电加热空心抽油杆温度分析与应用

基于集肤效应原理及电磁场和温度场的有关耦合理论,利用有限元方法,建立了空心抽油杆交流电加热系统温度分析模型,对空心抽油杆内壁和外壁的温度变化进行了数值模拟并对抽油杆杆体温度变化影响因素进行了分析.结果表明,空心抽油杆杆体的温度分布与电流频率和通电时间具有一定的函数关系.频率越高,杆体温度越高;通电时间越长,杆体的温度越高.可以通过改变交流电的频率和通电时间,控制空心抽油杆杆体的温度,来适应不同性质稠油的开采.实际应用算例表明,将空心抽油杆温度分析用于估计稠油预热时间,可为稠油开采中电加热系统的加热频率和通电时间的合理选择提供参考.图8表1参11     

空心杆电加热系统加热效果影响因素分析

如何提高电加热系统加热效果是空心杆电加热技术推广应用的关键.以空心杆电加热系统为研究对象,仿真分析了集肤效应和邻近效应,介绍了空心杆电加热系统的工作原理,利用ANSYS Maxwell软件对空心杆和加热电缆所处电磁场进行模拟分析,得出空心杆上电流密度受频率、壁厚、电缆偏置的影响规律.研究结果表明:随着电流频率不断增加,...     

井下电缆加热技术在高凝油开采中的应用

高凝油在开采过程中因凝固点高、结蜡严重造成原油在井筒内的流动能力差、举升困难 ,引起井堵、井卡 ,甚至抽油杆拉断等 ,影响油井的正常生产。应用井下电缆加热技术 ,在空心杆内下入加热电缆 ,使空心抽油杆和加热电缆组成集肤效应加热体 ,使原油在井筒内得到降粘 ,避免原油举升过程中结蜡凝固 ,保证了油井的正常生产。     

整体电缆电加热抽油杆

<正> 大港石油机械厂逐步推向市场的整体电缆电加热抽油杆适用于高粘、高凝、高含蜡原油的开采,它利用杆体内的整体电缆与空心抽油杆形成回路,送入交变电流后,利用集肤效应的原理,在其管壁产生热量,对油管内原油进行全程加热,以提高油管内原油温度,降低原油粘度,改善其流动性,防止     

电热空心抽油杆越泵加热装置在稠油开发中的应用

电热空心抽油杆越泵加热装置是在电热空心抽渍杆的基础眼展起来的，它借助于电热空心抽油泵，将空心抽油杆和整体电缆穿过电热宽心抽油泵的柱塞内孔，游动阀叫成，固定阀总成，并延利至尾管的一定长度，通过回路短节使整体电缆和空心抽油杆内壁构成回路，由地面控制柜送入单相工频交流电，利用集肤效应原理，使杆壁发热，从而实现泵上，泵中，泵下同时加热，降低泵下原油粘度，增加原油的流动性，解决高粘，高凝，高含蜡原油不入泵以     

集肤效应电热杆的加热原理及径向振动分析

集肤效应电热抽油杆工作时 ,电流只沿内壁流过 ,外壁无电流 ,且杆外也无电磁场存在 ,故可安全应用。电热杆的交流阻抗远大于导线的电阻 ,因此主要发热体为抽油杆 ,可快速有效地加热杆外的原油 ,而导线不会过热 ,有利于导线的绝缘与保护。通过对电热杆所受电磁力的分析 ,推导出了抽油杆内表面单位面积上所受电磁力的计算公式 ,从而得知电热杆工作时将产生沿径向向外的径向振动 ,振动频率为 1 0 0Hz。但由于振幅较小 ,这种振动不会对抽油杆的强度和密封产生明显的不利影响     

工频集肤电热杆在开采高凝稠油中的作用

利用空心抽油杆、杆内穿的电缆线,底部构成回路,在电缆线和杆体上通以工频交流电,形成工频内集肤效应电加热抽油杆(简称工频集肤电热杆),用来加热举升中的高凝稠油,是一项新技术,新装备,也是许多科研单位和厂家研究的课题。     

