專利名稱：油井及管線真空相變加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油井及管線的加熱裝置，屬于真空相變換熱設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前油井或管線的主要加熱方式為一是往油層或油管線中注入蒸汽、熱水直接加熱或采用導(dǎo)熱油間接加熱；其缺點(diǎn)是需要設(shè)置鍋爐、導(dǎo)熱油爐、水泵、油泵等復(fù)雜、龐大的配套設(shè)施，不僅會(huì)消耗大量動(dòng)力，而且輸送管路的沿程也會(huì)耗散大量的能量，能耗較高，從能源的利用效率角度來(lái)看是非常不合算的。
二是采用電阻性加熱器，如電熱帶、電熱管、電熱棒等對(duì)原油直接接觸加熱，被加熱的原油都處于層流狀態(tài)，傳熱系數(shù)很低，同時(shí)局部容易過(guò)熱而引發(fā)火災(zāi)，其能源的有效利用率只有20％～27％，并且發(fā)熱體易老化、壽命短，加熱效果不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的油井及管線真空相變加熱器，加熱過(guò)程通過(guò)真空相變工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝相變實(shí)現(xiàn)，換熱能力強(qiáng)，耗能低，安全可靠，使用壽命長(zhǎng)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種油井及管線真空相變加熱器，包括密封的殼體，電熱元件，電源控制箱，該電熱元件通過(guò)導(dǎo)線與電源控制箱連接，殼體的內(nèi)腔中裝有傳熱管束，傳熱管束的兩端分別與殼體壁上的進(jìn)、出油口連通，殼體的內(nèi)腔底部裝有真空相變工質(zhì)，所述電熱元件裝在套管內(nèi)，該套管浸泡在所述真空相變工質(zhì)中。所述殼體外部包覆有保溫層，保溫層的外面罩有防護(hù)層。
所述殼體的內(nèi)腔處于真空狀態(tài)，其壓力為10-4Pa。
為油井加熱時(shí)，所述殼體為立式，為管線加熱時(shí)，所述殼體為臥式。
本實(shí)用新型有以下積極有益的效果加熱過(guò)程通過(guò)真空相變工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝相變實(shí)現(xiàn)，安全可靠，防爆、防火，通過(guò)型號(hào)為XMTD-2202的數(shù)顯溫控儀KTE自動(dòng)完成溫度控制，無(wú)高溫過(guò)熱點(diǎn)及燒毀之慮，可全天候工作，用電量低、傳熱效率高、設(shè)備緊湊、節(jié)省材料、表面熱損失小，無(wú)活動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，為原油在低溫差下傳遞熱量創(chuàng)造了條件。換熱管采用管束結(jié)構(gòu)，增加了換熱面積，也提高了管內(nèi)原油的流速，有利于提高原油產(chǎn)量。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的電氣控制原理圖。
具體實(shí)施方式
附圖編號(hào)1.電源控制箱，2.傳熱管束，3.電熱元件，4.套管，5.真空相變工質(zhì)，6.殼體，7.保溫層，8.防護(hù)層，9.進(jìn)油口，10.出油口。
實(shí)施例一，請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖3，本實(shí)用新型是一種油井及管線真空相變加熱器，包括密封的殼體6，電熱元件3，電源控制箱1，電熱元件3通過(guò)導(dǎo)線與電源控制箱1連接，殼體6的內(nèi)腔中裝有傳熱管束2，傳熱管束2的兩端分別與殼體壁上的進(jìn)、出油口9、10連通，本實(shí)施例的殼體6為臥式，用于對(duì)管線加熱。連接方式為將水平的輸送原油的管線截?cái)啵ㄟ^(guò)法蘭使進(jìn)、出油口9、10連在管線上，使本加熱器串接于管線。殼體6的內(nèi)腔底部裝有真空相變工質(zhì)5，真空相變工質(zhì)5可以是甲醇，工作溫度范圍10℃～137℃。電熱元件3裝在套管4內(nèi)，套管4浸泡在真空相變工質(zhì)5中，殼體6外部包覆有保溫層7，保溫層7可以是石棉或巖棉，保溫層7的外面罩有防護(hù)層8。防護(hù)層8可以是薄鋼板，套管4的外壁與真空相變工質(zhì)5接觸。殼體6處于真空狀態(tài)，其真空度為10-4Pa。