一种井下电加热与测温线缆
阅读：220发布：2021-04-14
专利汇可以提供一种井下电加热与测温线缆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种井下电加热与测温线缆，包括有不锈 钢 护套I， 不锈钢 护套I底部通过变径的 管坯 连接有不锈钢护套II，组成内部相通的整体护套结构；整体护套结构中设有加热结构，所述的加热结构由上部的单相供电 铜 导线 、中间的铜镍 合金 过渡连接、下部的铜镍铬合金加热线芯连接组成；不锈钢护套 热电偶 进线端设置在不锈钢护套I内，监测段由凹陷过渡部穿出后露在不锈钢护套II外；单相供电铜导线和不锈钢护套热电偶的引出线穿过不锈钢护套I顶端与外部结构连接。本实用新型通过上述结构，提供了一种结构简单、成本低廉，维护方便，且使用效果好的一种井下电加热与测温线缆。，下面是一种井下电加热与测温线缆专利的具体信息内容。
1.一种井下电加热与测温线缆，其特征在于：包括有不锈钢护套I(1)，不锈钢护套I(1)底部通过变径的管坯连接有不锈钢护套II(6)，组成内部相通的整体护套结构；所述的整体护套结构包括上部的不锈钢护套I(1)、变径过渡部(10)和下部的不锈钢护套II(6)；整体护套结构中设有加热结构，所述的加热结构由上部的单相供电铜导线(3)、中间的铜镍合金过渡连接(4)、下部的铜镍铬合金加热线芯(5)连接组成；不锈钢护套热电偶(2)进线端设置在不锈钢护套I(1)内，不锈钢护套热电偶(2)的监测段由变径过渡部(10)穿出后露在不锈钢护套II(6)外；单相供电铜导线(3)和不锈钢护套热电偶(2)的引出线穿过不锈钢护套I(1)顶端与外部结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种井下电加热与测温线缆，其特征在于：所述的铜镍铬合金加热线芯(5)上部通过铜镍合金过渡连接(4)与单相供电铜导线(3)焊接，下部通过铜镍合金过渡连接(4)与不锈钢护套II(6)底部焊接。
4.根据权利要求1所述的一种井下电加热与测温线缆，其特征在于：所述的不锈钢护套II(6)底部连接有热电偶口袋(8)，不锈钢护套热电偶(2)底部插入热电偶口袋(8)中，并通过热电偶口袋(8)内部的电偶定位支撑体(11)进行支撑。
5.根据权利要求4所述的一种井下电加热与测温线缆，其特征在于：所述的热电偶口袋(8)尾部封闭的半球状。
技术领域
背景技术
随着世界对能源需求的增加，现有的化石资源的储量和产能逐渐下降，油页岩开发逐步提到国家能源战略高度。虽然我国油页岩储量丰富，但大多储量为未成熟或低熟油页岩，开采难度较大，包括我国在内的世界能源强国都在进行探索和试验有效地开发方式。目前，认为油页岩原位开采成为试验最具有前途的开发方式，也是技术研究的主要发展方向。
原位开采方式是指通过对油页岩储层进行直接高温加热和间接高温加热，将油页岩中的固体干酪根转换为液态烃，在通过传统的石油钻采工艺将液态烃从地下开采出来的方法。其中，间接高温加热法就是对油页岩储层注入介质(比如空气、氮气等)进行加热，受热介质与油页岩储层进行热传递，促使油页岩储层中的页岩油干馏而分离出来。无论是直接加热或是间接加热，一般情况下采用电加热法形式较多。然而被加热注入介质的温度与输入地层的热能决定页岩油干馏的效果，井下被加热介质温度需有辅助的温度监测系统来提供。
目前，温度监测系统一般采用火烧油层开采的油井监测装置，其装置与存在的问题有：一是温度监测系统线缆捆绑在注气井管柱的油管外，一旦温度监测系统出现故障，井下管柱所有工具和设施都得重新从井中起出，使得施工成本大大提高；另一种是将电加热电缆和与温度监测系统线缆分别下入在注气井管柱内，虽然提高系统设备的利用率，但两种线缆在管柱内容易缠绕，起下过程中温度监测系统线缆往往都会被损坏或脱落，不适合用于油页岩原位开采的需要；还有一种是有将电加热电缆和与温度监测系统线缆制成一体化，但温度监测系统显示的温度只是电加热电缆或加热器壳体的表面温度，而不是被加热介质(如空气、氮气等)的实际温度，误导油页岩储层加热效果。