电杆越泵加热技术试验及应用

电杆越泵加热技术是把整筒抽油系改制成空心环流抽油泵,把空心抽油杆直接穿越过泵下到泵下一定深度,电缆下入空心杆中,利用集肤效应原理,同时对泵上、泵下及泵体内的原油加热,降低原油粘度及原油入泵阻力,提高油井产量。该技术解决了特稠油、超稠油入泵难的难题,是开采深层特稠油、超稠油这类无法动用油藏的一种切实可行的采油工艺方法。     

电加热空心抽油杆驱动螺杆泵装置

新研制的电加热空心抽油杆驱动螺杆泵装置采用空心杆驱动螺杆泵，抗扭承载能力比相同横截面积的实心杆增大近1倍。通过向空心杆内孔下入整体电缆，经终端器使电缆和空心杆内壁构成回路，利用交流电的集肤效应原理使杆壁发热，进而加热油管内原油，达到防止油管内壁结蜡，增加原油流动性，降低杆柱承受的摩擦扭矩及防止杆柱断脱之目的。试验和应用情况证明，这种装置具有加热段长、加热均匀和加热功率可调等特点，特别适合于开采高粘、高凝和高含蜡原油。     

空心杆电加热采油技术在热德拜油田的应用

针对热德拜油田原油含蜡量高、凝固点高、胶质沥青质高,影响油井正常生产问题,应用了空心杆电加热技术,在空心抽油杆内孔中穿入电缆并与空心杆体形成回路,通以不同频率的交流电,利用内集肤效应在空心杆壁上产生热能,通过热传导,对油管内原油进行全程加热,以提高油管内原油温度,降低原油粘度,改善其流动性。该技术成功解决了油井频繁热洗和检泵的问题,保证了油井的正常生产,取得了较好的开采效果和经济效益,对类似油田的开发具有一定的借鉴意义。     

井下伴热电缆导体集肤效应的有限元法分析

运用有限元法, 对交频井下伴热电缆导体内部的集肤效应现象进行了数值模拟和分析,比较直观地得出交频电缆中电流密度的分布特性, 以及交流电的不同频率对导体集肤深度的影响。在集肤效应作用下, 电缆导体内部的有效过流面积减小, 交流阻抗显著加大, 其发热量也很大,井下电缆伴热加热技术就是利用这一原理来加热原油的。通过数值模拟, 可以定量地说明电参数对加热效果的影响, 为稠油井井下电缆伴热技术中优化加热参数提供指导。     

电加热柔性连续抽油杆动态特性的计算机模拟

根据电加热柔性连续抽油杆的特性、参数及井下基本工况,建立了三级混合抽油杆柱的有限元模型。运用有限元软件对混合杆柱的动态特性进行计算机模拟,得到各关键点位移、速度随时间变化曲线,以及计算机模拟的地面示功图,为抽油机、抽油杆设计和井下故障诊断提供理论依据。与传统电加热空心抽油杆相比,电加热柔性连续抽油杆在降载和节能方面优势显著。     

重力热管井筒伴热方式可行性分析

将重力热管的高效传热特性应用于井筒伴热过程，并与热流体循环伴热和电加热伴热两种传统方法进行对比，分析影响重力热管伴热效果的外部因素。结果表明，重力热管作为一种井筒伴热方式是可行的，空心抽油杆为工质提供工作环境。通过重力热管的热量存储和传导，将井筒下部流体多余热能通过自平衡过程传递给近井口管段内的流体，加热井筒上部温度较低的原油。与两种传统伴热方式相比，重力热管在无需补充能量的情况下，能起到均衡井筒温度场的作用，同时满足生产的要求。重力热管的伴热效果受到井底流体温度、下入深度、产量以及原油物性的影响：随着井底温度、下入深度、产量的增加，重力热管的伴热效果变好；原油物性直接决定重力热管能否在油井应用。图9参13     