當(dāng)電熱元件3通電開(kāi)始加熱后，套管4外部的真空相變工質(zhì)5受熱后便迅速沸騰產(chǎn)生相應(yīng)壓力的飽和蒸汽，蒸汽上升與傳熱管束2的外表面接觸，蒸汽遇冷凝結(jié)成液態(tài)并且釋放出熱量，該熱量被傳熱管束2內(nèi)的原油吸收，蒸汽冷凝成液態(tài)后因重力作用重新落回真空相變工質(zhì)5中，如此循環(huán)進(jìn)行換熱，達(dá)到連續(xù)加熱原油的目的。通過(guò)沸騰和冷凝兩個(gè)相反的相變過(guò)程把熱量從“熱端傳輸?shù)嚼涠恕保@個(gè)過(guò)程傳熱性能極高，傳熱系數(shù)K高出常規(guī)傳熱方式幾個(gè)數(shù)量級(jí)。蒸發(fā)端和冷凝端的壓力差非常小，所以蒸發(fā)和冷凝過(guò)程幾乎是在相同的溫度下進(jìn)行的。本實(shí)用新型具有熱管傳熱的一切優(yōu)點(diǎn)傳熱效率高、設(shè)備緊湊、節(jié)省材料、表面熱損失小，無(wú)活動(dòng)部件，給原油在低溫差下傳遞熱量創(chuàng)造了條件，節(jié)省能源，可提高原油產(chǎn)量。電源控制箱內(nèi)的電路如圖3所示。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，電熱元件3由三個(gè)電阻絲R1、R2、R3構(gòu)成，電氣控制箱內(nèi)的電路包括主回路和輔助回路，主回路采用油田現(xiàn)有的三相交流電380V電源。三個(gè)電阻絲R1、R2、R3通過(guò)熱繼電器KH，交流接觸器KM，自動(dòng)開(kāi)關(guān)SA與三相電源的火線L1、L2、L3連接。數(shù)顯溫控儀KTE的型號(hào)為XMTD-2202。數(shù)顯溫控儀KTE的后面板接線端1、2分別與熱電偶TC的正、負(fù)端連接，熱電偶TC用于檢測(cè)電阻絲R1、R2、R3的發(fā)熱溫度，本實(shí)用新型利用數(shù)顯溫控儀KTE的上、下限繼電器的觸點(diǎn)組成“升溫加熱”、“停止加熱”兩個(gè)狀態(tài)。下限繼電器執(zhí)行加熱，上限繼電器作全量程報(bào)警輸出，具體接線如下數(shù)顯溫控儀KTE后面板上的接線端4、5分別與輔助回路X3中的C、D接點(diǎn)連接，從而將數(shù)顯溫控儀內(nèi)部的上限繼電器的常閉觸點(diǎn)J2接入輔助回路X3中。數(shù)顯溫控儀KTE的后面板接線端8、9分別與輔助回路X1中的A、B接點(diǎn)連接，從而將數(shù)顯溫控儀內(nèi)部的下限繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)J1接入輔助回路X1中。將儀表連線接妥后，設(shè)定數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀KTE的下限溫度、停止加熱溫度，上限溫度，如設(shè)定溫度為53℃以下加熱，55℃停止加熱(自動(dòng)擋)，設(shè)定上限溫度為58℃。
合上自動(dòng)開(kāi)關(guān)SA，熔斷器FU處于接通位置，開(kāi)關(guān)1SB為手動(dòng)、自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，位于自動(dòng)檔時(shí)，其內(nèi)部接點(diǎn)1SB-1閉合，1SB-2斷開(kāi)，下限繼電器的線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)J1閉合，輔助回路X1導(dǎo)通，交流接觸器的線圈KM得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1閉合、常閉觸點(diǎn)KM-2斷開(kāi)，電阻絲R1、R2、R3與電源接通，開(kāi)始加熱。當(dāng)數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀KTE的測(cè)量值低于下限設(shè)定值時(shí)，上、下限繼電器動(dòng)作，上限繼電器的常閉觸點(diǎn)J2打開(kāi)，下限繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)J1閉合，輔助回路X1導(dǎo)通，輔助回路X3截止。面板上綠燈HG亮，表示處于升溫加熱狀態(tài)。當(dāng)數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀KTE的測(cè)量值大于上限設(shè)定值時(shí)，上、下限繼電器釋放，上限繼電器的常閉觸點(diǎn)J2閉合，下限繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)J1打開(kāi)，交流接觸器的線圈KM失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)KM-2閉合，電阻絲R1、R2、R3與電源不接通，輔助回路X1截止，輔助回路X3導(dǎo)通，面板上紅燈HR亮，表示處于停止加熱狀態(tài)。當(dāng)溫度下降到又低于下限設(shè)定值時(shí)，上、下限繼電器動(dòng)作，輔助回路X1導(dǎo)通，輔助回路X3截止，面板上綠燈HG亮，表示“升溫加熱”；周而復(fù)始，形成溫度自動(dòng)控制。