针对以上问题，本实用新型提出了一种井下电加热与测温线缆，包括有不锈钢护套I，不锈钢护套I底部通过变径的管坯连接有不锈钢护套II，组成内部相通的整体护套结构；所述的整体护套结构包括上部的不锈钢护套I、变径过渡部和下部的不锈钢护套II；整体护套结构中设有加热结构，所述的加热结构由上部的单相供电铜导线、中间的铜镍合金过渡连接、下部的铜镍铬合金加热线芯连接组成；不锈钢护套热电偶进线端设置在不锈钢护套I内，不锈钢护套热电偶的监测段由变径过渡部穿出后露在不锈钢护套II外；单相供电铜导线和不锈钢护套热电偶的引出线穿过不锈钢护套I顶端与外部结构连接。本实用新型通过上述结构，解决了现有技术中存在的使用效果差，检修工序复杂的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种井下电加热与测温线缆，其特征在于：包括有不锈钢护套I，不锈钢护套I底部通过变径的管坯连接有不锈钢护套II，组成内部相通的整体护套结构；所述的整体护套结构包括上部的不锈钢护套I、变径过渡部和下部的不锈钢护套II；整体护套结构中设有加热结构，所述的加热结构由上部的单相供电铜导线、中间的铜镍合金过渡连接、下部的铜镍铬合金加热线芯连接组成；不锈钢护套热电偶进线端设置在不锈钢护套I内，不锈钢护套热电偶的监测段由变径过渡部穿出后露在不锈钢护套II外；单相供电铜导线和不锈钢护套热电偶的引出线穿过不锈钢护套I顶端与外部结构连接。
所述的热电偶口袋尾部封闭的半球状。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型采用上述结构，提供一种井下电加热与测温线缆，不锈钢护套II(6)表面可持续提供高达600℃作业温度，功率可达2.75kw/米。可将把注气井注入的气体介质加热400℃以上，介质加热与油页岩热交换发生热裂解，将固体干酪根转换为液态烃，在通过临近的生产井将液态烃从地下开采出来，实现了在通电加热过程中井下被加热介质温度地面直读，并可根据热电偶在地面显示的监测的井下加热介质的温度，随时调整电加热系统的电流、电压参数，施工完毕或电加热设备发生故障，可随时带压起出井下电加热与测温一体化线缆，并修复后快速重新下入井中，不需在起出井下管柱，保证油页岩干馏、裂解过程连续性，降低开采成本。
图1为本实用新型示意图
图2为图1沿A-A方向剖视图。
图3为图1中不锈钢护套II剖视图。
具体实施方式
一种井下电加热与测温线缆，包括有不锈钢护套I1，不锈钢护套I1底部通过变径的管坯连接有不锈钢护套II6，组成内部相通的整体护套结构；所述的整体护套结构包括上部的不锈钢护套I1、变径过渡部10和下部的不锈钢护套II6；整体护套结构中设有加热结构，所述的加热结构由上部的单相供电铜导线3、中间的铜镍合金过渡连接4、下部的铜镍铬合金加热线芯5连接组成；不锈钢护套热电偶2进线端设置在不锈钢护套I1内，不锈钢护套热电偶2的监测段由变径过渡部10穿出后露在不锈钢护套II6外；单相供电铜导线3和不锈钢护套热电偶2的引出线穿过不锈钢护套I1顶端与外部结构连接。
所述的变径过渡部10具体为一侧凹陷的过渡管坯。
所述的铜镍铬合金加热线芯5上部通过铜镍合金过渡连接4与单相供电铜导线3焊接，下部通过铜镍合金过渡连接4与不锈钢护套II6底部焊接。
所述的整体护套结内部填充有氧化镁绝缘层7。
所述的不锈钢护套II6底部连接有热电偶口袋8，不锈钢护套热电偶2底部插入热电偶口袋8中，并通过热电偶口袋8内部的电偶定位支撑体11进行支撑。
所述的热电偶口袋8尾部封闭的半球状，设有方便结构插入地下的封端9结构。
一种油页岩原位开采井下电加热与测温一体化线缆，由导线段、加热段和监测段组成，所述井下电加热与测温一体化线缆根据油层深度制成1000米～2500米长度，在地面可将其盘卷的电缆滚筒之上。其中，所述导线段用于加热段动力输入和热电偶温度信号输出，包括：内置的单相供电铜导电线芯，用于测温的不锈钢护套热电偶、氧化镁绝缘层和用于外护管的不锈钢护套I，将其制成一体化、大长度、连续式直径为32毫米的管状线缆；加热段的作用通电发热，用于将热能传递给加热介质，是由导线段下端分别引出并由铜镍铬合金加热线芯、氧化镁绝缘层和不锈钢护套II组成的直径为25.4毫米，长度为30米-50米长度管状线缆；监测段是用于测量被加热介质的温度，由导线段下端的管状线缆分叉引出的直径为6毫米不锈钢护套热电偶和热电偶口袋组成。
