專利名稱：一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采油管道清蠟及增油方法，具體的說是一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法。
(二)
背景技術(shù)：
石油開采中油從油層流向井底，需要一定的能量。對新打油井最初是利用油層的天然能量，驅(qū)動原油在地層內(nèi)縫隙的流動，最后匯向油井。但隨著開采的進行，天然能量逐漸耗竭，壓力下降，流動速度下降，石油產(chǎn)量大幅度遞減。要想多采油，就必須彌補地層損失的能量，使油層保持足夠的壓力。人工注水是補充能量的方法之一，現(xiàn)在以大慶為首的各主要油田都是采用注水方式開發(fā)。然而，油田注水系統(tǒng)的耗電量巨大，用水量也巨大。且隨著油田綜合含水率的上升，給后續(xù)的煉油破乳除水帶來許多困難。特別是大量注水使得地層溫度下降，石油粘度上升，滲流減慢。為增加采油量，又必需加大注水量以增大驅(qū)油壓力，這樣勢必就造成了惡性循環(huán)。
同時我國油田原油大部分含蠟量高，超過10%的占90%，大部分油田原油的含蠟量均在20%以上，如大慶油田含蠟量26. 2%，華北油田21. 2%,勝利油田20. 8%,中原油田21. 4—%，吉林油田22. 3%，南海油田20. 5%，南陽油田30, g%，沈北油田40. 9%。原油中的蠟是多種化合物的混合物，其密度為880—905kg / m3，熔點49XT6(TC。在油層高溫高壓條件下，石油中所含的蠟溶解在原油中。隨著溫度和壓力下降以及輕質(zhì)組分的不斷逸
4出，原油溶蠟?zāi)芰﹄S之不斷降低。蠟的結(jié)晶分子向固體表面擴散性開始形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶長大，呈薄片狀或塊狀，聚集和沉淀在管壁上，形成了結(jié)蠟現(xiàn)象。結(jié)蠟造成原油流通管道直徑減小，油流阻力增大，使油井產(chǎn)量
下降；另一方面會直接影響抽油設(shè)備的正常工作，嚴重時導(dǎo)致抽油桿、抽油泵遇卡及油管刺漏等事故發(fā)生，致使油井停產(chǎn)。多年來，國內(nèi)外油田在清蠟和防蠟方面都采用了很多方法，如油田熱氣機械清蠟，化學(xué)藥劑清防蠟，表面能防蠟(內(nèi)襯涂料油管)，超聲波清防蠟、微生物清防蠟和磁防蠟。但各種清防蠟技術(shù)都不同程度上存在一些缺點如油井熱洗機械清蠟，油井需要停產(chǎn)且成本較高；化學(xué)藥劑成本高不環(huán)保，也易破壞力井下油地層的環(huán)境；表面能防蠟只適用于自噴井，超聲波防蠟耗能高，微生物清防蠟尚處在研究和試應(yīng)用之中。
另外對于我國陜北延安的油田，其系"侏羅系延安組"和"三疊系延長組"油層，主要構(gòu)成是各種河流相的沉積，由于其沉積相的不穩(wěn)定，使得儲層厚度和物性在橫向上變化很大，油藏呈蜂窩狀，滲存于砂巖之中，油層淺、低滲透，造成采出率低。
陜北油田目前受到以上三個問題的嚴重困擾，亟待解決問題的辦法。

發(fā)明內(nèi)容。
本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)陜北油田特點，安全環(huán)保，，操作簡便，且具有升溫快，電熱能轉(zhuǎn)換效率高，熱紅外輻射能力強，使用壽命長，能消除蠟堵塞，加大高效清蠟，增加石油產(chǎn)量的一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法。為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明除蠟增油的方法包括了 (1)采油管外敷的碳纖維加熱的方法；
(a)將導(dǎo)電碳纖維無紡布發(fā)熱單元通過耐高溫導(dǎo)熱膠粘鋪于兩層涂飾 有聚四氟的玻璃纖維導(dǎo)熱絕緣布中間；并用銅箔作為電極，形成絕緣、耐高 溫的碳纖維復(fù)合面狀輻射發(fā)熱膜。(b)將上述的復(fù)合面狀發(fā)熱膜包覆于采 油管外，復(fù)合面狀發(fā)熱膜干態(tài)通電后40s，表面溫度即可上升到15(TC 180 °C，可很快將原油從井下的35'C加熱到6(TC 65-C。