當(dāng)開(kāi)關(guān)1SB位于手動(dòng)檔時(shí)，其內(nèi)部接點(diǎn)開(kāi)關(guān)1SB-2閉合，1SB-1斷開(kāi)，按下按鈕SC，綠燈HG亮，交流接觸器的線圈KM得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1閉合、常閉觸點(diǎn)KM-2斷開(kāi)，電阻絲R1、R2、R3與電源接通，開(kāi)始加熱。加熱到需的溫度后，按下按鈕SD，交流接觸器的線圈KM失電斷開(kāi)，其常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1斷開(kāi)，電阻絲R1、R2、R3與電源不接通，停止加熱。按鈕SC1、SD1為異地啟動(dòng)、停止按鈕。加熱停止后要把自動(dòng)開(kāi)關(guān)SA分?jǐn)唷?br> 實(shí)施例二，請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3，本實(shí)施例的殼體6為立式，用于對(duì)油井加熱。連接方式為將垂直井管截?cái)啵梅ㄌm將進(jìn)油口9、出油口10直接連在井管上，殼體6的內(nèi)腔中裝有傳熱管束2，傳熱管束2的兩端分別與殼體壁上的進(jìn)、出油口9、10連通，殼體6的內(nèi)腔底部裝有真空相變工質(zhì)5，真空相變工質(zhì)5可以是甲醇，電熱元件3裝在套管4內(nèi)，套管4浸泡在真空相變工質(zhì)5中，殼體6外部包覆有保溫層7，保溫層7可以是石棉或巖棉，保溫層7的外面罩有防護(hù)層8。防護(hù)層8可以是薄鋼板，套管4的外壁與真空相變工質(zhì)5接觸。殼體6處于真空狀態(tài)，其真空度為10-4Pa。本實(shí)施例的工作原理與上述實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求1.一種油井及管線真空相變加熱器，包括密封的殼體(6)，電熱元件(3)，電源控制箱(1)，該電熱元件(3)通過(guò)導(dǎo)線與電源控制箱(1)連接，其特征在于所述殼體(6)的內(nèi)腔中裝有傳熱管束(2)，該傳熱管束(2)的兩端分別與殼體壁上的進(jìn)、出油口(9、10)連通，該殼體(6)的內(nèi)腔底部裝有真空相變工質(zhì)(5)，所述電熱元件(3)裝在套管(4)內(nèi)，該套管(4)浸泡在所述真空相變工質(zhì)(5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井及管線真空相變加熱器，其特征在于所述殼體(6)的外部包覆有保溫層(7)，保溫層(7)的外面罩有防護(hù)層(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井及管線真空相變加熱器，其特征在于所述殼體(6)的內(nèi)腔處于真空狀態(tài)，其壓力為10-4Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井及管線真空相變加熱器，其特征在于所述殼體(6)為臥式殼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井及管線真空相變加熱器，其特征在于所述殼體(6)為立式殼體。
專利摘要一種油井及管線真空相變加熱器，包括密封的殼體，電熱元件，電源控制箱，該電熱元件通過(guò)導(dǎo)線與電源控制箱連接，殼體的內(nèi)腔中裝有傳熱管束，傳熱管束的兩端分別與殼體壁上的進(jìn)、出油口連通，殼體的內(nèi)腔底部裝有真空相變工質(zhì)，所述電熱元件裝在套管內(nèi)，該套管浸泡在所述真空相變工質(zhì)中，所述殼體外部包覆有保溫層，保溫層的外面罩有防護(hù)層。本實(shí)用新型的加熱過(guò)程是通過(guò)真空相變工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝實(shí)現(xiàn)的，換熱能力強(qiáng)，耗能低，安全可靠，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)E21B36/00GK2937470SQ200620122788
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者戴長(zhǎng)利, 宿新天 申請(qǐng)人:戴長(zhǎng)利