转动时，固定部22始终保持固定不动的状态，因此，使用轴承滚珠213连接旋转部21和固定部22，通过轴承滚珠213，旋转部21可在固定部22之间不断转动，旋转部21转动时，始终处于固定部22之间，且旋转部21上还设有叶轮211，具体的，叶轮211类似于扇叶一般设置在旋转部21上，当旋转部21转动时，叶轮211会随着旋转部21一起转动，叶轮211的数量可为多个，可间隔设置在旋转部21上，这里不做过多的限定，叶轮211的设置可减小旋转部21的重量同时帮助旋转部21更快的转动，一方面减小旋转部21转动时需要的动能，另一方面叶轮211使得旋转部21的形状更利于受液体推动而转动。

进一步地，在本实施例中，旋转部21的两端均与固定部22连接，且在旋转部21与固定部22的连接处均设有叶轮211，具体的，叶轮211可设置多组，例如，在旋转部21的两端，即旋转部21与固定部22的连接处各设置一组叶轮211，也可以将上述两组叶轮211之间进行连接形成一个叶轮211，还可以再在旋转部21的中间设置一组叶轮211，形成三组叶轮211，具体的设置方式和数量这里不做限定，可根据现场的实际需要进行设置和改变，只要保证叶轮211或者叶轮211的两端均设置在固定部22与旋转部21的连接处即可。

进一步地，在本实施例中，旋转部21上还设有转子214，转子214的位置位于旋转部21的两端，具体的，转子214的一端与轴承滚珠213连接，转子214的另一端与叶轮211连接，可以认为，转子214位于旋转部21与固定部22之间的连接处，叶轮211设置在转子214上，当叶轮211转动时，转子214会随着叶轮211一起转动，也可以理解为，旋转部21即为转子214，旋转部21连接时，整个转子214也在不断转动，但是，优选的，转子214只设置在旋转部21两端与固定部22的连接处。

进一步地，在本实施例中，固定部22上设有定子221，固定部22分别连接在旋转部21的两端，因此，旋转部21上转子214的置要与固定部22上定子221的位置相对应，转子214和对应的定子221之间相互配合，转子214随着旋转部21一起转动，而定子221与固定部22一起始终处于固定不动的状态，旋转部21不断转动，旋转部21与固定部22的连接处分别设有转子214和定子221，转子214和定子221之间相互作用并产生电能，这些电能通过固定部22传输给加热盘管20，并使得加热盘管20发热，同时，旋转部21两端的转子214之间通过连接杆212连接，可以认为连接杆212是旋转部21的边框或最外部的支架。

进一步地，在本实施例中，定子221设置在固定部22的内部，即定子221位于套管柱1的空腔内，当旋转部21转动时，位于同一侧的转子214和定子221之间相互配合以产生电能，旋转部21转动时会带动两端的转子214一起运动，位于同侧的转子214和定子221之间就会相互配合产生电能，因此，电力装置10中设有两组定子221和转子214共同发电，以保证加热盘管20需要的电能供应。

进一步地，在本实施例中，固定部22的内部设有接线装置(图中未示出)，接线装置通过电缆与加热盘管20之间连接，电力装置10将电能通过接线装置和电缆传输给加热盘管20，加热盘管20使用电力装置10供给的电能对套管柱1进行加热。

进一步地，在本实施例中，如图4所示，电力装置10的数量为多个，电力装置10需要为加热盘管20提供电能供应，套管柱1内的空间有限，电力装置10的大小也同样收到限制，因此，可在套管柱1内间隔设置多个电力装置10，各电力装置10均与加热盘管20连接，多个电力装置10一起运行发电为加热盘管20提供充足的电能，以保证加热盘管20的加热效率。

需要说明的是，在本实施例中，加热盘管20对其加热效率有一定的要求，由于稠油温度越低流动性性越差，因此，为了保证稠油的流动性能，需要使得稠油保证在一个温度范围内，而稠油在套管柱1内移动时，温度不断下降，因此，需要加热盘管20持续对套管柱1进行加热才能补充稠油的热度损失，而加热盘管20持续加热就需要电力装置10不断供给电能，以保证加热装置有充足的加热量来维持稠油的温度，稠油在套管柱1内各段的温度需求并不相同，套管柱1的下方即越靠近油层部分的稠油，由于这部分稠油的温度损失并不太高还可以保证流动性，所以这部分需要补充的热量就相对较少，因此，这部分的套管柱1内可相应的少设置电力装置10，而越靠近套管柱1上方即油井井口的位置，由于稠油在上升的过程中热量不断流失，这部分稠油需要补充的热量就相对较大，所以这部分稠油需要补充的热量就相对较大，加热盘管20就需要将更多的电能转化为热能，因此，这部分的套管柱1内就可以相应的多设置一些电力装置10，以保证加热盘管20对电能的需求，由此可知，电力装置10的设置数量可根据套管柱1内各段对电能需求来设置。

此外，在本实施例中，加热盘管20和电力装置10处于联动的状态，当电力装置10无法为加热盘管20提供充足的电能供应时，加热盘管20的加热效率下降，稠油的温度无法维持，就会导致稠油流动性变差黏度增加，同时，稠油流动性变差会导致电力装置10中旋转部21的转速，即稠油流动性变差后旋转部21也会受到影响而使得转速下降，旋转部21转速下降会影响电力装置10的发电量，由此可以看出，加热盘管20的加热效率、电力装置10的发电量、旋转部21的转速以及稠油的流动性之间彼此相互影响，使得自加热套管柱1始终处于动态平衡的状态，也可以理解为能量间平衡，通过能量的相互转化和传递达到套管柱1的自加热的目的。

进一步地，在本实施例中，如图5所示，加热盘管20间隔设置或者连续设置在套管柱1的空腔内，具体的，加热盘管20主要的作用是将电能转化为热能并对套管柱1加热，使得套管柱1内稠油的温度升高，但是稠油在套管柱1内各段的温度损失不同，稠油需要补充的热量也不相同，如果在所有套管柱1内平均设置加热盘管20会导致部分加热盘管20的使用效率低下，造成浪费，因此，根据稠油的温度梯度，在相应的套管柱1内设置加热盘管20，在靠近油层的套管柱1中可间隔设置加热盘管20，这部分套管柱1中稠油的热量较充足，而越靠近井口的套管柱1中稠油的热量损失较大，可连续并密集的设置加热盘管20，保证加热盘管20的使用效率，避免浪费而使得采油成本升高。

进一步地，在本实施中，如图6所示，自加热套管柱1的数量为多个，套管柱1之间可通过螺纹、紧固件或焊接的方式连接，具体的方式不做限定，只要保证套管柱1之间能够紧密连接即可，但是，为了拆卸方便，优选的，使用螺纹连接的方式，在套管柱1的两端分别设置内螺纹和外螺纹，可根据现场的实际需求将套管柱1之间进行连接，以使得采油作业的顺利进行。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

设计图

一种自加热套管柱论文和设计

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