碳纖維膜加熱具有電性能穩(wěn)定、發(fā)熱速度快、使用壽命長、熱輻射能 力強、電熱轉(zhuǎn)換效率高、只發(fā)生紅外輻射熱而不產(chǎn)紅光，在使用中可無功率 衰減現(xiàn)象等特點，是電熱轉(zhuǎn)化效率極高的發(fā)熱材料。本技術(shù)按照井內(nèi)石油的 產(chǎn)量和流量，計算在一定電壓下將原油從井下的35X:加熱到6(TC 65'C所 需的電功率。
該發(fā)熱膜干態(tài)通電后40s，表面溫度即可上升到15(TC 18(TC。如此可 迅速將流經(jīng)采油管的原油加熱到一定溫度，原油在輸送過程將熱量傳遞給管 內(nèi)壁結(jié)晶的蠟層，使其逐漸融化被帶出，從而消除蠟堵塞，加大生產(chǎn)能力。 另外由于包覆有加熱膜的采油管是浸沒在油井的油層內(nèi)，它可使周圍乃至巖 層內(nèi)的油被加熱，從而使其粘度下降，流動加快，使采油量上升。
加熱膜性能技術(shù)參數(shù)如下
①適用電壓12~380 V (DC或A C) ②電熱轉(zhuǎn)換效率>98% ③電阻率〉120 Q 咖7m ④功率>670 W/ltf
⑤表面溫度< 200°C(2)電源負載傳感的高頻溫度遠程控制方法；
我國的油井至今未實現(xiàn)井下溫度的測控，為此本技術(shù)采用溫度檢測元 件將油井內(nèi)油溫通過電子傳感器轉(zhuǎn)換成高頻電信號，通過電源電纜線負載引 出井外，在井上安裝濾波檢波器，再將此高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葦?shù)字，通過井 上安裝的微電腦自動控制儀表，同時檢測和控制電熱膜的加熱時間和溫度以 及井口的油溫，從而實現(xiàn)井下、井上溫度的測控。 (3)井下油層內(nèi)的超聲波增油方法。
超聲波是一種彈性波，振蕩頻率較高，直線波長短，能量集中，可使介 質(zhì)產(chǎn)生劇烈振動。因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、機械工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的醫(yī) 療診斷、切削、焊接、鉆孔、測量海深、測量液體的粘度和流量、非破壞 性材料檢驗、清洗去污、攪拌、乳化、促進化學(xué)反應(yīng)等方面。超聲波在液體 中傳播屬縱波，其穿透能力很強，極容易穿透油、水層；超聲波方向性好， 能夠定向傳播。通過超聲波換能器發(fā)射一定能力的波長的超聲波，產(chǎn)生的強 烈空化效應(yīng)、機械振動、擾動效應(yīng)、高的加速度、乳化、擴散、擊碎和攪拌 作用等多級效應(yīng)，增大液體分子運動頻率和速度，使巖隙中的藏油降粘、流 動、析出、匯集。超聲波產(chǎn)生的振蕩作用不但對油層有洗滌作用，還可降低 沉積，疏清淤堵，提高注水效率的作用，從而達到增加采油量的作用。
本發(fā)明是將可發(fā)出一定波長和功率的超聲波換能器通過減震軟連接裝 置安裝在采油管的最底端套管上，其同時受井上控制儀控制。
本發(fā)明的優(yōu)點在于根據(jù)陜北油田特點，采用紅外熱輻射膜狀發(fā)熱材料， 安全環(huán)保，操作簡便，具有升溫快，電熱能轉(zhuǎn)換效率可達98%以上，節(jié)約能源，可達到快速清蠟?zāi)康模逻h程溫度檢測和控制克服了過去對井 下溫度狀況的一無所知，實現(xiàn)了對油井的深度了解。
實現(xiàn)加熱和超聲同時進行由于電源進入油井，從而實現(xiàn)加熱除蠟和 超聲驅(qū)油同時進行，從而可大大增加石油產(chǎn)量。
(四)


附圖為本發(fā)明的工作流程圖。
(五)
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明 本發(fā)明除蠟增油的方法包括了
(1)采油管外敷的碳纖維加熱的方法；
(a)將導(dǎo)電碳纖維無紡布發(fā)熱單元通過耐高溫導(dǎo)熱膠粘鋪于兩層涂飾
有聚四氟的玻璃纖維導(dǎo)熱絕緣布中間；并用銅箔作為電極，形成絕緣、耐高
溫的碳纖維復(fù)合面狀輻射發(fā)熱膜。(b)將上述的復(fù)合面狀發(fā)熱膜包覆于采 油管外，復(fù)合面狀發(fā)熱膜干態(tài)通電后40s,表面溫度即可上升到150°C 180 °C，可很快將原油從井下的35'C加熱到60°C 65aC。
