专利名称：油井及管线真空相变加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油井及管线的加热装置，属于真空相变换热设备。
背景技术：
目前油井或管线的主要加热方式为一是往油层或油管线中注入蒸汽、热水直接加热或采用导热油间接加热；其缺点是需要设置锅炉、导热油炉、水泵、油泵等复杂、庞大的配套设施，不仅会消耗大量动力，而且输送管路的沿程也会耗散大量的能量，能耗较高，从能源的利用效率角度来看是非常不合算的。
二是采用电阻性加热器，如电热带、电热管、电热棒等对原油直接接触加热，被加热的原油都处于层流状态，传热系数很低，同时局部容易过热而引发火灾，其能源的有效利用率只有20％～27％，并且发热体易老化、寿命短，加热效果不理想。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单的油井及管线真空相变加热器，加热过程通过真空相变工质的蒸发和冷凝相变实现，换热能力强，耗能低，安全可靠，使用寿命长。
本实用新型的目的是这样实现的一种油井及管线真空相变加热器，包括密封的壳体，电热元件，电源控制箱，该电热元件通过导线与电源控制箱连接，壳体的内腔中装有传热管束，传热管束的两端分别与壳体壁上的进、出油口连通，壳体的内腔底部装有真空相变工质，所述电热元件装在套管内，该套管浸泡在所述真空相变工质中。所述壳体外部包覆有保温层，保温层的外面罩有防护层。
所述壳体的内腔处于真空状态，其压力为10-4Pa。
为油井加热时，所述壳体为立式，为管线加热时，所述壳体为卧式。
本实用新型有以下积极有益的效果加热过程通过真空相变工质的蒸发和冷凝相变实现，安全可靠，防爆、防火，通过型号为XMTD-2202的数显温控仪KTE自动完成温度控制，无高温过热点及烧毁之虑，可全天候工作，用电量低、传热效率高、设备紧凑、节省材料、表面热损失小，无活动部件，使用寿命长，为原油在低温差下传递热量创造了条件。换热管采用管束结构，增加了换热面积，也提高了管内原油的流速，有利于提高原油产量。
图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
图2是本实用新型实施例二的结构示意图。
图3是本实用新型的电气控制原理图。
具体实施方式
附图编号1.电源控制箱，2.传热管束，3.电热元件，4.套管，5.真空相变工质，6.壳体，7.保温层，8.防护层，9.进油口，10.出油口。
实施例一，请参照图1、图3，本实用新型是一种油井及管线真空相变加热器，包括密封的壳体6，电热元件3，电源控制箱1，电热元件3通过导线与电源控制箱1连接，壳体6的内腔中装有传热管束2，传热管束2的两端分别与壳体壁上的进、出油口9、10连通，本实施例的壳体6为卧式，用于对管线加热。连接方式为将水平的输送原油的管线截断，通过法兰使进、出油口9、10连在管线上，使本加热器串接于管线。壳体6的内腔底部装有真空相变工质5，真空相变工质5可以是甲醇，工作温度范围10℃～137℃。电热元件3装在套管4内，套管4浸泡在真空相变工质5中，壳体6外部包覆有保温层7，保温层7可以是石棉或岩棉，保温层7的外面罩有防护层8。防护层8可以是薄钢板，套管4的外壁与真空相变工质5接触。壳体6处于真空状态，其真空度为10-4Pa。当电热元件3通电开始加热后，套管4外部的真空相变工质5受热后便迅速沸腾产生相应压力的饱和蒸汽，蒸汽上升与传热管束2的外表面接触，蒸汽遇冷凝结成液态并且释放出热量，该热量被传热管束2内的原油吸收，蒸汽冷凝成液态后因重力作用重新落回真空相变工质5中，如此循环进行换热，达到连续加热原油的目的。通过沸腾和冷凝两个相反的相变过程把热量从“热端传输到冷端”，这个过程传热性能极高，传热系数K高出常规传热方式几个数量级。蒸发端和冷凝端的压力差非常小，所以蒸发和冷凝过程几乎是在相同的温度下进行的。本实用新型具有热管传热的一切优点传热效率高、设备紧凑、节省材料、表面热损失小，无活动部件，给原油在低温差下传递热量创造了条件，节省能源，可提高原油产量。电源控制箱内的电路如图3所示。
