[發(fā)明專利]一種井下流體電加熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810357458.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108505971B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 郭威;王振東;孫友宏;李強;鄧孫華;張鵬宇;趙帥;陳強;劉召
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B36/04
• 分類號: E21B36/04
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發(fā)明公開了一種井下流體電加熱器，包括殼體、中心管、連續(xù)螺旋折流板、加熱棒、電渦流線圈、絕緣層、密封罩、接線盒和單向閥。本發(fā)明利用電渦流效應間接加熱流體，通過將電渦流效應和連續(xù)螺旋折流板換熱結構相結合提高井下流體的加熱效率和加熱速率。加熱器在井下的運行過程中，通過改變輸入電流實現加熱器出口的二級聯動密封，能有效避免井下流體回流至加熱器中。

技術領域

本發(fā)明涉及一種井下流體電加熱器，涉及油頁巖、重油、稠油、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)能源領域。

背景技術

當前地下烴類資源的利用技術分為地表利用技術和原位轉化技術。地表利用技術是目前相對成熟的地下烴類資源開發(fā)技術，但地表利用技術存在采礦成本高；大氣及地下水污染大，用水量大；不適合深部烴類資源開采等缺點。原位轉化技術是指對地下烴類礦層進行原位熱處理，使地下烴類資源熱解。原位轉化技術具有不破壞地表，對環(huán)境無污染，適合深部烴類資源開發(fā)等優(yōu)點。

原位轉化加熱方法有熱傳導、熱對流、熱輻射三種。熱傳導加熱方法是將電阻加熱器置于井眼中直接加熱目標層，如美國專利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，使油的粘度降低，從而將其泵至地表；專利CN1676870A描述了一種對流加熱方法，該發(fā)明將高溫蒸汽注入油頁巖層，使干酪根裂解為頁巖油氣；美國專利?US6023554描述了一種位于套管中的電加熱元件，該加熱元件通過熱輻射加熱套管，并通過套管加熱填充在套管與地層之間的填料，進而加熱油頁巖層。

由于地下烴類資源的導熱系數較低，單一的熱傳導和熱輻射方式存在加熱速度慢，效率低的問題，而上述對流加熱技術中高溫流體與油頁巖層的接觸面積大，對流換熱面積大，能更快的加熱油頁巖層。中國專利：CN1676870A，其中的高溫流體產生部位在地表，存在沿程熱損失大，不適用深部油頁巖開發(fā)的問題。

井下加熱地下烴類礦層，不存在從地面到烴類礦層的熱損失，提高了能量利用率。中國專利：CN106304446A，其中的井內流體電加熱器出口僅單一的利用彈簧力作為單向閥的緊固力，彈簧在長期的高溫工況下彈性衰減嚴重，存在不能達到密封效果的問題。將電渦流效應和連續(xù)螺旋折流板結構相結合，不僅可以提高井下流體加熱器的加熱速率，同時通過改變電流，還能有效的提高加熱器出口的密封性，防止井下流體回流腐蝕加熱器內部結構。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種新型井下流體電加熱器，解決現有井下加熱器加熱速率低，流體壓力損失大，加熱器出口密封效果差等問題。

本發(fā)明由殼體、中心管、連續(xù)螺旋折流板、加熱棒、電渦流線圈、絕緣層、密封罩、接線盒、單向閥組成。

所述殼體上部設置有錐型內螺紋，用于與中心管連接，并起密封作用；錐型內螺紋外側開有動力線孔，用于穿過動力線。錐型內螺紋下部設置有一臺階，用于放置墊片，對殼體與中心管的連接處進行密封。所述殼體下部設置有錐型外螺紋，用于與單向閥連接；所述殼體下部設置有錐形孔，用于與上閥體配合密封加熱器出口，防止井下流體回流。

所述中心管上部設置有錐型內螺紋，用于與外接工具連接，方便下入加熱器。錐型內螺紋下端凸臺外緣設置有錐型外螺紋，用于與殼體連接。在中心管凸臺下部圓周方向設置有六個注氣孔，用于向加熱器中注入井下流體。中心管注氣孔下部為實心管柱，實心管柱用于在加熱流體時強化電渦流效應，以及線圈通入直流電時，強化中心管的磁性，提高中心管吸引上閥體的可靠性，進而提高單向閥的動作可靠性。

所述連續(xù)螺旋折流板與中心管焊接在一起，連續(xù)螺旋折流板由折流板單體焊接為一個整體。通過將連續(xù)螺旋折流板拆分為折流板單體，可提高連續(xù)螺旋折流板的制造精度，同時降低加熱器的安裝難度。

所述加熱棒穿過連續(xù)螺旋折流板，并與連續(xù)螺旋折流板焊接在一起，加熱棒為實心。

電渦流線圈纏繞在殼體外側，放置在殼體和密封罩之間，電渦流線圈為耐高溫勵磁線圈。