碳纖維膜加熱具有電性能穩(wěn)定、發(fā)熱速度快、使用壽命長、熱輻射能 力強、電熱轉(zhuǎn)換效率高、只發(fā)生紅外輻射熱而不產(chǎn)紅光，在使用中可無功率 衰減現(xiàn)象等特點，是電熱轉(zhuǎn)化效率極高的發(fā)熱材料。本技術(shù)按照井內(nèi)石油的 產(chǎn)量和流量，計算在一定電壓下將原油從井下的35。C加熱到6(TC 65'C所 需的電功率，，將其包覆于采油管外。
該發(fā)熱膜干態(tài)通電后40s，表面溫度即可上升到15(TC 180'C。如此可
迅速將流經(jīng)采油管的原油加熱到一定溫度，原油在輸送過程將熱量傳遞給管內(nèi)壁結(jié)晶的蠟層，使其逐漸融化被帶出，從而消除蠟堵塞，加大生產(chǎn)能力。 另外由于包覆有加熱膜的采油管是浸沒在油井的油層內(nèi)，它可使周圍乃至巖 層內(nèi)的油被加熱，從而使其粘度下降，流動加快，使采油量上升。 加熱膜性能技術(shù)參數(shù)如下
①適用電壓12 380 V (DC或A C) ②電熱轉(zhuǎn)換效率>98% ③電阻率>120 Q 'mm7m ④功率>670 W/m1
⑤表面溫度< 200°C (2)電源負載傳感的高頻溫度遠程控制方法；
我國的油井至今未實現(xiàn)井下溫度的測控，為此本技術(shù)采用溫度檢測元 件將油井內(nèi)油溫通過電子傳感器轉(zhuǎn)換成高頻電信號，通過電源電纜線負載 引出井外，在井上安裝濾波檢波器，再將此高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葦?shù)字，通 過井上安裝的微電腦自動控制儀表，同時檢測和控制電熱膜的加熱時間和 溫度以及井口的油溫，從而實現(xiàn)井下、井上溫度的測控。 (3)井下油層內(nèi)的超聲波增油方法。
超聲波是一種彈性波，振蕩頻率較高，直線波長短，能量集中，可使介 質(zhì)產(chǎn)生劇烈振動。因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、機械工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的醫(yī) 療診斷、切削、焊接、鉆孔、測量海深、測量液體的粘度和流量、非破壞 性材料檢驗、清洗去污、攪拌、乳化、促進化學(xué)反應(yīng)等方面。超聲波在液體 中傳播屬縱波，其穿透能力很強，，極容易穿透油、水層；超聲波方向性好， 能夠定向傳播。通過超聲波換能器發(fā)射一定能力的波長的超聲波，產(chǎn)生的強 烈空化效應(yīng)、機械振動、擾動效應(yīng)、高的加速度、乳化、擴散、擊碎和攪拌作用等多級效應(yīng)，增大液體分子運動頻率和速度，使巖隙中的藏油降粘、流 動、析出、匯集。超聲波產(chǎn)生的振蕩作用不但對油層有洗滌作用，還可降低 沉積，疏清淤堵，提高注水效率的作用，從而達到增加采油量的作用。
本發(fā)明是將可發(fā)出一定波長和功率的超聲波換能器通過減震軟連接裝 置安裝在采油管的最底端套管上，其同時受井上控制儀控制。
根據(jù)油井采油量統(tǒng)計，當油管流量低于某臨界值時，接通熱輻射電熱
膜電源；并開啟測溫儀表，檢測井內(nèi)和井口油溫。隨著加熱進行，井內(nèi)油溫 會逐漸上升。當井內(nèi)油溫到達65。C時，井上控制儀表會啟動采油機開始工作， 當井下油溫高于70'C，控制儀表會停止加熱，當油溫低于6(TC時，控制儀表 又會啟動加熱。同時儀表隨時檢測井口油溫，當井口油溫到達45'C時，表明 整個油井內(nèi)油溫已高于蠟的融化溫度，油管內(nèi)壁和抽油桿外壁的積蠟會逐漸 溶蝕。
在開啟熱輻射電熱膜電源的同時，也開啟超聲波換能器的電源，此時 超聲波會對井內(nèi)油層和射孔段附近的可溶性有機堵塞物進行震蕩清洗。隨著 油溫的提高，這種超聲作用傳遞作用更會加強，加速了油的流動。同時超聲 波也會對管壁的結(jié)蠟起到清理作用。
在以上加熱和超聲的共同作用，油井的流量會逐漸增大， 一直恢復(fù)到 正常數(shù)值，此時控制儀表會進行延時操作一定時間后，自動關(guān)閉系統(tǒng)，完成 整個油井的清蠟過程。