优选所述导线段由铜导电线芯、不锈钢护套热电偶和氧化镁绝缘层以及不锈钢护套I组成，在铜导电线芯与不锈钢护套热电偶中间与外侧填充并压实的氧化镁绝缘层，在氧化镁绝缘层外侧用不锈钢金属带纵向包裹，开缝处激光焊接成光滑的管状护套，焊接后在线拉拔成直径32毫米的管状线缆，便制成了井下电加热与测温一体化线缆的导线段；
优选所述加热段是由铜镍铬合金加热线芯、氧化镁绝缘层和不锈钢护套II组成，铜镍铬合金加热线芯外侧由氧化镁绝缘层包裹，在氧化镁绝缘层外层用不锈钢金属带纵向包裹，开缝处激光焊接成光滑的管状护套，焊接后在线拉拔成直径25.4毫米的管状线缆，便制成了加热段；加热段长度一般设定为功率2.75kw，长度30米～50米。
优选所监测段是由不锈钢护套热电偶和热电偶口袋组成，其中，不锈钢护套热电偶从导线段下端引出并与加热段分叉，延伸到加热段以下3米～5米，伸入并内置于热电偶口袋中，热电偶口袋尾端制成半球状，并设有通孔。
进一步优化说明导线段铜导电线芯与加热段上端铜镍铬合金加热线芯是由铜镍合金过渡连接焊接以及加热段下端的通过铜镍合金过渡连接与不锈钢护套II焊接而连接，上端焊接点位于加热段内，距离导线段与加热段分叉变径处3米～5米；不锈钢护套I管坯与不锈钢护套II管坯焊接而连接；
进一步优化说明由导线段下端的管状线缆分叉引出的不锈钢护套热电偶并与不锈钢护套I采用连接管件和补焊连接；
本实用新型一种油页岩原位开采井下电加热与测温一体化线缆工作方式是这样实现的：
所述一种油页岩原位开采井下电加热与测温一体化线缆，通过电缆滚筒，通过电缆注入头的传送进入电缆密封器，通过井口装置进入注气井注气管柱，下到预定深度；电源控制柜通过导线与铜导电线芯连通。不锈钢护套热电偶与测试控制柜连通。
综上所述一种油页岩原位开采井下电加热与测温一体化线缆下入井内后，首先通过地面注气装置注入注气管柱内，达到一定注气量和压力平稳后，启动电加热系统，致使加热段发热，通过不锈钢护套管I热交换方式将热量传递给注入气体介质，不锈钢护套热电偶显示井下被加热的气体介质的温度，保证介质升温至400℃以上，并将热能传递油页岩经热裂解，可以得到页岩油。
如图1、图2所示，本实用新型一种油页岩原位开采井下电加热与测温一体化线缆，从上至下由导线段、加热段和监测段组成。其中，所述导线段包括：内置单相供电铜导电线芯3、不锈钢护套热电偶2、氧化镁绝缘层7和不锈钢护套I1，在铜导电线芯3与不锈钢护套热电偶2中间与外侧填充并压实的氧化镁绝缘层7，在氧化镁绝缘层7外侧用不锈钢金属带纵向包裹，开缝处激光焊接成光滑的管状护套，焊接后在线拉拔成管状线缆；
如图3所示，加热段是由导线段下端分别引出并由铜镍铬合金加热线芯5、氧化镁绝缘层7和不锈钢护套II6组成，铜镍铬合金加热线芯5外侧由氧化镁绝缘层7包裹，在氧化镁绝缘层7外层用不锈钢金属带纵向包裹，开缝处激光焊接成光滑的管状护套，焊接后在线拉拔成管状线缆。导线段铜导电线芯3与加热段上端铜镍铬合金加热线芯5是由铜镍合金过渡连接4焊接以及加热段下端的通过铜镍合金过渡连接4与不锈钢护套II6焊接而连接，上端焊接点位于加热段内，距离导线段与加热段分叉变径处3米～5米；不锈钢护套I1管坯与不锈钢护套II6管坯焊接而连接；
监测段是由导线段下端的管状线缆分叉引出不锈钢护套热电偶2和热电偶口袋8组成，其中，不锈钢护套热电偶2从导线段下端引出并与加热段分叉，延伸到加热段以下3米～5米，伸入并内置于热电偶口袋8中，热电偶口袋8尾端制成半球状，并设有通孔。由导线段下端的管状线缆分叉引出的不锈钢护套热电偶2并与不锈钢护套I1采用连接管件和补焊连接。
参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。
在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施例包括许多改变、修改和等同。针对实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或配套组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
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