请参照图3，电热元件3由三个电阻丝R1、R2、R3构成，电气控制箱内的电路包括主回路和辅助回路，主回路采用油田现有的三相交流电380V电源。三个电阻丝R1、R2、R3通过热继电器KH，交流接触器KM，自动开关SA与三相电源的火线L1、L2、L3连接。数显温控仪KTE的型号为XMTD-2202。数显温控仪KTE的后面板接线端1、2分别与热电偶TC的正、负端连接，热电偶TC用于检测电阻丝R1、R2、R3的发热温度，本实用新型利用数显温控仪KTE的上、下限继电器的触点组成“升温加热”、“停止加热”两个状态。下限继电器执行加热，上限继电器作全量程报警输出，具体接线如下数显温控仪KTE后面板上的接线端4、5分别与辅助回路X3中的C、D接点连接，从而将数显温控仪内部的上限继电器的常闭触点J2接入辅助回路X3中。数显温控仪KTE的后面板接线端8、9分别与辅助回路X1中的A、B接点连接，从而将数显温控仪内部的下限继电器的常开触点J1接入辅助回路X1中。将仪表连线接妥后，设定数字显示调节仪KTE的下限温度、停止加热温度，上限温度，如设定温度为53℃以下加热，55℃停止加热(自动挡)，设定上限温度为58℃。
合上自动开关SA，熔断器FU处于接通位置，开关1SB为手动、自动切换开关，位于自动档时，其内部接点1SB-1闭合，1SB-2断开，下限继电器的线圈通电，其常开触点J1闭合，辅助回路X1导通，交流接触器的线圈KM得电，其常开触点KM-1闭合、常闭触点KM-2断开，电阻丝R1、R2、R3与电源接通，开始加热。当数字显示调节仪KTE的测量值低于下限设定值时，上、下限继电器动作，上限继电器的常闭触点J2打开，下限继电器的常开触点J1闭合，辅助回路X1导通，辅助回路X3截止。面板上绿灯HG亮，表示处于升温加热状态。当数字显示调节仪KTE的测量值大于上限设定值时，上、下限继电器释放，上限继电器的常闭触点J2闭合，下限继电器的常开触点J1打开，交流接触器的线圈KM失电，其常开触点KM-1断开、常闭触点KM-2闭合，电阻丝R1、R2、R3与电源不接通，辅助回路X1截止，辅助回路X3导通，面板上红灯HR亮，表示处于停止加热状态。当温度下降到又低于下限设定值时，上、下限继电器动作，辅助回路X1导通，辅助回路X3截止，面板上绿灯HG亮，表示“升温加热”；周而复始，形成温度自动控制。
当开关1SB位于手动档时，其内部接点开关1SB-2闭合，1SB-1断开，按下按钮SC，绿灯HG亮，交流接触器的线圈KM得电，其常开触点KM-1闭合、常闭触点KM-2断开，电阻丝R1、R2、R3与电源接通，开始加热。加热到需的温度后，按下按钮SD，交流接触器的线圈KM失电断开，其常开触点KM-1断开，电阻丝R1、R2、R3与电源不接通，停止加热。按钮SC1、SD1为异地启动、停止按钮。加热停止后要把自动开关SA分断。
实施例二，请参照图2、图3，本实施例的壳体6为立式，用于对油井加热。连接方式为将垂直井管截断，用法兰将进油口9、出油口10直接连在井管上，壳体6的内腔中装有传热管束2，传热管束2的两端分别与壳体壁上的进、出油口9、10连通，壳体6的内腔底部装有真空相变工质5，真空相变工质5可以是甲醇，电热元件3装在套管4内，套管4浸泡在真空相变工质5中，壳体6外部包覆有保温层7，保温层7可以是石棉或岩棉，保温层7的外面罩有防护层8。防护层8可以是薄钢板，套管4的外壁与真空相变工质5接触。壳体6处于真空状态，其真空度为10-4Pa。本实施例的工作原理与上述实施例一相同。
权利要求1.一种油井及管线真空相变加热器，包括密封的壳体(6)，电热元件(3)，电源控制箱(1)，该电热元件(3)通过导线与电源控制箱(1)连接，其特征在于所述壳体(6)的内腔中装有传热管束(2)，该传热管束(2)的两端分别与壳体壁上的进、出油口(9、10)连通，该壳体(6)的内腔底部装有真空相变工质(5)，所述电热元件(3)装在套管(4)内，该套管(4)浸泡在所述真空相变工质(5)中。
2.根据权利要求1所述的油井及管线真空相变加热器，其特征在于所述壳体(6)的外部包覆有保温层(7)，保温层(7)的外面罩有防护层(8)。
3.根据权利要求1所述的油井及管线真空相变加热器，其特征在于所述壳体(6)的内腔处于真空状态，其压力为10-4Pa。
4.根据权利要求1所述的油井及管线真空相变加热器，其特征在于所述壳体(6)为卧式壳体。
5.根据权利要求1所述的油井及管线真空相变加热器，其特征在于所述壳体(6)为立式壳体。
专利摘要一种油井及管线真空相变加热器，包括密封的壳体，电热元件，电源控制箱，该电热元件通过导线与电源控制箱连接，壳体的内腔中装有传热管束，传热管束的两端分别与壳体壁上的进、出油口连通，壳体的内腔底部装有真空相变工质，所述电热元件装在套管内，该套管浸泡在所述真空相变工质中，所述壳体外部包覆有保温层，保温层的外面罩有防护层。本实用新型的加热过程是通过真空相变工质的蒸发和冷凝实现的，换热能力强，耗能低，安全可靠，使用寿命长。
文档编号E21B36/00GK2937470SQ200620122788
公开日2007年8月22日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者戴长利, 宿新天 申请人:戴长利