本發(fā)明采用技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的單片機系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，實PL了 整系統(tǒng)微電腦自動控制，提高了清蠟工作準確性、穩(wěn)定性、安全性；各路傳感數(shù)據(jù)自動由微電腦集中采集轉(zhuǎn)換，然后按照預(yù)先設(shè)定的上下限控制各部件
的工作或停止，每個數(shù)據(jù)由該系統(tǒng)分別顯示于LED數(shù)碼管上。同時，全部工 作數(shù)據(jù)可以通過軟件下載到客戶電腦中，從而可以對整個清蠟過程進行分析 和監(jiān)督。另外系統(tǒng)配備有短路、過載、過熱保護功能， 一旦有關(guān)參數(shù)超過安 全范圍會立即自動停止工作，為系統(tǒng)提供了完善的安全保障。
ii
權(quán)利要求
1、一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法，其特征在于包括有(1)采油管外敷的碳纖維加熱方法；(2)電源負載傳感的高頻溫度遠程控制方法；(3)井下油層內(nèi)用超聲波進行增油方法。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增 油的控制方法，其特征在于所述的采油管外敷的碳纖維加熱方法是(1)將 導(dǎo)電碳纖維無紡布發(fā)熱單元通過耐高溫導(dǎo)熱膠粘鋪于兩層涂飾有聚四氟的 玻璃纖維導(dǎo)熱絕緣布中間；并用銅箔作為電極，形成絕緣、耐高溫的碳纖維 復(fù)合面狀輻射發(fā)熱膜；(2)所制成復(fù)合面狀發(fā)熱膜干態(tài)通電后40s，表面溫 度即可上升到150'C 18(TC,可很快(速)將原油從井下的35。C加熱到60 。C 65。C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲 波增油的控制方法，其特征在于所述發(fā)熱膜的適用電壓12—380 V;電熱轉(zhuǎn)換效率〉98%;電阻率>120 Q Ifflll7m ; 功率>1000 W/ltf表面溫度< 200°C 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法，其特征在于所述電源負載傳感的高頻溫度遠程控制方法是 將井下溫度檢測值轉(zhuǎn)變成高頻電子信號，通過電源電纜線負載引出井外，省 去專門的信號線。在井上安裝濾波檢波器，將此高頻信號轉(zhuǎn)再轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葦?shù) 字，通過井上安裝的微電腦自動控制儀表，同時檢測和控制電熱膜的加熱時 間和溫度以及井口的溫度，從而實現(xiàn)井下及井上溫度的測控。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法，其特征在于所述井下油層內(nèi)用超聲波進行增油方法:通過超 聲波換能器，產(chǎn)生的強烈空化效應(yīng)、機械振動、擾動效應(yīng)，增大液體分子運 動頻率和速度，使巖隙中的藏油降粘、流動、析出、匯集，并疏清淤堵，增 加采油量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采油管道清蠟及增油方法，具體地說是一種采油管道碳纖維熱輻射清蠟及超聲波增油的控制方法。本發(fā)明包括有(1)采油管外敷的碳纖維加熱方法；(2)電源負載傳感的高頻溫度遠程控制方法；(3)井下油層內(nèi)超聲波增油方法。本發(fā)明安全環(huán)保，操作簡便，利用碳纖維電熱能轉(zhuǎn)換效率高、熱紅外輻射能力強的特點，通電后可迅速發(fā)出紅外輻射熱，通過熱傳導(dǎo)將采油管內(nèi)的原油加熱到設(shè)定溫度，在輸送過程使采油管內(nèi)壁結(jié)晶的蠟逐漸融化帶出，從而消除蠟堵塞；用超聲波換能器，對井內(nèi)油層和射孔段附近的堵塞物進行震蕩清洗，加速油的流動，同時也對管壁的結(jié)蠟產(chǎn)生清理作用，以達到清除結(jié)蠟，增加產(chǎn)油量的目的。它特別適用于在陜北油田上使用。
文檔編號E21B37/00GK101666220SQ20091002408
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者實 殷, 陳均智 申請人:西安利德電磁科技有限責任公司