电加热技术简介(华浮)

智能式油井电加热成套装置

辽宁华孚石油高科技股份有限公司

2008年12月

n前言

一、系统构成

二、加热原理

稠油、高凝油开采过程中，原油自井底沿井筒举升到井口，随地层温度的变化，原油粘度将增加甚至凝固，严重的影响油井的正常生产，甚至停产，因此必须采取相应的技术措施。为解决这一生产问

一.

智能式油井电加热成套装置，由四大部分构成1.程控中频电源

过泵电加热采油工艺示意图

1.

程控中频电源是中频电热采油装置的核心部分应用IGBT把50Hz的工频电流转换成中频电流，无论开关频率，还是可控性，都具有晶闸管所无法比拟的优点。

中频电源主要技术性能参数

1、输入：三相

2、输出：额定功率

空心抽油杆除了将抽油机的动力传给抽油泵，抽吸井液外，还可使特种电缆穿过，下到泵下进行加热，降粘减阻，使原油充分入泵，提高泵效。目前应用的空心抽油

空心抽油杆图片

钢铠电缆: 电缆组成剖面见右下图。绝缘层和护套层的材料根据需要选择。由于护套采用了钢管，完全克服了电缆表面易破损的缺陷，极大减少了短路事故的发生。其主要技术参数如下：

特种电缆参数
表2.钢铠电缆（30mm2）电特性表（500Hz）
负载电流（A） 电压（V/m） 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.6 0.84 0.96 1.1 1.26 1.47 1.6 1.71 1.8 阻抗（Z/m） 0.03 0.028 0.024 0.022 0.021 0.021 0.020 0.019 0.018 cosΦ 0.88 0.87 0.77 0.71 0.66 0.66 0.64 0.61 0.59 功率（W/m） 10.6 21.9 29.5 39 50 68 82 93.9 106

图1.钢铠电缆（30mm2）V-I特性曲线
2000 1800 1600 （V/1km） V 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 I（A） 80 100 120

图2.钢铠电缆（30mm2）P-I特性曲线
140 120 100 (W/m) P 80 60 40 20 0 0 20 40 60 I(A) 80 100 120

4.空心抽油泵
空心抽油泵是实现泵下加热、降粘的关键设备，该 泵主要由泵筒组件和柱塞组件两部分组成，该泵游动凡尔 采用机械式强制开闭，延长检泵周期，检泵时自动泄油， 泵效高，金属密封，耐温可达350℃。该泵在下井作业 中，可以使泵筒与注汽油管、柱塞及抽油杆在一次作业中 下入井内，从而避免了二次作业造成的成本增加和井下热 量损失。

1 2
泵筒 加长杆 限位挡块 出油口 中心杆 活塞 游动凡尔座 .游动凡尔体 固定凡尔外壳 固定凡尔体 固定凡尔座 导流块 弹性卡环 滑动密封套 .滑动密封杆 油管短接 特种空心杆 提升接箍 回路接头
表3.空心泵主要技术参数表
型号 精度 KCYB 44/24 KCYB 57/32 KCYB 70/32
3 4 5 6 7 8 9
3 3
3 2.5～ 6 ≤6 648 2.54 107 3 1/2
3 3.6～6 ≤6 1030 4.3 107 3 1/2
冲程（m） 1.8～ 冲次 ≤10 （次/min） 过流面积 （mm2） 泵常数 最大外径 （mm） 连接油管 （英寸）
10 11 12 13
403 1.53 89 2 7/8
14 15 16 17 18 19

空心抽油泵

二.加热原理
当单相交流电通过加热电缆铜芯和钢铠电缆外壁时 ，加 热电流便在钢铠电缆的内壁上产生集肤效应，电流集中在钢 铠电缆内壁一定深度内流过，而钢铠电缆外壁不带电，自身 成为一个很好的绝缘结构，钢铠外套和加热电缆铜芯组成的 串联回路构成集肤效应加热体。 当电流通过电缆铜芯和钢铠时，钢铠电缆内产生磁通， 在此交变磁通作用下产生涡流，回路电流I1和I2与涡流I3和 I4的方向如图六所示，如果忽略漏磁通的影响，那么I2 = I4，但方向相反，互相抵消，实际上作用在电缆铜芯和钢铠 上的电流只有 I1和I3。

I2 I4 I1 ～V I3
这种集肤效应作用带来两个好处，其一是使电流通过钢管的截 面积减小，交流阻抗增加，因此用较小的加热电流便可获得较大的 加热功率，其二是钢铠电缆外表面只有漏电压和漏电流，加热系统 十分安全。

三.油井加热电参数的确定
油井的加热功率可以由程序计算出来，在实际应用 中一般数据为：一般稠油井筒加热量为 50～60w/m，特稠 油为60～80w/m，超稠油为80～100w/m，高凝油可按凝 固点分类，凝固点在50℃以下，加热量为40～50w/m， 凝固点在50℃以上，加热量为50～60w/m。油井电加热 频率一般采用 300－500Hz。

表4. 技术指标综合数据表
项目 序号
项目名称
井口出油温度（ ℃ ） 油井加热功率（W/m） 电源电压（V） 电源频率（Hz） 中频电源功率（kW） 加热电缆耐温（ ℃ ） 电缆抗拉强度（MPa）
技术参数
50～80 50～100 380±10% 50，60 50，100 150，200 ≤250 335
备注
适应特超稠油及高凝油井 适应特超稠油及高凝油井 电源容量：>中频电源功 率 适于钢铠电缆 适用于注汽井 适于井深≤1700m ≤300m
1 2 3 4 5 6 7 8 9
空心抽油杆规格（mm） Φ34×5.5; Φ36×5.5 Φ36×6 ; Φ38×6 特种杆规格（mm） Φ32×5.5