[发明专利]一种井内流体电加热器

摘要

本发明公开了一种井内流体电加热器，包括通轴、接线盒、石墨垫、电加热管、封板、防护管、信号线管、出口管、温度传感器、压力传感器、高温液位计、湍流换热组件、耐高温信号线、耐高温电缆、电缆卡子、密封填料、密封压盖、接线盒固定密封螺母、起吊螺母、接线排。流体经地面输送至地下井内流体加热器内，流体被加热后加热目标岩层，提高了热能利用率。本发明可以实现对目标地层的过热蒸汽开采、热气体开采。通过改变出口管结构，可同时对流体进行加热与加压，特殊情况下可形成超/近临界流体如超临界二氧化碳、超/近临界水等，加热目标岩层，提高能量利用率。系统经优化后可用于转化、开采冻土可燃冰、油页岩层等储层。

主权项

一种井内流体电加热器，其特征在于：包括通轴（1）、接线盒（2）、石墨垫（3）、电加热管（4）、封板（5）、防护管（6）、信号线管（7）、后支撑板（8）、前支撑板（9）、出口管（10）、温度传感器（12）、压力传感器（13）、高温液位计（14）、湍流换热组件（15）、耐高温信号线（16）、信号线卡子（17）、耐高温电缆（18）、电缆卡子（19）、密封填料（20）、密封压盖（21）、接线盒固定密封螺母（22）、起吊螺母（23）和接线排（28）；通轴（1）安装在防护管（6）中，通轴（1）是外界向电加热管（4）附近加热区域通入外加流体的通道，通轴（1）具有信号线管接口（29），信号线管（7）设置在防护管（6），信号线管（7）与通轴（1）的信号线管接口（29）连通并焊接在一起，温度传感器（12）、压力传感器（13）和高温液位计（14）安装在信号线管（7）上，温度传感器（12）、压力传感器（13）和高温液位计（14）通过耐高温信号线（16）导出信号与地面监测系统连接，耐高温信号线（16）向井下温度传感器（12）、压力传感器（13）和高温液位计（14）提供电力并获取相关数据，耐高温信号线（16）位于耐高温信号线（16）中；接线盒（2）安装在通轴（1）外，接线盒（2）为耐高温信号线（16）、耐高温电缆（18）的连接提供空间；石墨垫（3）安装在防护管（6）上，接线盒固定密封螺母（22）、石墨垫（3）能密封接线盒（2）与防护管（6）的连接部位；电加热管（4）加热外界通入的流体；电加热管（4）共十二根，呈等间距安装在防护管（6）的预留孔上；封板（5）焊接在通轴（1）上，以固定支承信号线管（7）；防护管（6）后端由钢板（61）封口，钢板（61）上具有十三个通孔，其中一个通孔为中心通孔，用以安装通轴（1），另外十二个通孔为电加热管安装孔，十二个电加热管安装孔呈等间距分布在中心通孔四周，用以安装电加热管（4）；防护管（6）安装在通轴（1）下方，用以为电加热管（4）提供保护；后支撑板（8）设置在防护管（6）中，用以固定电加热管（4）及信号线管（7）；前支撑板（9）设置在防护管（6）中，用以固定电加热管（4）；出口管（10）焊接在防护管（6）前端，加热后的流体从此喷出到目标岩层；出口管（10）周向采取锥面设计，锥度在1:10~1:20之间，在井内流体电加热器下入井内时起导向作用，避免井内流体电加热器在井内卡夹；温度传感器（12）实时检测电加热管（4）的工作温度及出口管（10）处加热后流体的温度；压力传感器（13）实时检测加热后流体的压力并将数据传递给地面监控系统；高温液位计（14）实时检测防护管内部液面高度并将数据传递给地面监控系统；湍流换热组件（15）在采用气体作为对流传热介质时使用，湍流换热组件（15）安装在电加热管（4）与防护管（6）之间的空间内；信号线卡子（17）安装在接线盒（2）内的耐高温信号线（16）上，信号线卡子（17）能防止因耐高温信号线（16）打滑，温度传感器（12）、压力传感器（13）和高温液位计（14）与耐高温信号线（16）之间接线断开的情况发生；耐高温电缆（18）连接在地面监控系统与电加热管（4）之间，向电加热管（4）输送电力；电缆卡子（19）安装在接线盒（2）内的耐高温电缆（19）上；密封填料（20）选用石墨材料，密封填料（20）填充在接线盒（2）的信号线接线孔（25）和电缆接线孔（26）内；密封压盖（21）安装在接线盒（2）上，密封压盖（21）用以压实密封填料（20）；接线盒固定密封螺母（22）安装在通轴（1）上，以固定接线盒（2）的位置并配合接线盒（2）压紧石墨垫（3），密封接线盒（2）与防护管（6）的连接部位；起吊螺母（23）安装在通轴（1）上，配合钢绳可将井内流体电加热器送入井下；接线排（28）为三个一组，采取三角形分布并以螺栓安装电加热管（4）与耐高温电缆（18）连接处。