[發(fā)明專(zhuān)利]一種串聯(lián)式變螺距井下流體電加熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710665057.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107288583B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭威;王振東;李強(qiáng);孫中瑾;張鵬宇;趙帥;陳強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B36/04
• 分類(lèi)號(hào): E21B36/04;E21B33/127
• 代理公司: 長(zhǎng)春市四環(huán)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發(fā)明公開(kāi)了一種串聯(lián)式變螺距井下流體電加熱器，第一接線腔、一級(jí)加熱器、第二接線腔、二級(jí)加熱器、第三接線腔、三級(jí)加熱器和封隔器組成，一級(jí)加熱器、二級(jí)加熱器和三級(jí)加熱器依次相連接，封隔器設(shè)置在三級(jí)加熱器上，第一接線腔設(shè)置在一級(jí)加熱器上，第二接線腔設(shè)置在一級(jí)加熱器和二級(jí)加熱器之間，第三接線腔設(shè)置在二級(jí)加熱器和三級(jí)加熱器之間；本發(fā)明降低了大長(zhǎng)度螺旋折流板的制造難度，克服了高溫工況下大長(zhǎng)度螺旋折流板易產(chǎn)生熱力破壞的缺點(diǎn)，加熱流體時(shí)流體的壓力損失小，傳熱系數(shù)高。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)地層的過(guò)熱蒸汽開(kāi)采、熱氣體開(kāi)采，該加熱器經(jīng)優(yōu)化后也可用于開(kāi)采可燃冰、油頁(yè)巖、稠油等儲(chǔ)層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化井下注熱領(lǐng)域，特別涉及一種串聯(lián)式變螺距井下流體電加熱器。

背景技術(shù)

油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)技術(shù)分為地表干餾技術(shù)和地下干餾技術(shù)。地表干餾技術(shù)是目前我國(guó)利用油頁(yè)巖的主要技術(shù)手段，但地表干餾技術(shù)存在采礦成本高，礦渣堆放危險(xiǎn)性高；大氣及地下水污染大，用水量大；不適合深部油頁(yè)巖開(kāi)采等缺點(diǎn)。地下干餾技術(shù)又叫原位轉(zhuǎn)化技術(shù)，原位轉(zhuǎn)化技術(shù)是指在油頁(yè)巖礦層對(duì)油頁(yè)巖層進(jìn)行原位熱處理，使干酪根裂解為頁(yè)巖油氣的技術(shù)手段。原位轉(zhuǎn)化技術(shù)具有不破壞地表，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，適合深部油頁(yè)巖層開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。

油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化加熱方法有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三種。熱傳導(dǎo)加熱方法是將電阻加熱器置于井眼中直接加熱目標(biāo)層，如美國(guó)專(zhuān)利US2548360描述了一種置于井眼粘性油中的電加熱元件，該加熱元件將粘性油加熱并稀釋?zhuān)褂偷恼扯冉档停瑥亩鴮⑵浔弥恋乇恚粚?zhuān)利CN1676870A描述了一種對(duì)流加熱方法，該發(fā)明將高溫蒸汽注入油頁(yè)巖層，使干酪根裂解為頁(yè)巖油氣；美國(guó)專(zhuān)利US6023554描述了一種位于套管中的電加熱元件，該加熱元件通過(guò)熱輻射加熱套管，并通過(guò)套管加熱填充在套管與地層之間的填料，進(jìn)而加熱油頁(yè)巖層。

由于油頁(yè)巖的導(dǎo)熱系數(shù)較低，單一的熱傳導(dǎo)和熱輻射方式存在加熱速度慢，效率低的問(wèn)題，而上述對(duì)流加熱技術(shù)中高溫流體與油頁(yè)巖層的接觸面積大，對(duì)流換熱面積大，能更快的加熱油頁(yè)巖層。中國(guó)專(zhuān)利：CN1676870A，其中的高溫流體產(chǎn)生部位在地表，存在沿程熱損失大，不適用深部油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有井下加熱器加熱流體時(shí)流體壓力損失大，大長(zhǎng)度螺旋板加熱器制造難度大，高溫工況下大長(zhǎng)度螺旋板易產(chǎn)生熱力破壞，在加熱器后半段由于流體被加熱，加熱器的傳熱系數(shù)降低等問(wèn)題，提供一種串聯(lián)式變螺距井下流體電加熱器。

本發(fā)明是由第一接線腔、一級(jí)加熱器、第二接線腔、二級(jí)加熱器、第三接線腔、三級(jí)加熱器和封隔器組成，一級(jí)加熱器、二級(jí)加熱器和三級(jí)加熱器依次相連接，封隔器設(shè)置在三級(jí)加熱器上，第一接線腔設(shè)置在一級(jí)加熱器上，第二接線腔設(shè)置在一級(jí)加熱器和二級(jí)加熱器之間，第三接線腔設(shè)置在二級(jí)加熱器和三級(jí)加熱器之間；

所述電加熱器的第一線纜通道、第二線纜通道、第三線纜通道由兩個(gè)半圓形管道和中心隔板焊接而成，形成兩個(gè)封閉的通道，防止信號(hào)線出現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)的屏蔽層損壞時(shí)高頻交流電對(duì)信號(hào)線產(chǎn)生干擾，防止三相電在加熱器中產(chǎn)生電渦流，加熱器工作時(shí)，從通道進(jìn)氣口注入冷空氣對(duì)線纜通道進(jìn)行冷卻，保證線纜不產(chǎn)生高溫?fù)p壞，有利于加熱器長(zhǎng)時(shí)間在高溫工況下運(yùn)行；

第一接線腔包括起吊鎖止環(huán)、第一接線罩、第一線纜管、第一接線軟管、第一密封墊圈，起吊鎖止環(huán)通過(guò)螺紋連接設(shè)置在第一加熱棒支座上，并固定第一接線罩，第一接線罩設(shè)置在起吊鎖止環(huán)下端，第一線纜管設(shè)置在第一接線腔內(nèi)，并穿過(guò)第一接線罩，第一線纜管下端與四個(gè)第一電加熱棒通過(guò)螺紋連接在一起，第一線纜管內(nèi)側(cè)與第一線纜通道相連接，第一線纜管的頂部在信號(hào)線通道側(cè)開(kāi)有信號(hào)線孔，用于穿過(guò)信號(hào)線；在動(dòng)力線通道側(cè)開(kāi)有動(dòng)力線孔，用于穿過(guò)動(dòng)力線，在中心隔板上方設(shè)置有通道進(jìn)氣口，用于對(duì)兩側(cè)線纜通道注入低溫氣體，降低通道溫度，防止信號(hào)線和動(dòng)力線產(chǎn)生高溫?fù)p壞，第一接線軟管設(shè)置在第一線纜管和第一電加熱棒之間，通過(guò)活動(dòng)接頭連接，用于將動(dòng)力線與外界隔離，防止受到地下水的侵蝕，避免接線腔進(jìn)水發(fā)生事故，第一密封墊圈設(shè)置在第一接線罩和第一殼體之間，并密封第一接線腔；