18年来我国抽油杆的科技进步与研制成果

18年来我国抽油杆制造厂由2家发展到27家,年生产能力由200万m提高到2693万m,品种由1种发展到12种;有16家普通抽油杆制造厂获得生产许可证,18家制造厂通过ISO9002或ISO9001认证,5家制造厂获得API会标使用权;抽油杆的质量和数量满足了国内油田原油开采的需要,还出口到11个国家;全国已形成由抽油杆制造厂、油田和19个研究单位组成的高水平抽油杆研制队伍,取得了39项科研成果。为了进一步提高我国抽油杆的研制水平,建议把主要力量放在稳定和提高常规抽油杆的生产技术水平上,研制抽油杆锻造机械手、杆头不旋转加工自动线和接箍加工自动线;加大推广应用空心抽油杆、电加热抽油杆、超高强度抽油杆、非调质钢抽油杆、玻璃钢抽油杆、防腐抽油杆和柔性抽油杆的力度;研制超高强度空心抽油杆、摩擦焊接抽油杆、连续抽油杆、螺杆泵专用空心抽油杆和新型超高强度强韧性抽油杆。     

电热杆在稠油举升工艺中的应用

螺杆泵采油工艺下泵深度有一定限制,而电热杆采油工艺适应范围广,泵挂下深不受限制,且能连续加热,为此,进行了电热杆采油工艺研究。根据电热采油工艺原理和技术指标,从选井、选择加热深度、选择加热功率、选择工作制度几个方面进行了电热杆采油工艺设计,在研究过程中主要应用了螺杆泵、管外电缆、变频加热器、电磁加热器及电热杆等工艺。现场试验表明,该工艺解决了稠油在井筒内流动困难的问题,加热效率高,使用寿命相对较长,能耗相对较低,是值得推荐与推广的稠油举升工艺之一,同时在应用中也发现该工艺还存在三相电不平衡及能耗高等问题需要改进与提高。     

同轴式双空心抽油杆下入深度设计方法

同轴式双空心抽油杆加热系统可有效解决高凝油井井筒易结蜡、稠油井产液黏度较高的问题,但考虑油井生产效率、开采成本及综合的经济效益,需要计算出最佳的抽油杆下入深度。以井口出油温度最优为目标,同轴式双空心抽油杆下入深度、循环水进口温度为约束条件,建立了井口出油温度C计算模型。利用该模型进行求解时,先用迭代法进行同轴式双空心抽油杆下入深度优化,然后在优化结果基础上进行抽油机载荷校核。建立的井口出油温度计算模型及同轴式双空心抽油杆下入深度确定方法,在现场13口油井进行了应用。结果表明,该方法避免了以前设计人员凭经验确定抽油杆下深的弊端,可靠性更高,且有效时率平均提高14.1百分点,既满足了生产需要又节省了油井开发成本。      

钢丝绳连续抽油杆热挤塑生产线的研制

针对钢丝绳连续抽油杆耐腐蚀性差的问题，研制了用于这种钢丝绳表面防护的热挤塑生产线。生产线由钢丝绳架及放绳机构、预张紧机构、钢丝绳加热机构、挤塑机、定型机构、冷却水槽、牵引机构、检测机构和收线机构等组成。介绍了生产线的设计特点、总体设计和关键部件的设计方案。生产线的工艺性能试验和试制的1500m长热挤塑钢丝绳连续抽油杆的井下试验表明，这个生产线结构简单，操作方便，造价低，能满足生产防腐热挤塑钢丝绳连续抽油杆的需要，且可推广应用到桥梁斜拉绳、煤矿提升绳等的热挤塑防护。     

等效场源法的CSAMT三维无限元正演模拟

针对传统CSAMT三维正演场源奇异性及无穷边界处理等问题，提出了一种基于等效场源的CSAMT三维无限元快速高精度正演模拟算法。首先，通过精确计算场源附近一定范围内网格节点的电磁场，实现水平电偶极源的精确模拟；然后，采用无限元代替传统截断边界条件，通过有限元-无限元耦合法和并行直接求解方法，实现基于等效场源的CSAMT三维快速精确求解。均匀半空间模型测试结果验证了算法的正确性。同时，以趋肤深度公式为基础，开展了场源等效模拟的最佳范围研究，数值结果表明对于场源的等效加载范围最好不低于1.5倍趋肤深度。